CN114096877A - 用于特征提取的目标检测与跟踪 - Google Patents

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Abstract

提供了用于目标检测和跟踪操作的方法和电子装置。一种操作电子装置的方法包括：基于通过所述电子装置的雷达收发机接收的信号来识别当前时隙中的接收信号的峰值，基于根据移动速度阈值将当前时隙中的峰值的位置与先前时隙中的与跟踪目标相对应的峰值的位置进行比较来确定当前时隙中的峰值是否与跟踪目标相对应，以及响应于确定当前时隙中的所述峰值与跟踪目标相对应，更新与当前时隙中的峰值相关联的跟踪目标的跟踪信息。

Description

用于特征提取的目标检测与跟踪
技术领域
本公开总体上涉及基于雷达的近距离检测。更具体地，本公开涉及检测电子装置处的移动目标。
背景技术
由于可用性、便利性、计算能力等，移动计算技术(诸如便携式电子装置)的使用已经极大地扩展。最近技术发展的一个结果是电子装置变得更加紧凑，而给定装置可执行的功能和特征的数量正在增加。例如，某些电子装置不仅使用移动通信网络提供语音呼叫服务，而且还可提供雷达功能。雷达可在各种频带操作，包括但不限于6-8GHz、28GHz、39GHz、60GHz和77GHz。雷达操作以在距离和/或方位角/仰角(角度)和/或速度方面定位雷达视场中的目标。
发明内容
技术问题
对于某些装置，无线通信模块还可以以分时方式(即，使用时分复用)被用作雷达系统。假设雷达和无线通信系统使用相同的无线电频带，并且两个系统可共享或可不共享相同的收发机硬件。对于需要延长的时间段的感测应用，期望雷达操作和通信操作之间的并行操作。这种延长的雷达感测可以是姿势识别应用、生动性检测、生物计量感测(例如，心跳测量)、活动检测(例如，检测人类移动或其他对象的移动)等。这种并行操作在满足雷达应用的感测需求的同时，必须与通信协议兼容。
解决方案
在一个实施例中，提供了一种电子装置。电子装置包括雷达收发机；以及处理器，可操作地连接到雷达收发机。所述处理器被配置为：基于通过雷达收发机接收的信号，识别当前时隙中的接收的信号的峰值，基于根据移动速度阈值将当前时隙中的峰值的位置与先前时隙中的与跟踪目标相对应的峰值的位置进行比较，确定当前时隙中的峰值是否与跟踪目标相对应，以及响应于确定当前时隙中的峰值与跟踪目标相对应，更新与当前时隙中的峰值相关联的跟踪目标的跟踪信息。
在另一实施例中，提供了一种操作电子装置的方法。所述方法包括：基于通过所述电子装置的雷达收发机接收的信号，识别当前时隙中的接收信号的峰值，基于根据移动速度阈值将当前时隙中的峰值的位置与先前时隙中的与跟踪目标相对应的峰值的位置进行比较，确定当前时隙中的峰值是否与跟踪目标相对应，以及响应于确定当前时隙中的峰值与跟踪目标相对应，更新与当前时隙中的峰值相关联的跟踪目标的跟踪信息。
根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员而言可以是显而易见的。
本发明的有益效果
在本公开中，我们描述了实现共享相同无线电频带的雷达和通信之间的并行操作的定时结构设计和控制。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：
图1示出了根据本公开的实施例的示例通信系统；
图2示出了根据本公开的实施例的示例电子装置；
图3示出了根据本公开的实施例的单站雷达信号的示例架构；
图4示出了根据本公开的实施例的示例电子装置和网络；
图5示出了根据本公开的实施例的通信系统的示例定时结构；
图6示出了根据本公开的实施例的示例雷达感测定时结构；
图7示出了根据本公开的实施例的用于具有网络共存的雷达操作的方法的流程图；
图8示出了根据本公开的实施例的示例感测时隙和信标间隔；
图9示出了根据本公开的实施例的允许对雷达测量进行均匀采样的示例定时结构；
图10示出了根据本公开的实施例的对雷达信号进行近似均匀采样的示例定时结构；
图11示出了根据本公开的实施例的对雷达信号进行近似均匀采样的另一示例定时结构；
图12示出了根据本公开的实施例的避免缺失雷达脉冲串测量样本的示例；
图13示出了根据本公开的实施例的示例动态雷达配置；
图14示出了根据本公开的实施例的雷达脉冲串的示例结构；
图15示出了根据本公开的实施例的雷达脉冲串的另一示例结构；
图16示出了根据本公开的实施例的示例脉冲配置；
图17示出了根据本公开的实施例的第一雷达感测时隙的位置的示例选择；
图18示出了根据本公开的实施例的第一雷达感测时隙的位置的另一示例选择；
图19示出了根据本公开的实施例的示例感测时隙位置调整；
图20示出了根据本公开的实施例的另一示例感测时隙位置调整；
图21示出了根据本公开的实施例的又一示例感测时隙位置调整；
图22示出了根据本公开的实施例的又一示例感测时隙位置调整；
图23示出了根据本公开的实施例的用于选择Tpre的示例间隔；
图24示出了根据本公开的实施例的示例雷达测量时序图；
图25示出了根据本公开的实施例的用于检测移动目标的示例通用结构；
图26示出了根据本公开的实施例的为姿势识别应用准备输入的示例雷达测量；
图27A示出了根据本公开的实施例的多普勒图的示例测量结果；
图27B示出了根据本公开的实施例的多普勒图的另一示例测量结果；
图28示出了根据本公开的实施例的具有信号伪影补偿的示例处理；
图29示出了根据本公开的实施例的用于补偿周期性变化的方法的流程图；
图30示出了根据本发明的实施例的检测第一非噪声峰值的示例；
图31示出了根据本公开的实施例的示例本底噪声估计；
图32示出了根据本公开的实施例的示例低复杂度本底噪声估计；
图33示出了根据本公开的实施例的估计检测到的峰值的多普勒的示例；
图34示出了根据本公开的实施例的用于更新跟踪状态的方法的流程图；
图35示出了根据本公开的实施例的用于鲁棒的第一峰值检测的方法的流程图；
图36示出了根据本公开的实施例的用于鲁棒的第一峰值检测的方法的另一流程图；
图37示出了根据本公开的实施例的使用多普勒的示例峰值检测；
图38A示出了根据本公开的实施例的示例低测量率；
图38B示出了根据本公开的实施例的示例低测量率；
图39示出了根据本公开的实施例的用于双模式目标跟踪过程的方法的流程图；
图40示出了根据本公开的实施例的用于限制目标跟踪的期望距离的方法的流程图；
图41示出了根据本公开的实施例的从距离多普勒图提取特征的示例；
图42A示出了根据本公开的实施例的从挥动姿势提取的示例特征；
图42B示出了根据本公开的实施例的从挥动姿势提取的示例特征；
图43示出了根据本公开的实施例的用于多目标跟踪的方法的流程图；以及
图44示出了根据本公开的实施例的用于多目标跟踪的方法的另一流程图。
具体实施方式
下面讨论的图1至图44以及用于描述本专利文件中的本公开的原理的各种实施例仅是说明性的，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可在任何适当布置的系统或装置中实现。
根据本公开的实施例的电子装置可包括个人计算机(诸如膝上型计算机、台式计算机)、工作站、服务器、电视、电器等。在某些实施例中，电子装置可以是便携式电子装置，诸如便携式通信装置(诸如智能电话或移动电话)、膝上型计算机、平板计算机、电子书阅读器(诸如电子阅读器)、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗装置、虚拟现实头盔、便携式游戏控制台、相机和可穿戴装置等。另外，电子装置可以是一件家具或建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收装置、投影仪或测量装置中的至少一个。电子装置是上面列出的装置中的一个或组合。另外，如在此所公开的电子装置不限于上面列出的装置，并且可根据技术的发展包括新的电子装置。应注意，如在此所使用的，术语“用户”可表示使用电子装置的人或另一装置(诸如人工智能电子装置)。如在此所使用的电子装置可包括可发送和接收雷达信号的收发机。
如在此所使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并且可以与其他术语互换使用，例如“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”。模块可以是适于执行一个或多个功能的单个集成组件或其最小单元或部分。例如，根据实施例，模块可以以专用集成电路(ASIC)的形式实现。
图1示出了根据本公开的实施例的示例通信系统100。图1所示的通信系统100的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可使用通信系统100的其他实施例。
通信系统100包括促进通信系统100中的各种组件之间的通信的网络102。例如，网络102可在网络地址之间进行IP分组、帧中继帧、异步传输模式(ATM)信元或其他信息通信。网络102包括一个或多个局域网(LAN)、城域网(MAN)广域网(WAN)、全球网络(诸如因特网)的全部或一部分、或在一个或多个位置处的任何其他一个或多个通信系统。
在该示例中，网络102促进服务器104与各种客户端装置106-114之间的通信。客户端装置106-114可以是例如智能电话、平板计算机、膝上型计算机、个人计算机、可穿戴装置、头戴式显示器等。服务器104可表示一个或多个服务器。每个服务器104包括可为一个或多个客户端装置(诸如客户端装置106-114)提供计算服务的任何合适的计算或处理装置。每个服务器104可例如包括一个或多个处理装置、存储指令和数据的一个或多个存储器、以及促进通过网络102进行通信的一个或多个网络接口。
客户端装置106-114中的每个表示通过网络102与至少一个服务器(诸如服务器104)或其他计算装置交互的任何合适的计算或处理装置。客户端装置106-114包括台式计算机106、移动电话或移动装置108(诸如智能电话)、PDA 110、膝上型计算机112和平板计算机114。然而，可在通信系统100中使用任何其他或另外的客户端装置。智能电话代表作为具有移动操作系统和集成移动宽带蜂窝网络连接的手持装置的一类移动装置108，用于语音、短消息服务(SMS)和互联网数据通信。在某些实施例中，客户端装置106-114中的任何一个可经由雷达收发机发射和收集雷达信号。
在该示例中，一些客户端装置108和110-114与网络102间接通信。例如，移动装置108和PDA 110经由一个或多个基站116(诸如蜂窝基站或eNodeB(eNB))进行通信。此外，膝上型计算机112和平板计算机114经由一个或多个无线接入点118(诸如IEEE802.11无线接入点)进行通信。注意，这些仅用于说明，并且客户端装置106-114中的每个可直接与网络102通信，或者经由任何合适的中间装置或网络与网络102间接通信。在某些实施例中，客户端装置106-114中的任何客户端装置安全且高效地将信息发送到另一装置(诸如例如服务器104)。
尽管图1示出了通信系统100的一个示例，但是可对图1进行各种改变。例如，通信系统100可以以任何合适的布置包括任何数量的每个组件。通常，计算和通信系统具有各种各样的配置，并且图1不将本公开的范围限制于任何特定配置。虽然图1示出了可使用本专利文件中公开的各种特征的一个操作环境，但是这些特征可被用在任何其他合适的系统中。
图2示出了根据本公开的实施例的示例电子装置。具体地，图2示出了示例电子装置200，并且电子装置200可表示图1中的服务器104或客户端装置106-114中的一个或多个。电子装置200可以是移动通信装置，诸如例如移动站、用户站、无线终端、台式计算机(类似于图1的台式计算机106)、便携式电子装置(类似于图1的移动装置108、PDA 110、膝上型计算机112或平板计算机114)、机器人等。
如图2所示，电子装置200包括收发机210、发送(TX)处理电路215、麦克风220和接收(RX)处理电路225。收发机210可包括例如RF收发机、蓝牙收发机、WiFi收发机、ZIGBEE收发机、红外收发机和各种其他无线通信信号。电子装置200还包括扬声器230、处理器240、输入/输出(I/O)接口(IF)245、输入250、显示器255、存储器260和传感器265。存储器260包括操作系统(OS)261和一个或多个应用262。
收发机210可包括其中包括许多天线的天线阵列。天线阵列的天线可包括由形成在基板中或基板上的导电材料或导电图案组成的辐射元件。收发机210向电子装置200发送信号或功率或者从电子装置200接收信号或功率。收发机210接收从接入点(诸如基站、WiFi路由器或蓝牙装置)或网络102(诸如WiFi、蓝牙、蜂窝、5G、LTE、LTE-A、WiMAX或任何其他类型的无线网络)的其他装置发送的输入信号。收发机210对输入RF信号进行下变频以生成中频或基带信号。中频或基带信号被发送到RX处理电路225，RX处理电路225通过对基带或中频信号进行滤波、解码和/或数字化来生成经处理的基带信号。RX处理电路225将经处理的基带信号发送到扬声器230(诸如用于语音数据)或发送到处理器240用于进一步处理(诸如用于网络浏览数据)。
TX处理电路215接收来自麦克风220的模拟或数字语音数据或来自处理器240的其他输出基带数据。输出基带数据可包括web数据、电子邮件或交互式视频游戏数据。TX处理电路215对输出基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成经处理的基带或中频信号。收发机210从TX处理电路215接收输出的经处理的基带或中频信号，并将基带或中频信号上变频为发送的信号。
处理器240可包括一个或多个处理器或其他处理装置。处理器240可运行存储在存储器260(诸如OS 261)中的指令，以便控制电子装置200的整体操作。例如，处理器240可根据众所周知的原理控制收发机210、RX处理电路225和TX处理电路215对前向信道信号的接收和对反向信道信号的发送。处理器240可包括任何合适布置的任何合适数量和类型的处理器或其他装置。例如，在某些实施例中，处理器240包括至少一个微处理器或微控制器。示例类型的处理器240包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、专用集成电路和离散电路。在某些实施例中，处理器240可包括神经网络。
处理器240还能够运行驻留在存储器260中的其他进程和程序(诸如接收和存储数据的操作)。处理器240可根据运行进程的需要将数据移入或移出存储器260。在某些实施例中，处理器240被配置为基于OS 261或响应于从外部源或操作者接收的信号来执行一个或多个应用262。例如，应用262可包括多媒体播放器(诸如音乐播放器或视频播放器)、电话呼叫应用、虚拟个人助理等。
处理器240还耦接到I/O接口245，I/O接口245为电子装置200提供连接到其他装置(诸如客户端装置106-114)的能力。I/O接口245是这些附件与处理器240之间的通信路径。
处理器240还耦接到输入250和显示器255。电子装置200的操作者可以使用输入250以输入数据或输入到电子装置200中。输入250可以是键盘、触摸屏、鼠标、轨迹球、语音输入或能够充当用户界面以允许用户与电子装置200交互的其他装置。例如，输入250可包括语音识别处理，从而允许用户输入语音命令。在另一示例中，输入250可包括触摸面板、(数字)笔传感器、键或超声输入装置。触摸面板可识别例如至少一种方案(诸如电容方案、压敏方案、红外方案或超声波方案等)的触摸输入。输入250可与向处理器240提供附加输入的传感器265、雷达收发机270、相机等相关联。输入250还可包括控制电路。在电容方案中，输入250可识别触摸或接近。
显示器255可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)、有源矩阵OLED(AMOLED)或能够呈现文本和/或图形(诸如来自网站、视频、游戏、图像等)的其他显示器。显示器255可以是能够创建立体显示的单个显示屏或多个显示屏。在某些实施例中，显示器255是抬头显示器(HUD)。
存储器260耦接到处理器240。存储器260的一部分可包括RAM，并且存储器260的另一部分可包括闪存或其他ROM。存储器260可包括永久存储装置(未示出)，永久存储装置表示能够存储和促进信息(诸如数据、程序代码和/或其他合适的信息)恢复的任何结构。存储器260可包含支持数据的长期存储的一个或多个组件或装置(诸如只读存储器、硬盘驱动器、闪存或光盘)。
电子装置200还包括一个或多个传感器265，传感器265可计量物理量或检测电子装置200的激活状态，并将计量或检测到的信息转换为电信号。例如，传感器265可包括用于触摸输入的一个或多个按钮、相机、姿势传感器、光学传感器、(多个)相机、一个或多个惯性测量单元(IMU)(诸如陀螺仪或陀螺仪传感器)和加速度计。传感器265还可包括气压传感器、磁传感器或磁力计、握持传感器、接近传感器、环境光传感器、生物物理传感器、温度/湿度传感器、照度传感器、紫外(UV)传感器、肌电图(EMG)传感器、脑电图(EEG)传感器、心电图(ECG)传感器、IR传感器、超声波传感器、虹膜传感器、指纹传感器、颜色传感器(诸如红绿蓝(RGB)传感器)等。传感器265还可包括用于控制其中包括的任何传感器的控制电路。这些传感器265中的任一个可位于电子装置200内或位于可操作地连接到电子装置200的辅助装置内。
在该实施例中，收发机210中的一个或多个收发机中的一个是雷达收发机270，该雷达收发机270被配置为发送和接收信号以用于检测和测距目的。例如，雷达收发机270可以是任何类型的收发机，包括但不限于WiFi收发机，例如802.11ay收发机。雷达收发机270可同时操作雷达和通信信号。雷达收发机270包括一个或多个天线阵列或天线对，每个天线阵列或天线对包括发送机(或发送机天线)和接收机(或接收机天线159)。雷达收发机270可以以各种频率发送信号，例如，雷达收发机270可以以包括但不限于6GHz、7GHz、8GHz、28GHz、39GHz、60GHz和77GHz的频率发送信号。在一些实施例中，由雷达收发机270发送的信号可包括但不限于毫米波(mmWave)信号。在信号从电子装置200的周围环境中的目标对象反弹或反射之后，雷达收发机270可接收最初从雷达收发机270发送的信号。
在某些实施例中，雷达收发机270是单站雷达，因为雷达信号的发送机和用于延迟回波的接收机位于相同或相似的位置。例如，发送机和接收机使用单独但相邻的天线的同时，可使用相同的天线或者几乎位于同一位置的天线。假设单站雷达是相干的，即发送机和接收机经由公共时间参考同步。下面的图3A示出了示例单站雷达。
在某些实施例中，雷达收发机270可包括发送机和接收机。发送机可发送毫米波(mmWave)信号。在毫米波信号已经从电子装置200的周围环境中的目标对象反弹或反射之后，接收机可接收最初从发送机发送的毫米波信号。处理器240可分析发送毫米波信号与接收毫米波信号之间的时间差，以测量目标对象距电子装置200的距离。基于时间差，处理器240可通过映射各种距离来生成对象的图像。
尽管图2示出了电子装置200的一个示例，但是可对图2进行各种改变。例如，可组合、进一步细分或省略图2中的各种组件，并且可根据特定需要添加附加组件。作为特定示例，处理器240可被划分为多个处理器，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个图形处理单元(GPU)、一个或多个神经网络等。此外，虽然图2示出了被配置为移动电话、平板电脑或智能电话的电子装置200，但是电子装置200可被配置为作为其他类型的移动或固定装置操作。
图3示出了根据本公开的实施例的电子装置300中的单站雷达的示例架构。图3中所示的单站雷达的架构的实施例仅用于说明，并且在不脱离本公开的范围的情况下可使用其他实施例。
图3示出了包括处理器302、发送机304和接收机306的电子装置300。电子装置300可类似于图1的客户端装置106-114、图1的服务器104或图2的电子装置200中的任何一个。处理器302类似于图2的处理器240。另外，发送机304和接收机306可被包括在图2的雷达收发机270内。
如图3中所示，发送机304将信号314发送到目标对象308。目标对象308位于距电子装置300距离310处。在某些实施例中，目标对象308对应于形成电子装置300周围的环境的对象。例如，发送机304经由天线发送信号314。信号314从目标对象308反射并由接收机306经由天线接收。信号314表示可从发送机304发送并从目标对象308反射的一个或多个信号。处理器302可基于接收机306接收信号的多次反射而识别与目标对象308相关联的信息。
如图3中所示，泄漏316表示从与发送机304相关联的天线发送且由与接收机306相关联的天线直接接收而不从目标对象308反射的雷达信号。检测或距离估计是具有挑战性的并且可能由于泄漏316的存在而受到影响。例如，泄漏316造成近距离雷达检测的困难，这是因为泄漏316可遮盖包括单站雷达的电子装置300正尝试识别的目标对象308。测量泄漏316可由CIR表示。
处理器302分析信号314由发送机304发送并由接收机306接收时的时间差312。应注意，时间差312也被称为延迟，因为它指示发送机304发送信号314与在信号从目标对象308反射或反弹之后接收机306接收信号之间的延迟。基于时间差312，处理器302推导电子装置300与目标对象308之间的距离310。应注意，距离310可改变(诸如当在电子装置300静止同时目标对象308移动，在目标对象308静止同时电子装置300移动，或者电子装置300和目标对象308两者都移动时)。
单站雷达的特征在于单站雷达的延迟回波，因为雷达信号的发送机304和雷达信号的接收机306实质上在相同的位置。在某些实施例中，发送机304和接收机306通过使用共同的天线或者几乎位于同一位置的天线或者使用单独但相邻的天线而位于同一位置。假设单站雷达是相干的，使得发送机304和接收机306经由公共时间参考同步。
脉冲雷达是作为期望的雷达波形的实现而生成，被调制到无线电载波频率上，并且通过功率放大器和天线(诸如抛物面天线)发送。在某些实施例中，天线是全向的。在其他实施例中，天线聚焦到特定方向。当目标对象308在发送信号的视场内并且在距雷达位置的距离310内时，则目标对象308可在发送的持续时间内被RF功率密度(W/m2)pt照射。等式(1)描述了功率密度pt的一阶。
【数学式1】
Figure BDA0003459912870000111
参考等式(1)，PT是发送功率(W)。GT描述发送天线增益(dBi)，并且AT是有效孔径面积(m2)。λ对应于雷达信号RF载波信号的波长(m)，并且R对应于天线与目标对象308之间的距离310。在某些实施例中，大气衰减、多径传播、天线损耗等的影响是可忽略的，因此在等式(1)中没有涉及。
撞击到目标对象308表面上的发送功率密度可引起反射，这取决于材料、成分、表面形状和在雷达信号的频率下的介电特性。在某些实施例中，仅直接反射有助于可检测的接收信号，因为偏离方向的散射信号可能太弱而不能在雷达接收机处被接收。具有向后指向接收机的法向矢量的目标的照射区域可用作发射天线孔径，其具有与其有效孔径面积一致的指令(增益)。下面的等式(2)描述了反射的反向功率。
【数学式2】
Figure BDA0003459912870000112
在等式(2)中，Pref1描述有效的各向同性的目标反射功率(W)。项At描述垂直于雷达方向的有效目标区域(m2)。项rt描述了材料和形状的反射率，其可在[0,...,1]的范围内。项Gt描述对应的孔径增益(dBi)。RSC是雷达截面(m2)，并且是与实际反射面积的平方成正比与波长的平方成反比地缩放的等效面积，并且通过各种形状因子和材料本身的反射率而减小。由于材料和形状的依赖性，即使到目标对象308的距离310是已知的，也难以从反射功率推断目标的实际物理面积。
接收机位置处的目标反射功率由反向距离310处的在接收机天线孔径区域上收集的反射功率密度产生。下面的等式(3)描述了接收到的目标反射功率。应注意，PR是接收到的目标反射功率(W)，并且AR是接收机天线有效孔径面积(m2)。
【数学式3】
Figure BDA0003459912870000121
只要接收机信号表现出足够的信噪比(SNR)就可使用雷达系统。SNR的值取决于波形和检测方法。下面的等式(4)描述了SNR。应注意，kT是玻尔兹曼常数乘以当前温度。B是雷达信号带宽(Hz)。F是由于接收机电路本身的噪声贡献引起的接收信号SNR的劣化的接收机噪声因子。
【数学式4】
Figure BDA0003459912870000122
当雷达信号是持续时间或宽度的短脉冲Tp时，在等式(5)中描述对应回波的发送与接收之间的延迟或时间差312。τ对应于对应回波的发送与接收之间的延迟并且等于等式(5)。c是空气中的光传播速度。当在不同距离处存在多个目标时，仅当延迟相差至少一个脉冲宽度时才可区分各个回波。因此，雷达的距离分辨率在等式(6)中描述。持续时间TP的矩形脉冲表现出如等式(7)所述的功率谱密度，并且包括如等式(8)所示的带宽处的第一零点。雷达信号的距离分辨率与雷达波形的带宽有关，在等式(9)中表示。
【数学式5】
τ＝2R/c
【数学式6】
ΔR＝cΔτ/2＝cTp/2
【数学式7】
P(f)～(sin(πfTp)/(πfTp))2
【数学式8】
B＝1/Tp
【数学式9】
ΔR＝c/2B
对于某些装置，无线通信模块(例如，无线通信接口)也可以以分时方式(即，使用时分复用)被用作雷达系统。假设雷达和无线通信系统使用相同的无线电频带，并且两个系统可共享或可不共享相同的收发机硬件。
对于需要延长的时间段的感测应用，期望雷达操作和通信操作之间的并行操作。这种延长的雷达感测可以是姿势识别应用、活体检测、生物计量感测(例如，心跳测量)、活动检测(例如，检测人类移动或其他对象的移动)等。这种并行操作在满足雷达应用的感测需求的同时，必须与通信协议兼容。在本公开中，提供了实现共享相同无线电频带的雷达与通信之间的并行操作的定时结构设计和控制。
图4示出了根据本公开的实施例的电子装置和网络400。图4中所示的电子装置和网络400的实施例仅用于说明。图4中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图4所示，电子装置401可经由第一网络498(例如，短距离无线通信网络)与电子装置402进行通信，或者经由第二网络499(例如，长距离无线通信网络)与电子装置404或服务器408进行通信。根据实施例，电子装置401可经由服务器408与电子装置404进行通信。
根据实施例，电子装置401可包括处理器420、存储器430、输入装置450、声音输出装置455、显示装置460、音频模块470、传感器模块476、接口477、触觉模块479、相机模块480、电力管理模块488、电池489、通信模块490、用户识别模块(SIM)496或天线模块497。在一些实施例中，可从电子装置401中省略所述部件中的至少一个(例如，显示装置460或相机模块480)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置401中。在一些实施例中，可将所述部件中的一些部件实现为单个集成电路。
例如，可将传感器模块476(例如，指纹传感器、虹膜传感器、或照度传感器)实现为嵌入在显示装置460(例如，显示器)中。处理器420可运行例如软件(例如，程序440)来控制电子装置401的与处理器420连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施例，作为所述数据处理或计算的至少部分，处理器420可将从另一部件(例如，传感器模块476或通信模块490)接收到的命令或数据加载到易失性存储器432中，对存储在易失性存储器432中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器434中。
根据实施例，处理器420可包括主处理器421(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))以及与主处理器421在操作上独立的或者相结合的辅助处理器423(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。另外地或者可选择地，辅助处理器423可被适配为比主处理器421耗电更少，或者被适配为具体用于指定的功能。可将辅助处理器423实现为与主处理器421分离，或者实现为主处理器421的部分。
在主处理器421处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器423(而非主处理器421)可控制与电子装置401的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置460、传感器模块476或通信模块490)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器421处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器423可与主处理器421一起来控制与电子装置401的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置460、传感器模块476或通信模块490)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例，可将辅助处理器423(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器423相关的另一部件(例如，相机模块480或通信模块490)的部分。
存储器430可存储由电子装置401的至少一个部件(例如，处理器420或传感器模块476)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序440)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器430可包括易失性存储器432或非易失性存储器434。
可将程序440作为软件存储在存储器430中，并且程序440可包括例如操作系统(OS)442、中间件444或应用446。
输入装置450可从电子装置401的外部(例如，用户)接收将由电子装置401的其它部件(例如，处理器420)使用的命令或数据。输入装置450可包括例如麦克风、鼠标、键盘或数字笔(例如，手写笔)。
声音输出装置455可将声音信号输出到电子装置401的外部。声音输出装置455可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的，接收器可用于呼入呼叫。根据实施例，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示装置460可向电子装置401的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置460可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例，显示装置460可包括被适配为检测触摸的触摸电路或被适配为测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。
音频模块470可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施例，音频模块470可经由输入装置450获得声音，或者经由声音输出装置455或与电子装置401直接(例如，有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置402)的耳机输出声音。
传感器模块476可检测电子装置401的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置401外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例，传感器模块476可包括例如姿势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口477可支持将用来使电子装置401与外部电子装置(例如，电子装置402)直接(例如，有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施例，接口477可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端478可包括连接器，其中，电子装置401可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置402)物理连接。根据实施例，连接端478可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块479可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施例，触觉模块479可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块480可捕获静止图像或运动图像。根据实施例，相机模块480可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块488可管理对电子装置401的供电。根据实施例，可将电力管理模块488实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池489可对电子装置401的至少一个部件供电。根据实施例，电池489可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块490可支持在电子装置401与外部电子装置(例如，电子装置402、电子装置404或服务器408)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块490可包括能够与处理器420(例如，应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。
根据实施例，通信模块490可包括无线通信模块492(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块494(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络498(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连、超宽带(UWB)或红外数据协会(IrDA))或第二网络499(例如，长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网、或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。
可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块492可使用存储在用户识别模块496中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络498或第二网络499)中的电子装置401。
天线模块497可将信号或电力发送到电子装置401的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置401的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例，天线模块497可包括天线，所述天线包括辐射元件，所述辐射元件由形成在基底(例如，PCB)中或形成在基底上的导电材料或导电图案构成。
根据实施例，天线模块497可包括多个天线。在这种情况下，可由例如通信模块490(例如，无线通信模块492)从所述多个天线中选择适合于在通信网络(诸如第一网络498或第二网络499)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块490和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。
根据实施例，除了辐射元件之外的另外的组件(例如，射频集成电路(RFIC))可附加地形成为天线模块497的一部分。
上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施例，可经由与第二网络499连接的服务器408在电子装置401和外部电子装置404之间发送或接收命令或数据。电子装置402和电子装置404中的每一个可以是与电子装置401相同类型的装置，或者是与电子装置401不同类型的装置。根据实施例，将在电子装置401运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置402、外部电子装置404或服务器408中的一个或更多个运行。例如，如果电子装置401应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置401可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置401除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。
接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置401。电子装置401可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术或客户机-服务器计算技术。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上所述的那些电子装置。
图5示出了根据本公开的实施例的通信系统的示例定时结构500。图5所示的通信系统的定时结构500的实施例仅用于说明。图5中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
可以开始描述用于通信和雷达系统的若干构思。提供了通信系统的时间结构。如图5所示，假设通信系统中的时间被划分为称为信标间隔的块。
如图5所示，在每个信标间隔的开始处，存在被用于发送信标包的信标报头间隔(BHI)。信标可由接入点(AP)发送以通知覆盖范围内的装置关于服务的可用性。信标还可由装置发送以允许其自身被AP或其他装置发现(即，在对等网络设置中)。信标可以以全向或定向方式发送。
当使用较高频带(诸如毫米波无线电频带)时，方向性可帮助增加覆盖范围。在这种情况下，重复定向信标以覆盖所有感兴趣的方向。在BHI之后，可存在一些其他可选时隙保留给通知或波束成形关联或用于网络管理目的的其他信号。
为了简单起见，在图中仅示出了BHI块，但是应当理解，这里的BHI被概括为如先前所说明的包括用于网络控制和维护的其他时隙。在那之后，可存在可用于装置的使用的时间，装置的使用可以是联网(即，通信操作)或感测(即，雷达操作)。
图6示出了根据本公开的实施例的示例雷达感测定时结构600。图6中所示的雷达感测定时结构600的实施例仅用于说明。图6中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
雷达感测定时结构在图6中示出。如图6所示，在感测帧中发送N个脉冲串并且每个脉冲串包含M个脉冲。可以注意到，在每个脉冲发送结束时也可能存在一些静默时间。在第M个脉冲结束时，在下一个脉冲串之前可能存在一些空闲时间。注意，可控制脉冲串间隔以实现某些感测要求(诸如目标应用期望的最大多普勒)。
如图6所示，时间被划分成脉冲串。每个脉冲串包含多个脉冲，其中每个脉冲可使用不同的天线配置。在图6中的示例结构中，在感测帧中存在N个脉冲串，并且每个脉冲串具有M个脉冲。帧可以是包含N个脉冲串的滑动窗口或非重叠时间窗口。该帧可被认为是雷达测量数据的单元。取决于任务，可能需要一个或多个帧。
例如，对于姿势识别任务，可能需要多个数据帧，因为姿势识别任务必须在一段时间内跟踪姿势移动。注意，发送机不一定在脉冲持续时间内发送整个时间。实际发送可仅占用脉冲持续时间的一小部分。这样的设计选择可取决于目标应用和雷达类型。还注意，这里的“脉冲串”在雷达文献中也被称为“慢时间”域。
在本公开中，可假设装置能够进行发生在相同频带中的通信和雷达操作(这表示通信频带和雷达频带可完全或部分重叠)。通信和雷达操作以时分方式共存。雷达操作必须知道网络活动。
图7示出了根据本公开的实施例的用于具有网络共存的雷达操作的方法700的流程图。图7中所示的方法700的实施例仅用于说明。图7中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图7的目的是检测装置周围是否存在网络。如果没有检测到，则雷达可在没有来自网络活动的任何约束的情况下操作。在这种情况下，可选择雷达配置以优化雷达感测要求。如果检测到网络，则在决定雷达配置时，可在雷达感测要求之上考虑通信定时结构(即，信标间隔边界或等效地BHI的开始)以及网络要求。存在检测网络的各种方式。一个示例是在整个信标间隔内监听信标。如果没有检测到信标，则可推断出没有网络。如果检测到信标，则信标中的信息可被用于获得BHI定时。
如图7所示，方法700开始于步骤702。在步骤702中，该方法确定网络是否存在。在步骤702中，如果网络存在，则该方法转到步骤704。在步骤704中，该方法选择考虑雷达感测和通信要求两者的雷达配置。在步骤702中，如果不存在，则该方法转到步骤706。在步骤706中，方法700选择由雷达感测要求设置的雷达配置。
在本公开中，假设检测到网络，提供了定时结构的若干实施例以允许并行的雷达和网络操作，并且雷达定时必须考虑信标间隔的存在。假设雷达感测优选在脉冲串域(即，慢时间域)中的均匀采样。
图8示出了根据本公开的实施例的示例感测时隙和信标间隔800。图8中所示的感测时隙和信标间隔800的实施例仅用于说明。图8中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个实施例中，对于在图8中示出的信标间隔内的雷达测量的均匀采样，假设雷达感测被优先处理，并且感测时隙可被放置在信标间隔中可用于感测和联网的时间内的任何地方。
为了允许在脉冲串域中均匀采样，期望在信标间隔内放置整数个感测时隙以允许跨多个信标间隔的可重复性。为了简化说明，在该示例中，具体数字被用于持续时间，但是这可被直接扩展到任意值。在图8中，假设信标间隔是100ms并且感测时隙间隔50ms。假设即使当稍后的部分必须容纳用于下一个信标间隔的BHI时，感测持续时间也可在50ms内。在这种情况下，通过在每个感测时隙中收集一个脉冲串，现在可在脉冲串域中实现雷达信号的均匀采样，同时也为通信留下一些时间。
如图8所示，两个感测时隙被放入到信标间隔中，具有跨信标间隔的感测时隙的可重复模式。这确保了雷达测量的均匀采样。
图9示出了根据本公开的实施例的允许对雷达测量进行均匀采样的示例定时结构900。图9中所示的定时结构900的实施例仅用于说明。图9中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个实施例中，概括了图8中所示的实施例。如图9所示，类似于在上述实施例中，雷达感测操作被优先处理，并且假设感测时隙可被放置在信标间隔的可用时间内的任何时间(即，不包括BHI)。如前所述，这里假设BHI不仅包括用于发送信标的时间，而且BHI还包括用于通信网络的控制和维护的其他时隙(诸如通知间隔和波束成形关联)。
如下提供几个时间间隔。如图9所示，Ts被表示为作为两个连续感测时隙的开始之间的持续时间的感测间隔。Trad是发送雷达信号的持续时间，其还可包括雷达操作所需的一些其他发送和/或接收以与通信网络操作共存(例如，在发送雷达脉冲之前的载波侦听或发送通知包以声明雷达发送期间的信道占用)。也就是说，如果不与BHI重叠，在感测间隔内可存在Ts-Trad可用于通信。
TB被定义为信标间隔，TBHI被定义为用于发送信标和其他网络控制和维护活动的持续时间。在这种情况下，可被放入信标间隔的感测时隙的最大数量由
Figure BDA0003459912870000201
给出，其中
Figure BDA0003459912870000202
表示向下取整函数(其输出正数的整数部分)，并且Ts必须满足条件Ts≥TBHI-Trad。可以注意到，取决于所使用的协议，在包之间可能存在一些小的间隙时间，并且如果发生在同一装置上，也可能存在感测与联网功能之间切换的时间。假设这样的间隙时间已经被包括在适当的时间间隔中。与先前的示例实施例类似，通过在每个Ts中收集雷达测量的一个脉冲串，在允许通信网络有一些时间并行操作的同时，实现了脉冲串间隔为Ts的均匀雷达采样。
如图9所示，提供定时结构以允许在Ts≥TBHI-Trad时对雷达测量进行均匀采样。
图10示出了根据本公开的实施例的对雷达信号进行近似均匀采样的示例定时结构1000。图10中所示的定时结构1000的实施例仅用于说明。图10中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个实施例中，可能发生期望的脉冲串间隔Ts不满足其等于或大于TBHI-Trad的条件。在这种情况下，有两个示例。
在一个示例中，如图10所示，其中相同信标间隔内的感测时隙之间的感测间隔满足期望的脉冲串间隔(即，感测间隔被设置为Ts)，并且仅两个相邻信标间隔的两个感测时隙之间的感测间隔(表示为Ts1，其大于Ts)不能满足期望的感测间隔。
如图10所示，示出了定时结构以在Ts＜TBHI-Trad时对雷达信号进行近似均匀采样。在该设计中，只有信标间隔之间的不能满足期望的感测间隔的感测间隔被放大到Ts1＞Ts。
图11示出了根据本公开的实施例的对雷达信号进行近似均匀采样的另一示例定时结构1100。图11中所示的定时结构1100的实施例仅用于说明。图11中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个示例中，如图11所示，感测间隔从Ts扩大到Ts2，使得感测间隔大于TBHI-Trad，并且应用如图9所示的实施例。也就是说，对于该选项，所有感测间隔不满足期望的脉冲串间隔，但是与期望间隔的偏差均等地分散到所有感测时隙之间，而不是仅集中在信标间隔的边界处的时隙上。这表示Ts2＜Ts1。对于这两种选项，如果可自由选择信标间隔，则较大的信标间隔可减轻不满足期望的脉冲串间隔的影响。
如图11所示，示出了定时结构以在Ts＜TBHI-Trad时对雷达信号进行近似均匀采样。在这种情况下，将感测间隔扩大到Ts2，使得感测间隔满足Ts2≥TBHI-Trad。
在一个实施例中，雷达感测不是第一优先级，并且可能存在来自通信网络操作的中断。在这种情况下，在雷达发送之前，执行载波侦听以检查无线电信道的可用性，并且如果信道已经被占用，则不能执行雷达发送。在这种情况下，如先前所说明的，仍然应用用于雷达感测的所有定时结构。不同之处在于，现在在一些感测时隙期间，无线电信道可能不可用，并且在那些感测时隙期间的雷达测量可能不可用。因此，虽然存在一些缺失的测量结果，但是获得的测量仍然在期望的采样点处(或者对于图10和图11中所示的那些情况近似如此)。
一旦获得雷达脉冲串序列，就可应用各种方法来减轻缺失脉冲串的影响。一个示例是在输入到后续处理之前应用一些插值方法(例如，线性或样条插值)来填充缺失的脉冲串。另一示例是雷达信号通过低通滤波器的间接插值。这可以消除信号中的高频分量(由于缺失的脉冲串产生的突然跳跃)。
处理来自联网活动的中断的另一解决方案是在联网活动结束之后的第一可用时间处执行雷达测量以避免缺失样本。由于网络活动可能仅部分地与感测时隙重叠，这种方法可以帮助减少缺失样本的数量，特别是当网络活动不太长时。该示例在图12中示出。
图12示出了根据本公开的实施例的避免缺失雷达脉冲串测量样本1200的示例。图12中所示的避免缺失雷达脉冲串测量样本1200的实施例仅用于说明。图12中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图12所示，网络活动在两个感测时隙之间的可用时间期间的某个时间点开始。网络活动持续一段时间，并且网络活动与下一感测时隙的部分重叠。因此，不能运行根据均匀采样定时的原始感测调度。
在这种情况下，如果剩余时间Ts3＞Trad，则仍然有足够的时间来收集该感测时隙的雷达测量。在一些情况下，如果剩余时间太靠近下一个感测时隙，则收集该样本可能没有意义。因此，不是使用条件Ts3＞Trad，而是引入一些余量Δ＞O，并且仅在Ts3＞Trad-Δ时才收集中断的感测时隙中的样本。这种方法在中断期间违反了均匀采样定时，但是这种方法可减少一些缺失的样本。然而，当联网造成的中断与感测时隙的大部分重叠且剩余时间小于Trad-Δ时，仍然可能发生缺失样本。因此，这里也可应用如在上述实施例和/或示例中提到的处理缺失样本的方法。
在上述实施例和/或示例中，确保通信系统在相同无线电频带中的并行操作的同时，考虑均匀雷达脉冲串采样(或其近似)。除了脉冲串间隔之外，脉冲的布置(包括天线的选择)也可影响雷达感测性能。因此，可根据网络侧的需求和雷达感测的要求动态地定义和选择多个雷达配置(其包括脉冲布置和脉冲串间隔)。这种示例结构在图13中示出。
图13示出了根据本公开的实施例的示例动态雷达配置1300。图13所示的动态雷达配置1300的实施例仅用于说明。图13中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图13所示，可从目标雷达感测应用推导雷达感测要求。例如，如果感测的目标是手势，则姿势的最大速度可能小于每秒几米。这确定了期望的脉冲串间隔。除此之外，还存在对雷达信号强度的约束。如果距雷达的期望目标距离可能很远(例如，高达1m)，则可能需要脉冲的特定设计来提升信号强度。
通信要求和约束包括延迟(其可能限制最大可允许雷达感测持续时间，即，Trad)和数据速率(其可能限制雷达感测的最大可允许占空比)、包的统计(例如，典型的包长度和分布)以及网络中的干扰水平。偏好权重可用于倾向有利于雷达或通信系统的配置。
如图13所示，提供了由雷达和通信系统的要求和约束驱动的动态雷达配置设置。可以从目标应用以及系统本身(例如，硬件或软件或来自一些标准的限制)推导要求和约束。
在一个实施例中，为雷达和通信要求提供了若干特定的雷达配置设计。
在一个示例中，为姿势识别应用提供了配置设计，具有姿势识别(即，雷达感测)优先于联网。图14中示出了一种这样的设计。
图14示出了根据本公开的实施例的雷达脉冲串1400的示例结构。图14中所示的雷达脉冲串1400的结构的实施例仅用于说明。图14中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图14所示，由于雷达被优先处理，当姿势识别功能开启时，如果在装置附近存在网络，则除了由BHI设置的定时之外，雷达可被配置为在没有来自网络的约束的情况下最好地支持姿势。为了符合网络协议和/或规定，可能需要以块的方式而不是以连续的方式使用时间。因此，在感测时隙背对背地被打包同时，在感测时隙之间可能存在一些小间隙以允许符合协议和/或规定。
如图14所示，可能需要首先对持续时间Ts的每个块进行一些通知发送，这由图中的块“共存协议”表示。在这种情况下，为了减轻共存协议的影响，可以将Ts选择为允许的最大数，并将可能的最大数量的脉冲串放入到Ts中(即，与先前实施例中描述的每个Ts有一个脉冲串相反)。例如，如图14所示，假设可在持续时间为Ts的感测时隙中放入N个脉冲串。在第N个脉冲串之后,在下一个感测时隙开始之前可能存在维护或协议一致性所需的另一个小间隙。
如图14所示，当时间必须以块分配并且需要在每个块的开始和结束处保留一些时间以符合雷达和通信系统之间共存的规则时，示出了雷达脉冲串的结构。
在一个实施例中，提供了示出先前说明的配置的数值示例。对于一些目标姿势集，期望500微秒脉冲串间隔。Ts所允许的最大值是8ms。此外，共存协议和感测时隙末端处的间隙组合成约100微秒。在没有共存协议和间隙所需的时隙的情况下，8ms可很好地放入16个脉冲串。因为100微秒除以16可能导致脉冲串间隔的小变化，所以略微减小脉冲串间隔使得它仍然可以在8ms内容纳16个脉冲串可能是有益的。最大可允许脉冲串间隔则为(8000-100)/16＝493.75微秒。450至493微秒范围内的任何值都是可接受的，并且可为了雷达系统的方便而选择(在软件和硬件设置两方面)。
图15示出了根据本公开的实施例的雷达脉冲串1500的另一示例结构。图15中所示的雷达脉冲串1500的结构的实施例仅用于说明。图15中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个示例中，考虑姿势识别，但是在信标间隔内通过分时而共存。如图15所示，可以以块而不是以连续方式分配时间。与先前实施例相反，为了允许并行联网操作，必须有明确分配用于联网的一些时间。为了允许这一点，如图15所示的一种这样的设计是引入由P个Ts秒的感测时隙组成的(持续时间TF的)感测帧，每个感测时隙具有N个脉冲串。
在这种情况下，如果感测帧不与BHI重叠，则可能有TF-PTs秒用于联网。如果是，则联网时间还可以排除BHI持续时间，即，TF-PTs-TBHI。为了简化说明，图15中示出了两个感测帧，但是应当理解的是取决于期望的感测帧持续时间TF和信标间隔持续时间，任何数量的感测帧可放入信标间隔。
注意，在该设计中，存在保持均匀的两个采样级别：第一级别是具有采样持续时间TF的感测帧，以及脉冲串级别采样。通过将P个感测时隙打包在一起，获得了雷达信号的NP个脉冲串，其被近似均匀地采样。然后可以处理NP(近似)均匀采样的脉冲串(例如，通过提取多普勒信息，诸如以距离多普勒图的形式)。如果距离多普勒图是NP个脉冲串的处理过程，则感测帧的均匀采样表示在时域中获得距离多普勒图的均匀采样。
利用感测帧中的这种均匀采样，可确保在姿势期间不会缺失太长的持续时间。采样帧之间的间隙可以是至多为TF-PTs的联网的持续时间。在该间隙被设计为姿势识别算法可容忍的情况下，可确保雷达感测和通信操作之间的平滑共存。我们还注意到，如图9、图10、图11和图12中所述的用于Ts的近似均匀采样设计直接适用于TF，其中，Trad被P·Ts替换和Ts被TF替换。
如图15所示，当时间必须以块分配并且需要在每个块的开始和结束处保留一些时间以符合雷达和通信系统之间共存的规则时，示出了雷达脉冲串的结构。除了在块中分配时间的这种约束之外，还需要通过在持续时间TF的感测帧之间分配一些持续时间来实现并行联网操作。
在一个实施例中，如图15所示，提供了设计的数值示例。雷达脉冲串间隔可与先前的数值示例中类似地设置为大约500微秒并且8ms的Ts。对于感测帧持续时间TF，可根据期望的多普勒分辨率和联网要求(即，联网操作所需的持续时间)来选择。对于某些类型的姿势集合，使用约30ms的持续时间可能就足够了。在这种情况下，P＝4，并且感测帧内的活动雷达感测的总持续时间为8×4＝32ms。在如先前示例中的每个感测时隙16个脉冲串的情况下，每个感测帧存在64个脉冲串。
相关设计仍然可以以大约30ms的感测帧为目标，但是具有减少的脉冲串数量，例如减少到32个脉冲串而不是64个脉冲串。这样做的一种方式是将脉冲串间隔增加到大约1ms而不是大约500微秒。这样做的好处包括减小的占空比，这意味着更少的功耗以及对其他装置的干扰。此外，如果网络协议允许(并且具有适当的硬件和软件支持)，则也可以在雷达感测脉冲串之间分配～500微秒用于通信。这样，用于网络操作的持续时间进一步增加。
除了脉冲串间隔之外，还可相应地设计脉冲。对于姿势识别，取决于姿势的集合，可根据距离和多普勒信息来完成识别，并且不需要角度信息。在这种情况下，可使用脉冲串持续时间内可用的时间预算来提升SNR，使得可在距雷达更远的距离处使用姿势识别应用。考虑到这一点，脉冲可如图16所示构造。
图16示出了根据本公开的实施例的示例脉冲配置1600。图16中所示的脉冲配置1600的实施例仅用于说明。图16中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图16所示，相同索引的每个脉冲(例如，脉冲1)使用相同的天线设置，并且每个脉冲各自重复K次。因此，如图16所示，总共有MK个脉冲并且具有M个不同的天线配置。利用这种脉冲布置，可对使用相同天线配置的K个脉冲进行平均以提高信号强度。
在这种情况下的不同天线配置的使用可以是在天线的选择中结合一些分集增益。此外，可以注意到，K不能太大，因为目标(姿势)正在移动，并且因此仅在K个脉冲的总持续时间内的变化可忽略时，平均才有效。回到具体的数值示例，如果脉冲串间隔是490微秒，并且脉冲是10微秒，则可以打包多达49个脉冲。一种设计选择可使用32个脉冲，具有4种独特天线配置。在这种情况下，重复次数K是8。在另一种设计中，可使用24个脉冲，具有3种独特天线配置，并且K也是8。在又一种设计中，可使用32个脉冲，具有8个独特天线配置且K＝4。
如图16所示，提供了用于提升雷达信号强度的脉冲配置。
另一示例应用可以是包括距离和方位(即，方位角和仰角)估计的雷达接近感测。再次，假设雷达感测被优先处理。在这种情况下，恒定的脉冲串持续时间主要有助于相干地组合多个脉冲串，因此在选择脉冲串持续时间方面存在一些自由度。在这种情况下，唯一的约束是间隔可大致匹配预期目标的速度范围，使得可优化信号强度。
关于脉冲配置，由于需要估计角度，因此期望使用尽可能多的天线(从而提高角度分辨率)。例如，可在脉冲串内没有重复的情况下使用M个不同的天线配置。作为具体的数值示例，考虑使用M＝25个不同天线配置的情况，具有脉冲持续时间为10微秒。在这种情况下，Trad的总持续时间是250微秒加上并行操作的过程所需的时间。因此，通过将感测时隙设置为2ms，可存在2ms-Trad可用于允许并行联网操作。
在一个实施例中，适当地选择在信标间隔中放置第一雷达感测时隙的位置可能是有益的。在这样的实施例中，第一感测时隙表示从每次启用感测功能起的第一感测时隙或在系统调整发送定时之后的第一感测时隙。可假设一旦分配了第一感测时隙，则可以根据其被设置的时段来分配其余的感测时隙，除非系统执行定时调整。若干因素可影响该选择，包括时间漂移(由于装置与发送信标的装置之间的不完美时钟同步)、以及随机信道接入协议中的退避操作。
如上述实施例和/或示例中所述，期望避免感测时隙与BHI重叠，因为感测时隙可能彼此干扰，导致通信和雷达系统的性能下降。如果第一雷达感测时隙被放置得太靠近BHI，则随着时间的推移，时钟漂移可能导致雷达感测时隙与BHI重叠。因此，第一雷达感测时隙的开始可具有距BHI的一些余量，以考虑从感测的开始到结束的可能的时间漂移。
例如，如果典型的感测持续时间将持续100秒的量级，并且预期时间漂移为5ms(假设两个装置中的25ppm振荡器，例如，STA(站)和AP(接入点))或更小，则可选择距BHI 5ms的余量。该第一感测时隙位置选择在图17中示出。
图17示出了根据本公开的实施例的第一雷达感测时隙的位置的示例选择1700。图17中所示的第一雷达感测时隙的位置的选择1700的实施例仅用于说明。图17中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图17所示，Tmar是用于容纳时间漂移的余量，因此Tmar可被设置为大于整个雷达感测持续时间的最大预期时间漂移(在先前示例中为5ms)的值。在这种情况下，第一感测时隙的优选位置将在距离BHI结束的Tmar处。可在信标间隔结束处应用类似的自变量，因为时间漂移可以向左移或向右移。因此，第一感测时隙的期望放置在当前信标间隔的BHI结束之后的Tmar与下一信标间隔的BHI开始之前的Tmar之间的某处。在图15中的感测帧结构的情况下，期望在图17中的期望放置范围内分配第一信标间隔(BI)中的所有感测时隙。这也适用于以下实施例。
如图17所示，当仅考虑时间漂移时，提供第一雷达感测时隙的位置的选择。
在另一实施例中，不仅可考虑时间漂移，而且还可考虑其他因素来决定将第一感测时隙放置在何处。例如，由于对信道的争用而导致的退避。通过该考虑，在下一个BHI开始之前的余量可足够大以容纳时间漂移和由于退避引起的预期等待时间。也就是说，即使发生退避事件，也可确保在整个感测持续时间内感测可不与BHI重叠。这在图18中示出。
图18示出了根据本公开的实施例的第一雷达感测时隙的位置的另一示例选择1800。图18中所示的第一雷达感测时隙的位置的选择1800的实施例仅用于说明。图18中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图18所示，第一感测时隙的位置在BHI结束(这与图17中的位置相同)之后的Tmar和下一个BHI开始之前的Tmar2＞Tmar之间的某处。Tmar2需要被设置得足够大，以考虑可能的时间漂移和在允许发送第一感测时隙之前的等待时间。由于不能完美地预测退避持续时间，因此如果感测时隙由于退避或其他原因而仍然与BHI重叠，则需要调整感测时隙定时。新分配的时隙也可在图18中的期望范围内。在图15中的感测帧结构的情况下，一旦BHI与感测时隙之一重叠或在若干连续感测时隙的中间，就需要调整感测时隙定时。并且在调整之后用于第一信标间隔中的所有感测时隙的新分配的时隙也可放入图18中的期望范围。
如图18所示，当考虑时间漂移和其他因素(诸如由于信道竞争引起的退避时间)时，提供第一雷达感测时隙的位置的选择。
在另一个实施例中，雷达可运行不确定的时间，使得不能预先计算最大预期时间漂移。在这种情况下，可根据某个期望的持续时间来选择时间漂移的余量Tmar，例如，如果可假设典型的持续时间，则可使用典型的感测持续时间来选择Tmar。现在，在这种不确定的感测持续时间的情况下，时间漂移可能最终超过余量时间，因此可能发生与BHI的重叠。
图19示出了根据本公开的实施例的示例感测时隙位置调整1900。图19中所示的感测时隙位置调整1900的实施例仅用于说明。图19中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图20示出了根据本公开的实施例的另一示例感测时隙位置调整2000。图20中所示的感测时隙位置调整2000的实施例仅用于说明。图20中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在如图19和图20所示的一个实施例中，取决于时间漂移的方向，可选择感测时隙的替换位置，使得感测时隙的调整频率可被最小化。
如感测时隙向左漂移的图19所示，一旦感测时隙超过余量Tmar3，就可运行时隙的重新调整。在这种情况下，由于漂移是朝向左侧，所以可如图19的底部所示在信标间隔的结束附近设置时隙，使得到下一次调整的时间可被最大化。
如感测时隙向右漂移的图20所示，一旦感测时隙超过余量Tmar4，就可如图20的底部所示进行重新调整。注意，Tmar4可被设置为不仅考虑时间漂移而且考虑其他因素(诸如退避时间)，以避免与下一个BHI重叠。在图20的情况下，因为漂移是朝向右侧，所以在下一次重新调整之前最大化持续时间是需要的，期望的时隙位置在BHI附近的信标间隔的开始处。
如图19所示，提供了用于时间漂移朝向左侧的情况1的感测时隙位置调整。
如图20所示，提供了用于时间漂移朝向右侧的情况2的感测时隙位置调整。
在一个实施例中，可由系统选择用于任何调整的预定义位置，例如，当时间漂移超过余量时或者当退避持续时间太长并且不再可能将感测时隙放入在当前信标间隔中时的调整。在这种情况下，无论漂移方向如何，调整过程都可将感测时隙位置重新调整到信标间隔内的某个预定义位置，该预定义位置被放置在距离BHI结束的Tpre，如图21和图22所示。
图21示出了根据本公开的实施例的又一示例感测时隙位置调整2100。图21中所示的感测时隙位置调整2100的实施例仅用于说明。图21中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图22示出了根据本公开的实施例的又一示例感测时隙位置调整2200。图22中所示的感测时隙位置调整2200的实施例仅用于说明。图22中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图21和图22所示，可使用不同的标准来选择Tpre。一个示例是设置Tpre，使得感测时隙在信标间隔的中间开始。在另一个示例中，可在从BHI结束到下一个BHI开始的某个余量Tmar2内的任何地方选择Tpre，如图23所示。
图23示出了根据本公开的实施例的用于选择Tpre的示例间隔2300。图23中所示的用于选择Tpre的间隔2300的实施例仅用于说明。图23中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个示例中，当需要重新调整时，可在图23所示的该间隔内随机选择Tpre。这样，即使两个装置需要在相同的信标间隔中进行调整，它们的重新调整的感测位置也不太可能重叠。在图23中，Tmar2用于两侧，但是如果信标间隔的开始和结束的不对称性是期望的，则也可使用不同的值。在图15中的感测帧结构的情况下，一旦BHI与感测时隙之一重叠或者在若干连续感测时隙的中间，就需要调整感测时隙定时。在调整之后的用于第一信标间隔中的所有感测时隙的新分配的时隙也可在图21中的预定义位置。
如图21所示，当时间漂移朝向左侧时，提供到预定义位置的感测时隙调整。
如图22所示，当时间漂移朝向右侧时，提供到预定义位置的感测时隙调整。
如前述实施例和/或示例中所示，提供了实现并行联网操作和雷达操作的定时结构。所公开的设计涵盖关于雷达发送间隔、雷达发送间隔之间的持续时间(即，感测时隙)和信标报头发送(以及用于联网操作的其他时隙)间隔的各种条件。
如前述实施例和/或示例中所示，提供了如何处理雷达感测不是最高优先级并且可能存在来自通信系统的中断的情况。所描述的方法被设计为尽可能地近似均匀雷达感测。
如前述实施例和/或示例中所示，根据应用要求提供可重新配置的雷达系统的结构。这些要求是从雷达感测要求以及通信要求两者获得的。
如前述实施例和/或示例中所示，雷达感测定时设计是在典型通信系统的约束下提供的，在典型通信系统中，时间不能以连续方式分配，而是在特定持续时间的以块分配。描述了当雷达感测被优先处理时和当以分时方式并行操作时的情况。除了概括描述之外，还描述了几个具体的数值示例。
如前述实施例和/或示例中所示，提供了雷达脉冲的定时结构(其是在特定天线配置下的雷达发送)。所描述的脉冲结构允许脉冲重复的数量(例如，用于提升雷达信号强度)与不同天线配置的数量(例如，用于增加角分辨率)之间的权衡。
如前述实施例和/或示例中所示，提供了决定将第一感测时隙放置在信标间隔中的何处并且调整感测时隙以考虑时间漂移和影响发送时间的其他因素(诸如退避操作)。
对于在本公开的情况下的目标检测和跟踪(诸如姿势和家庭环境中的人/宠物跟踪)，提供以下属性。
在一个示例中，目标是最近的移动对象。在这样的示例中，对于姿势识别问题的手的跟踪，可容易地看出这点。在典型的用例中，用户将在雷达附近执行一些姿势，并且这通常是距离雷达最近的移动对象。存在在更接近处可能存在一些其他移动的特殊情况(将在后面讨论)，通常真实的是感兴趣的目标是最近的移动对象。对于人/宠物跟踪情况，可以看出，当人/宠物是家中的唯一时，这个属性是真实的。可以注意到，虽然家中可能存在移动机器(诸如真空吸尘器机器人)，但是由于噪声或安全问题，当人/宠物在周围时可能不期望操作机器人。
在一个示例中，可合理地假设目标的最大速度。在这样的示例中，对于手势和在家中的人/宠物两者，提供目标可移动的某个最大速度。
在一个实施例中，设计利用上述性质来提供具有低复杂度的有效且鲁棒的解决方案。所提供的解决方案的主要特征包括以下内容。
在一个示例中，解决方案是模块化的并且可容易地针对各种应用定制。
在一个示例中，由于目标正在移动，因此可以以低复杂度完成用于检测的预处理。这对于传感器(诸如雷达)尤其关键。利用多普勒频域，可将运动目标与非运动目标分离开来，其大大简化了目标的检测。只有目标可以以更高的速度移动的事实对于本底噪声估计(用于目标检测)也是有用的。
在一个示例中，提供了简单的目标识别。在这样的示例中，目标被识别为最近的移动对象，其可通过检查检测到的目标处的估计多普勒是否大于阈值来简单地被识别。
在一个示例中，提供了简单且鲁棒的跟踪。跟踪规则是检查先前时隙和当前时隙中检测到的目标与假定的最大速度的一致性。可为不同的应用定制某些细节。可以注意到，该跟踪方法是鲁棒的，因为它做出很少的假设。此外，与可能需要连续空间(例如，估计距离而不仅仅使用延迟抽头索引)的传统跟踪方法(例如，卡尔曼滤波器)不同，直接使用抽头索引。另一个优点是传统方法通常需要一些先验知识(例如，噪声协方差和/或转换统计)，并且传统方法还可能需要一些上升时间以使跟踪滤波器稳定。
对上升时间的要求可能无法很好地用于短跟踪(诸如用于姿势期间的测量数量很小的姿势识别)。跟踪解决方案的另一个主要方面是跟踪解决方案可以以低测量采样率工作。
为了便于描述，基于脉冲压缩雷达来描述示例性原始雷达测量定时结构。它可从如图24所示的雷达测量的示例性时序图开始。
图24示出了根据本公开的实施例的示例雷达测量时序图2400。图24中所示的雷达测量时序图2400的实施例仅用于说明。图24中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
时间被划分成帧。在本公开中，帧和时隙可互换使用。帧被进一步划分成脉冲串。雷达发送机在每个脉冲串中发送若干短脉冲。每个脉冲和/或脉冲串可具有不同的发送/接收天线配置，即天线元件的活动集和对应的波束成形权重。作为更具体的示例，脉冲串中的M个脉冲中的每个脉冲可具有允许环境的空间扫描(例如，使用波束成形)的不同的发送和接收天线对，并且N个脉冲串中的每个脉冲串可全部重复相同的脉冲。
在一个示例中，N个脉冲串可包括使用相同天线配置的所有M个脉冲，这可以通过对M个脉冲求平均来帮助提升信号强度，并且N个脉冲串可全部重复相同的脉冲。在这两个示例中，脉冲串域在雷达文献中通常被称为慢时间域。脉冲串或慢时间域捕获可被处理以获得多普勒(或速度)信息的雷达信号的时间变化。注意，虽然在图24中的图示中使用了脉冲和脉冲串之间的均匀间隔，但是这不是必需的，并且可使用间隔的任何选择。
示例性雷达测量可以是三维复脉冲响应(CIR)矩阵。第一维度可对应于脉冲串索引，第二维度可对应于脉冲索引，并且第三维度可对应于延迟抽头索引(其可被转换为距离的测量或相当于接收信号的飞行时间)。注意，时序图的上述说明和从基带雷达模块到处理器的输入雷达测量的性质不是本公开的思想的必要假设，而是为了简单说明随后的一些示例性过程而提供的。
图25示出了根据本公开的实施例的用于检测移动目标的示例通用结构2500。图25中所示的通用结构2500的实施例仅用于说明。图25中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在一个实施例中，解决方案可被分解成如图25所示的五个组件。首先，在步骤2502，预处理原始雷达测量以产生合适的输入形式以供进一步处理。该步骤的主要目的是将雷达测量转换为适当的格式，除去不期望的伪影(例如，由于硬件缺陷)并消除背景/杂波。在步骤2504的第二步骤是检测目标，该步骤根据期望目标通常是最接近的移动目标的特性而变成检测第一峰值。一旦检测到目标位置，在步骤2506，就估计目标的速度(即，多普勒)。第四步，更新跟踪，使用第一峰值检测结果和多普勒估计两者。它确定何时开始跟踪(即，已经检测到有效目标)，在步骤2508，对跟踪执行更新(如果已经识别出有效目标)，并决定何时停止跟踪(即，跟踪目标已经消失)。在步骤4结束时(例如，步骤2508)，已经检测并跟踪目标位置。取决于应用，在步骤2510，跟踪的位置和/或速度可被用于从雷达测量中提取信息。
可在从用于姿势识别应用的雷达测量中提取特征的情况下，描述上面简要描述的每个步骤的更详细的解决方案。在该实施例中，提供了用户在雷达附近执行某种姿势的情况。如前所述，对于典型的用例，可预期手可以是距离雷达最近的移动目标。
图26示出了根据本公开的实施例的为姿势识别应用准备输入的示例雷达测量2600。图26中所示的雷达测量2600的实施例仅用于说明。图26中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
步骤1的细节(如图25所示)在图26中示出。首先，获得适当的距离的原始雷达信号。适当的距离可取决于应用。例如，对于移动装置上的姿势识别，允许的最大距离可被设置为50cm或更小。要考虑的另一方面是非常近的距离。取决于硬件，在雷达发送机与接收机之间的直接链路中可能存在很大的功率。直接链路信号通常很强并且可能导致误检测。因此，一种方法是忽略雷达附近的非常近距离的信号。应注意，根据雷达类型，适当距离的选择可在处理链中的最开始或其他位置。例如，对于脉冲压缩雷达，距离对应于延迟抽头索引，因此，可在原始雷达信号级别处进行选择。
注意，这可能比稍后进行选择更理想，因为它通过减少在早期阶段要处理的信号的数量来节省一些计算。一旦获得原始雷达信号，就将原始雷达信号整形为适当的形状并被用于计算距离多普勒图。例如，返回参考图24，考虑雷达在脉冲串内使用相同的天线配置发送M个脉冲的示例，并且雷达帧内的所有N个脉冲串重复相同的脉冲。在这种情况下，首先，3D CIR可以首先沿着脉冲域进行平均以获得2D测量矩阵，其中一个维度是延迟抽头索引，另一个维度对应于脉冲串或慢时间域。
通过沿着雷达信号的慢时间域计算傅里叶变换(例如，使用快速傅里叶变换FFT算法)来获得距离多普勒图。距离多普勒图是将原始雷达信号渲染成2D图，在一个维度上具有到雷达的距离(范围)并且在另一个维度上具有速度(多普勒)。在这里的应用中，可预期大多数背景反射(除了手的其他一切)具有低多普勒。因此，去除所有这些背景信号的一种简单方式是对距离多普勒图中的低多普勒频点(Doppler bins)(例如，零多普勒频点或零多普勒频点和±1多普勒频点)置零。
应注意，待置零的多普勒间隔取决于包括环境和在计算FFT时是否应用窗函数的几个因素。来自该步骤的输出是在去除背景反射(即，具有低多普勒的那些反射)之后的距离多普勒图。
如图26所示，步骤1处理雷达测量以准备姿势识别应用程序的输入。
在步骤1的一个实施例中，隐含地假设不存在由于需要补偿以提供令人满意的性能的硬件的缺陷而导致的显著伪影。实际上，这种伪影并不罕见。例如，可能发生RF(射频)电路在雷达发送帧期间经历温度的显著变化。因为电路响应可能由于温度变化而改变，所以这可能导致雷达信号的周期性变化。如果不被补偿，那么此周期性改变可导致静态对象(例如，背景)在计算FFT时看起来好像静态对象拥有一些非零多普勒。如果不被补偿，则这样的伪影可能使错误检测更有可能。
图27A示出了根据本公开的实施例的多普勒图的示例测量结果2700。图27A中所示的多普勒图的测量结果2700的实施例仅用于说明。图27A中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图27B示出了根据本公开的实施例的多普勒图的示例测量结果2750。图27B中所示的多普勒图的测量结果2750的实施例仅用于说明。图27B中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图27A和图27B示出了在应用和不应用周期性补偿(在将0多普勒频点置零之后)的情况下静态环境的示例测量。这些图示出了针对给定延迟抽头的多普勒域中的在水平轴上跨时间的能量(以dB为单位在颜色图中编码)。可以看出，在没有补偿的情况下，即使环境中没有移动对象，在0多普勒频点附近也存在强的能量响应。当应用周期性补偿时，可减轻这种伪影，从而在去除0-多普勒之后生成仅具有噪声的干净多普勒图。图28中示出了修改的实施例，其中在计算距离多普勒图之前插入信号伪影补偿块。
图28示出了根据本公开的实施例的具有信号伪影补偿的示例处理2800。图28中所示的具有信号伪影补偿的处理2800的实施例仅用于说明。图28中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图27A和图27B所示，在0多普勒附近没有明显的残余。
提供了在应用和不应用周期性补偿的情况下在给定延迟抽头处(即，在给定距离处)的多普勒图的测量结果。图27A示出了没有补偿的测量结果，并且图27B示出了当应用周期性补偿时的测量结果。
如图28所示，提供具有信号伪影补偿块的步骤1处理以减轻硬件缺陷的影响。
如图28所示，在步骤2802中，电子装置(如图1和图4所示)获得原始雷达信号。在步骤2804中，电子装置补偿信号伪影。在步骤2806中，计算距离多普勒图。在步骤2808中，电子装置对低多普勒频点进行置零。
在一个实施例中，提供了补偿例如可能由雷达发送帧期间的温度变化引起的周期性变化行为。因为这种周期性变化是由于装置的响应变化，所以周期性变化影响所有延迟抽头的CIR。因此，补偿周期性变化的一种方式是使用一个延迟抽头来估计变化(例如，补偿系数)，然后使用周期性变化来补偿所有其他延迟抽头。注意，本公开中考虑的变化是脉冲串或慢时间域中的变化，因此为每个脉冲串计算补偿系数。
对于这样的应用(诸如姿势识别)，在典型的用例中，可预期移动目标(用户的手)不太靠近雷达。这表示与发射机与接收机之间的直接链路相对应的最短路径(例如，泄漏)可不受移动目标的影响。因此，泄漏抽头是用于估计补偿系数的好的候选。然而，当例如移动目标太靠近雷达并且泄漏受该目标影响时，必须注意避免不正确的补偿。幸运的是，这种周期性变化对于每个雷达发送帧遵循类似的模式，因此可从先前的测量或经验中知道典型的变化水平。
例如，在测试的实施例中，64个脉冲串上的补偿系数可在幅度上变化小于1dB并且在相位上小于10度。因此，在这种情况下，如果补偿系数改变超过这些正常变化水平，则可认为是异常的并且补偿可能不正确。另一个考虑是避免信号变得太强的饱和情况，并且非线性可能导致补偿系数不能正常工作。在所有这些考虑的情况下，图29中示出了补偿的示例实施例。
图29示出了根据本公开的实施例的用于补偿周期性变化的方法2900的流程图。图29中所示的方法2900的实施例仅用于说明。图29中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图29所示，首先检查第一脉冲串的CIR以比较泄漏抽头和相邻抽头的幅度。目的在于使用具有最大信号强度(但不会太大而可能导致饱和)的抽头，使得补偿系数估计是准确的(即，受噪声影响较小)。泄漏抽头索引由n表示。如果抽头n+1处的CIR幅度|CIR[n+1]|比泄漏抽头幅度|CIR[n]|大了某个阈值(例如，可设置为3dB)，并且CIR[n+1]没有太大，则用于计算补偿系数的参考抽头被设置为n+1。
否则，泄漏抽头索引n被用作参考抽头。接下来，检查参考抽头处的CIR幅度以避免太大或太小的情况。如果不是，则计算补偿系数，并且验证它们跨所有脉冲串的变化范围。如果变化不超过阈值，则可应用补偿并且可输出补偿的CIR。否则，补偿可能不正确，因此不应用补偿，并且可输出没有补偿的原始CIR。
如图29所示，例如，由于雷达发送期间的温度变化，在CIR中提供了对周期性变化的补偿。我们将n表示为泄漏抽头索引。
如图29所示，在步骤2902中，电子装置获得第一脉冲串的CIR。在步骤2904中，电子装置确定是否满足条件。在步骤2904中，如果满足条件，则电子装置执行步骤2910。在步骤2910中，电子装置识别出参考抽头r＝n+1。在步骤2912中，电子装置确定满足条件。如果在步骤2912中满足条件，则电子装置执行步骤2918。在步骤2918中，电子装置不应用补偿并输出原始CIR。在步骤2904中，如果不满足条件，则电子装置执行步骤2906。在步骤2906中，电子装置识别出参考抽头r＝n。在步骤2908中，电子装置确定满足条件。在步骤2908中，满足条件，电子装置执行步骤2910。在步骤2908中，不满足条件，电子装置执行步骤2914。在步骤2914中，电子装置计算抽头r处的补偿系数并执行步骤2916。在步骤2916中，电子装置确定变化是否太大。在步骤2916中，如果满足条件，则电子装置执行步骤2918。在步骤2916中，如果不满足条件，则电子装置执行步骤2920。在步骤2920中，电子装置应用补偿并输出补偿的CIR。在步骤2912中，如果不满足条件，则电子装置执行步骤2914。
在一个示例中，一旦确定了参考抽头，就提供如何估计补偿系数以及如何应用它们。假设脉冲串的数量为N，并且CIRb[r]表示在参考抽头r处的第b个脉冲串的CIR。然后，可将第b个脉冲串的补偿系数估计为针对所有b＝1，2，...，N的
Figure BDA0003459912870000371
也就是说，这里第一脉冲串被用作锚点。这仅仅是一个示例，可使用任何其他锚点位置(诸如，例如索引
Figure BDA0003459912870000372
处的中间脉冲串)。一旦获得ab，补偿的应用仅仅是通过乘以一个ab。特别地，为了将补偿应用于抽头n处的CIR，使用以下公式，由CIRcomp，b[n]＝abCIRb[n]给出,其中CIRcomp，b[n]表示抽头n处的第b个脉冲串的补偿的CIR。该补偿被应用于所有感兴趣的抽头。
图30示出根据本发明的实施例的检测第一非噪声峰值3000的示例。图30中所示的检测第一非噪声峰值3000的实施例仅用于说明。图30中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图30所示，示出了步骤2(例如，如图25所示的2504)中的处理。虽然也可在来自步骤1(例如，如图25所示的2502)的2D距离多普勒图中直接检测目标，但是使用1D信号(例如，距离像(range profile))进行检测以降低复杂度。通过计算沿着多普勒域的2D距离多普勒图的平均值来获得距离像，使得可在距离域中获得1D信号。
为了执行检测，使用自适应检测阈值。基于估计的本底噪声来确定检测阈值。存在不同的方法来估计本底噪声，例如，可使用距离多普勒图中的中值来计算本底噪声。当距离多普勒图中的大多数频点是噪声频点并且所有频点中只有一小部分包含信号时，该方法可以是有效的。
图31示出了根据本公开的实施例的示例本底噪声估计3100。图31中所示的本底噪声估计3100的实施例仅用于说明。图31中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图31所示，从帧索引7周围开始到帧索引20周围，正在做出姿势。可以看出，使用平均值的估计方法在姿势期间显示出估计值的大波动，而基于中值的方法非常稳定。因此，使用平均值运算来估计能量将需要将来自期望目标的贡献与噪声的贡献分离。通过计算中值，利用观察到的特性(距离多普勒图中的大多数频点是噪声)并且可估计本底噪声，而不需要明确地将期望目标与噪声分离。
还可以注意到，可进一步降低噪声估计复杂度。一种方法是通过例如将多个频点分组在一起并用它们的平均值替换它们来减小距离多普勒图的维度。
另一种方法是通过计算距离像(1D信号)上的中值，而不是如图32所示的距离多普勒图。
图32示出了根据本公开的实施例的示例低复杂度本底噪声估计3200。图32中所示的低复杂度本底噪声估计3200的实施例仅用于说明。图32中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图31所示，采用1D距离像中的中值提供了与直接计算距离多普勒图上的中值时非常接近的估计，除了轻微的偏差(小于0.5dB)。为了检测的目的，可将偏差并入检测阈值中，因此该偏差对应用没有限制。我们根据经验观察到，在足够数量的距离抽头(例如，大约20或更多)的情况下，使用距离像工作良好。
一旦已知本底噪声，就可基于期望的错误检测率来选择检测阈值。这样做的一种方式是将阈值设置为从本底噪声起的一定数量的噪声的标准偏差。注意，当假设距离多普勒图中的每个频点是卡方分布(即，假设噪声是复高斯)时，可示出本底噪声的标准偏差仅仅是由多普勒频点的数量(或FFT大小)的平方根缩放的本底噪声。因此，具有本底噪声估计提供了用于决定期望的误检测/误检测权衡的阈值的完整信息。
为了使用阈值来检测第一峰值，首先将距离像中低于阈值的抽头置零，然后在剩余的距离像抽头上找到第一峰值。可使用任何搜索方法。例如，一种方式是仅计算抽头t和抽头t-1之间的差。第一峰值可以是第一负差。注意，对于置零的那些抽头，抽头可被设置为某个小值，因此两个连续噪声抽头的差可以是0。该步骤的输出包含2条信息：一条是检测标志(即，如果在距离像中检测到非噪声峰值)和检测到的第一峰值的索引。
如图30中所示，步骤2(例如，如图25中所示的2504)检测作为候选目标的第一非噪声峰值(即，在此情况下的手)。
图31示出了使用中值的本底噪声估计的示例，RDM代表距离多普勒图。
图32示出了通过找到距离像的中值的低复杂度本底噪声估计。
下一步是估计检测到的第一峰值的多普勒。这样做的简单方法是将多普勒估计为在检测到的第一峰值抽头索引处的距离多普勒图中具有较高功率的频点的多普勒索引，如图33所示。
图33示出了根据本公开的实施例的估计检测到的峰值的多普勒3300的示例。图33中所示的估计检测到的峰值的多普勒3300的实施例仅用于说明。图33中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
也可使用其他变型。例如，代替最大功率频点，可找到所有非噪声频点的最大多普勒(绝对值)，其中可通过与基于本底噪声的阈值进行比较来确定非噪声。然而，其他变型可允许多普勒估计不仅使用与检测到的第一峰值相对应的抽头，而且还使用相邻的抽头(例如，检测到的峰值之前的n个抽头和检测到的峰值之后的m个抽头)。
如图33所示，在步骤3302中，电子装置确定是否找到第一峰值。在步骤3302中，如果找到，则电子装置执行步骤3304。在步骤3304中，电子装置在检测到的第一峰值索引处找到最大功率的多普勒索引。在步骤3302中，如果未找到，则电子装置识别零多普勒。
图34示出了根据本公开的实施例的用于更新跟踪状态的方法3400的流程图。图34中所示的方法3400的实施例仅用于说明。图34中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
在检测到峰值并估计多普勒之后，该过程可更新跟踪状态，如图34所示。跟踪步骤可使用当前检测结果(包括检测标志、检测到的抽头和多普勒)和跟踪过程维持的跟踪状态。在此示例中，跟踪状态包括跟踪标志、用于无检测的计数器和先前检测到的抽头。跟踪标志被用于表示是否已经检测和跟踪了有效目标。无检测计数器对未检测到跟踪目标的连续帧(或时隙)的数量进行计数。
在整个过程中，可假设当前检测结果和先前状态都可由所有块访问。第一步是检查跟踪标志是否为开启。如果不是，则表示此时没有目标被跟踪，并且不需要应用跟踪。在这种情况下，该过程可检查当前检测结果是否是可以跟踪的有效目标。对于姿势识别的应用，一个简单的标准是检查检测到的抽头是否显示足够大的能量并且估计的多普勒是否大于某个阈值。
注意，检测阈值可与用于检测第一峰值的阈值相同(在这种情况下，可仅使用检测标志)，或者可将其设置为更大的阈值。原因在于可能期望在这里提出更严格的标准以避免跟踪错误目标。如果确定跟踪标志可能为开启，则可更新标志，并且该过程输出当前选择的抽头。如果不是，则如果检测标志为真，则该过程将输出检测到的第一峰值，否则可输出在先前时隙中选择的抽头或随机抽头或某个默认哑值(诸如-1)。在步骤3402中，如果跟踪标志为开启，则在步骤3404中，电子装置然后可检查检测标志是否为真。在步骤3404中，如果标志为假，则表示在当前时隙或帧中未检测到被跟踪的目标。在这种情况下，如由电子装置执行的过程，在步骤3408中，可递增无检测时隙的计数器，在步骤3412中，然后检查跟踪标志是否可被关闭。在步骤3412中，如果是，则该过程执行步骤3424。在步骤3424中，该过程关闭跟踪标志。然后电子装置执行步骤3418。在步骤3418中，电子装置输出从先前时隙选择的抽头。在步骤3412中，如果否，则该过程执行步骤3418。
确定跟踪标志是否应该被关闭的一个简单条件是检查无检测计数器是否大于某个值。在步骤3412中，如果确定跟踪标志可以是关闭的，则可更新跟踪标志并且可重置无检测计数器，否则它可保持相同的开启状态。在这种情况下，该过程可输出在先前时隙中选择的抽头。在步骤3404中，如果跟踪标志为开启，则在步骤3410中，该过程可检查与先前时隙的检测状态的一致性。也就是说，目标是确定当前检测到的目标是否是正被跟踪的相同目标。一个简单的规则是考虑目标在先前时隙中的位置来检查最大速度。这变为简单地检查先前和当前检测到的抽头索引的抽头索引的差异。如果绝对差大于某个阈值，则该过程可声明不一致，并且该过程遵循与检测标志为假的情况相同的步骤。在步骤3414中，如果是一致的，则这可能是被跟踪的目标，并且该过程可重置无检测标志并在步骤3420中输出当前选择的抽头。
在步骤3402中，如果跟踪标志不为开启，则如可由电子装置执行的过程，在步骤3406中，检查跟踪标志是否可被开启。在步骤3406中，如果是，则该过程执行步骤3422。在步骤3422中，该过程开启跟踪标志。然后该过程执行步骤3416。在步骤3416中，如果检测标志为真，则该过程执行步骤3420。在步骤3416中，如果检测标志不为真(例如，假)，则该过程执行步骤3418。在步骤3406中，如果否，则该过程执行步骤3416。
图34示出了步骤4(例如，如图25所示的2508)更新目标的跟踪状态并进行目标抽头的最终选择。
注意，隐含地假设一致性规则同样适用于帧之间的位移的两个方向(朝向或远离雷达)。然而，对称性并不总是期望的。例如，如前所述，期望目标往往是最接近雷达的移动对象。这将使我们对更靠近雷达的检测作为期望的目标比远离雷达的检测更有信心。因此，可能期望对朝向雷达跳跃的一致性应用比远离雷达跳跃的一致性更宽松的规则。
对于更具体的示例，当这是有帮助的时候，考虑存在靠近用户走过的人的情况，用户正要执行姿势。最初，可检测到走过的人，但是当用户开始姿势时，用户的手变成最接近的移动目标。通过引入这种不对称性，该解决方案将能够开始跟踪期望的目标。当使用这种不对称一致性规则时，当朝向雷达的跳跃大于某个阈值时关闭跟踪可能是有帮助的。在朝向雷达的这种跳跃实际上是假目标的情况下，这种机制可能有帮助。该机制可帮助防止跟踪被卡住在错误目标位置处，直到满足跟踪关闭条件(这可能需要等待一定数量的帧)。
解决方案的最后部分是步骤5中的特征提取，如图25所示(例如，2510)。取决于雷达能力，可获得关于目标的各种信息。在所有情况下，可获得目标的多普勒信息，并且如果雷达可提供波束成形选项，则也可获得角度信息。它可集中在多普勒上，但是类似的想法也可直接应用于其他领域。一种简单的方法是仅从多普勒图输出对应于从步骤4输出的所选抽头的整个多普勒列，如图25所示(例如，2508)。
在一个示例中，将所选择的抽头和相邻抽头组合。原因在于，取决于雷达，距离多普勒图中的目标响应实际上可跨越若干延迟抽头。因此，仅使用所选择的抽头可导致一些信息丢失。这样做的一种方式是针对每个多普勒索引在相邻抽头上取最大值，但是这可能增加一些噪声。更精细的方法可以是仅在非噪声频点中取最大值。如果在某个多普勒索引处，所有频点都是噪声频点，则可输出检测到的抽头处的频点。又一修改是仅在具有足够大的多普勒的频点中计算最大值。例如，当绝对多普勒大于某个阈值时。这对于诸如姿势识别的应用可能是有益的，其中低绝对多普勒包含很少的姿势信息，并且那些低多普勒频点易于受到环境/背景中残余的影响。
可选实施例可引入更精细的第一峰值检测，以提供用于准确跟踪的鲁棒检测。具体地，如上所述，目标应用的一个重要特性是期望目标是最近的移动对象。虽然在大多数情况下这是真实的，但是移动水平可能不同，即，可能存在在比期望目标更近的距离处具有低移动(但不是静态的)的不期望目标，所述期望目标具有比由于环境/背景通常可假设的多普勒更大的多普勒。为了给出更具体的示例，考虑姿势识别应用的情况，其中装置被放置在桌子上并且用户站在桌子旁边做出姿势。
如果装置靠近桌子的边缘并且人也站在桌子旁边，则用户的躯干可能比做出姿势的手更靠近装置。注意，在这种情况下，虽然不是有意移动，但是躯干可能具有一些小的移动作为做出姿势的副作用。移动的严重程度可取决于姿势。
当在比期望目标更近的距离处存在不期望目标，而期望目标具有比不期望目标的多普勒更大的多普勒时，提供该可选的和更鲁棒的第一峰值检测的细节。可以注意到，该改变仅针对如图25所示的步骤2(例如，2504)，并且可保留如在前述实施例和/或示例中呈现的所有其他步骤。这显示了解决方案的灵活性。鲁棒的第一峰值检测如图35所示。
图35示出了根据本公开的实施例的用于鲁棒的第一峰值检测的方法3500的流程图。图35中所示的方法3500的实施例仅用于说明。图35中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图35所示，主要思想是通过消除低多普勒贡献的迭代第一峰值检测。该过程以与先前描述的第一峰值检测实施例中相同的方式开始。回想一下，这是在如图25所示的步骤1中的雷达测量处理(例如，2502)之后，其计算距离多普勒图并将一些低多普勒频点置零。
如可由电子装置执行的过程，在步骤3502中，首先计算距离像。在步骤3504中，该过程将低于检测阈值的抽头置零。然后，在步骤3506中，该过程找到所有峰值(而不是如先前实施例中的仅第一峰值)。在步骤3508中，该过程确定是否存在接近第一峰值的第二峰值。可根据分隔两个峰值的抽头的数量来定义接近度，例如，如果第二峰值与第一峰值相距小于N个抽头(例如，N＝5)，则可将其视为接近。如果检测到这种情况，则在步骤3514中，它可在将距离多普勒图中的附加多普勒频点置零之后尝试重新进行峰值检测。在步骤3508中，如果第二峰值接近第一峰值，则在步骤3510中，该过程确定是否允许更多迭代。在步骤3510中，如果允许，则该过程执行步骤3514。在步骤3510中，如果不允许，则该过程执行步骤3512。在步骤3508中，如果第二峰值不接近第一峰值，则该过程执行步骤3512。
该迭代过程的目的是使背景消除适应于被抑制的但是更靠近雷达的不期望的目标(并且在较低的多普勒处)。为了给出更具体的示例，假设在步骤1中，仅0个多普勒频点被置零。如果检测到距第一峰值的N个抽头内的第二峰值，则该过程可执行迭代以再次检测峰值。在这种情况下，它可首先使±1多普勒频点为零(除了已经被置零的0-多普勒频点之外)，然后再次检查峰值。如果仍然检测到N个抽头内的第二峰值，则可通过进一步将±2多普勒频点置零来继续另一次迭代，并重新进行峰值检测。
该过程可继续，直到在N个抽头内没有检测到第二峰值或者已经满足最大迭代次数。这是因为该迭代过程可能不会进行太多次；消除太多的多普勒频点可能导致不可靠的目标检测。当没有接近的第二峰值时或者当已经完成最大迭代次数时，该过程可输出当前检测到的第一峰值作为检测到的峰值。
注意，在该具体示例中，可假设为每次迭代的附加置零提供正负多普勒中的1个多普勒频点的步长，可根据多普勒分辨率以及手头的应用使用更激进的置零步长(例如，正和负多普勒中的2、3或甚至更大)。
如图35所示，目标是消除低速不想要的目标，这适合于如上所述的姿势识别问题。在其他应用中，不想要的目标可能具有比期望目标更高的多普勒。例如，考虑家庭环境中的人类/宠物跟踪。在这种情况下，身体是要跟踪的主要目标。
与肢体或其他家用电器(诸如风扇)相比，身体通常不具有高多普勒。因此，在这种情况下，首先迭代地去除高多普勒更有意义。特别地，假设最高多普勒指数为D-1，并且最低负多普勒(绝对多普勒是最高的)指数为-D；即，在这种情况下，FFT大小是2D。注意，这里的不对称性是因为当计算离散傅里叶变换(例如，使用FFT算法)时，使用2的幂数量的样本(即，偶数)，并且在正索引和负索引之间可能存在一个索引偏移。在该示例中，在第一次迭代之后，多普勒频点D-1和-D可被置零，并且在下一次迭代中，D-2和-(D-1)可被置零，以此类推，直到检测到的峰值满足期望的属性，例如，如在前述实施例和/或示例中所描述的，或者直到已经达到最大迭代次数。
可以注意到，为了在拒绝肢体运动的同时检测身体，除了置零多普勒频点的方向之外可直接使用相同的条件(两个接近的峰值)。对于家庭环境中的更普遍的身体跟踪，可改变条件以仅检测一个峰值，如图36所示。
图36示出了根据本公开的实施例的用于鲁棒的第一峰值检测的方法3600的另一流程图。图36中所示的方法3600的实施例仅用于说明。图36中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图36所示，当已经完成最大迭代次数并且仍然存在多于一个峰值时，选择最强峰值。取决于应用场景，也可使用其他条件(诸如如先前实施例中的第一峰值标准或结合早期帧中的先前检测到的峰值的其他更精细的条件)。
如图36所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤3602中，计算距离像。在步骤3604中，该过程将低于检测阈值的抽头置零。在步骤3606中，该过程找到所有峰值。在步骤3608中，该过程确定是否仅留下一个峰值。在步骤3608中，如果仅留下一个峰值，则该过程输出峰值抽头。在步骤3608中，如果不是留下一个峰值，则该过程执行步骤3612。在步骤3612中，该过程确定是否允许更多的迭代。在步骤3612中，如果允许，则该过程执行3616。在步骤3616中，该过程将距离多普勒图中的附加高多普勒频点置零，然后执行步骤3602。在步骤3612中，如果不允许，则在步骤3614中，该过程输出最强峰值。
对于某些应用，可存在要跟踪的目标的一些附加属性，这些附加属性可用于比使用第一峰值标准更鲁棒和准确的检测。例如，考虑姿势识别应用，其中快速挥动是感兴趣的姿势。例如，该姿势可用作开关触发机制(例如，开启或关闭装置屏幕，或者它可以是其他动作的触发器)。在这种情况下，由于可预期跟踪的目标具有高多普勒，因此可选择具有最高多普勒的峰值而不是第一峰值，如图37所示。
图37示出了根据本公开的实施例的使用多普勒的示例峰值检测3700。图37中所示的使用多普勒的峰值检测3700的实施例仅用于说明。图37中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
注意，由于多普勒必须被估计为峰值检测的一部分，因此该实施例组合了如图25中所描述的步骤2和3。这里的输出可直接输入到更新跟踪步骤中。通过使用多普勒作为标准的峰值选择，解决方案对于残余(诸如雷达附近的泄漏或强反射对象)更鲁棒。这样的残余可能是由于各种原因(诸如装置的振动(如果它具有这样的功能))或由于如前所述的硬件的缺陷(例如，由于温度变化)。
图37示出了使用最高多普勒而不是第一峰值作为峰值检测的标准的实施例。
如图37所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤3702中，计算距离像。在步骤3704中，该过程将距离像中低于检测阈值的那些抽头置零。在步骤3706中，该过程找到所有峰值。在步骤3708中，该过程估计所有检测到的峰值处的多普勒。在步骤3710中，该过程输出具有最高多普勒的峰值。
在另一实施例中，提供了用于智能家庭环境中的用户/宠物跟踪的若干定制。首先，确切的位置信息也是有用的(对于到目前为止描述的姿势应用，这不太重要)，并且因此还估计确切的距离而不仅仅是找到抽头索引是期望的。这表示对于跟踪处理链中的步骤2(例如，如图25所示的2504)，可能存在在找到第一峰值(即，目标)之后估计距离的另一任务。为了估计距离，可使用各种方法(诸如在距离像中的检测到的峰值处估计分数指数的基于插值的方法)。
图38A示出了根据本公开的实施例的示例低测量率3800。图38A中所示的低测量率3800的实施例仅用于说明。图38A中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图38B示出了根据本公开的实施例的示例低测量率3850。图38B中所示的低测量率3850的实施例仅用于说明。图38B中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
第二，对于跟踪部分，双模式操作是期望的：一种使用低测量率(例如，如图38A所示的模式1)，另一种使用高测量率(例如，如图38B所示的模式2)。这种双模式雷达的示例性设计分别在图38A和图38B中示出。
这种双模式操作可提供更好的效率(更少的功率和更少的处理)，因为对于这种应用，只有目标移动期间的信息是有用的。因此，模式1仅用于检测移动，并且模式2是用于获得有用信息用于进一步应用的模式。注意，这里的节省来自于以下事实：为了跟踪家中的人(特别是老年人)，用户正在移动的时间部分将很小，因为家中的许多活动涉及停留在一个位置(例如，看电视或在桌子上吃饭)。因此，通过使用具有低采样率(并且因此低功率)的模式1可得到更好的效率。
图39示出了根据本公开的实施例的用于双模式目标跟踪过程的方法3900的流程图。图39中所示的方法3900的实施例仅用于说明。图39中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
跟踪过程可遵循如前所述的类似序列，但是在这种情况下需要结合模式切换。这样做的一种方式是使用如图39所示的跟踪标志。也就是说，这里，只有当检测到足够大的移动时，才可开启跟踪标志。在这样的检测之后，雷达可以以模式2操作以获得跟踪目标的精细测量。可以注意到，对于一些应用(诸如坠落事件检测)，精细粒度的测量可能是必要的。跌倒可在短时间段内发生，并且因此需要高测量率以在跌倒期间获得足够数量的测量以用于可靠的检测。
第三，利用模式2中的精细粒度的测量和步骤2中的估计距离，存在用于检查跟踪的一致性的新选项。当然，如前所述的跟踪方法仍然适用。这里，不是使用关于最大速度的假设，而是可使用速度估计本身。也就是说，一致性条件现在是自适应的。不是使用固定数量的抽头(其等于距离)，而是使用估计速度来计算该阈值。注意，这一点起作用的一个要点是高测量采样率，在这种情况下，测量之间的恒定速度假设变得更合理。因为估计速度到目标位移的这种转换是近似(即，包含一些误差)，所以可引入一些余量。
最后，对于该应用，除了速度之外，角度信息也是期望的，因为可跟踪用户在家中的位置。为了允许这一点，一旦在步骤4结束时选择了距离(或等效地抽头索引)，就可将波束形成过程应用于与该检测到的距离相对应的雷达信号。然后，可使用角度估计方法来找到跟踪目标的角度。
图38A和图38B是高和低测量率模式。如图38A和38B所示，雷达发送结构对于两种模式是相同的。也就是说，脉冲和脉冲串内容以及它们的间隔是相同的。差异在于帧持续时间。低测量率模式(模式1)具有较大的帧间隔。这表示模式1可使用较少的功率，并且它还占用无线信道较短的持续时间，从而允许无线介质的其他使用。
图39示出了双模式目标跟踪过程。如图39所示，模式1使用较低的测量采样率来节省功率和计算。当检测到移动时，使用具有高测量采样率的模式2。
如图39所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤3902中，确定跟踪标志是否为开启。在步骤3902中，如果否，则在步骤3906中，该过程检查是否可开启跟踪标志，然后执行步骤3914。在步骤3914中，该过程关闭跟踪标志并切换到模式2。在步骤3922中，该过程输出当前选择的抽头。在步骤3902中，如果是，则在步骤3904中，该过程确定检测标志是否为真。在步骤3904中，如果为真，则在步骤3912中，该过程检查峰值位置与先前状态的一致性。在步骤3916中，如果一致，则该过程执行步骤3922。在步骤3916中，如果不一致，则该过程执行步骤3908。在步骤3908中，该过程递增无检测计数器。在步骤3910中，该过程检查是否应该关闭跟踪标志。在步骤3910中，如果是，则在步骤3918中，该过程关闭跟踪标志并切换到模式1。在步骤3910中，如果否，则该过程执行步骤3920。在步骤3920中，该过程输出从先前时隙选择的抽头。在步骤3904中，如果检测标志不为真(例如，假)，则该过程执行步骤3908。
在另一个实施方案中，可能期望限制可接受目标的距离。例如，对于移动装置的姿势识别应用，可能期望将可接受距离限制在50cm以下。一种简单的方式是仅处理具有对应于50cm以下距离的延迟抽头的信号。这可通过仅保持在期望距离内的那些延迟抽头而在步骤1中以最小处理(例如，如图25所示的2502)来完成。然而，从用户体验考虑，使用这样的硬限制可能不是期望的。例如，即使用户在期望距离内开始姿势，手也可能在姿势期间落在该距离之外。如果使用这样的硬限制，则姿势信号将在距离之外的持续时间期间丢失，并且可能导致不准确的识别。
为了避免在姿势中中断，一个选择是仅对姿势的开始应用距离限制。一旦跟踪了姿势，就可以跟随该姿势，直到姿势结束，而不管姿势在姿势期间是否落在距离之外。这样做的一个想法是仅在姿势开始时的第一检测到的峰值上应用距离限制。可使用跟踪标志来检测姿势的开始。特别地，它可被定义为跟踪标志被开启的第一帧。如图25所示，该检测条件可在步骤4(例如，2508)的更新跟踪之后和步骤5(例如，2510)之前作为块被添加。
图40示出了根据本公开的实施例的用于限制目标跟踪的期望距离的方法4000的流程图。图40中所示的方法4000的实施例仅用于说明。图40中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图40所示，如果确定当前检测不是姿势的开始或者确定是姿势的开始，但是选择的抽头在期望的距离内，则可直接输出来自步骤4的检测结果(例如，如图25所示的2508)而不改变。如果确定是姿势的开始并且选择的抽头比期望距离更远，则该检测违反期望距离的条件并且可以被忽略。
注意，必须注意通过相应地重置相关参数(诸如跟踪标志)来保持检测的一致状态。然后，可输出随机选择的抽头。注意，由于这不是有效目标，因此避免可能具有强响应(例如，高于噪声水平)的任何抽头是期望的。另一选项是输出某个预定义值以指示无效选择。
如图40所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤4002中，确定当前跟踪标志是否为真并且先前跟踪标志是否为假。在步骤4002中，如果否，则该过程不改变地输出来自步骤4的结果(例如，如图25所示的2508)。在步骤4002中，如果是，则在步骤4006中，该过程确定选择的抽头是否大于阈值。在步骤4006中，如果否，则该过程不改变地输出来自步骤4的结果(例如，如图25所示的2508)。在步骤4006中，如果是，则在步骤4010中，该过程忽略当前检测并将跟踪标志重置为假。在步骤4012中，该过程在避免高功率抽头的同时，输出期望范围内的随机抽头。
采用与到目前为止描述的方法不同的方法的可选实施例是跳过步骤2、3和4(如图25所示的2504、2506和2508)，通过在没有任何检测的情况下直接输出从距离多普勒图提取特征。该方法基于背景或其他干扰源可忽略的前提，并且距离多普勒图主要包含期望的目标响应。该方法是在延迟抽头(或距离)维度上取每个多普勒频点的最大值，这将2D距离多普勒图挤压成1D信号。
该方法的益处在于，它不会误检测距离多普勒图中的距离内的任何目标。缺点是它可能由于最大操作而增加噪声水平。此外，如果存在任何强背景(包括其他不期望的目标)，则最大操作可能拾取那些不期望的响应。该方法也不提供任何检测信息，并且可在提取的特征上实现检测。图41中示出了该实施例的图。
图41示出了根据本公开的实施例的从距离多普勒图提取特征4100的示例。图41中所示的提取特征4100的实施例仅用于说明。图41中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
注意，假设“准备输入”块在已知和不想要的响应的一些消除之后输出距离多普勒图(例如，诸如如先前所描述的将低多普勒频点置零)。
图41示出了在没有任何检测的情况下直接从距离多普勒图提取特征的实施例。
提供了该低复杂度方法和使用该选择方法的实施例的比较结果。在图42A和图42B中示出了针对挥动姿势提取的特征的比较。
图42A示出了根据本公开的实施例的从挥动姿势提取特征4200的示例。图42A中所示的提取特征4200的实施例仅用于说明。图42A中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
图42B示出了根据本公开的实施例的从挥动姿势提取特征4250的示例。图42B中所示的提取特征4250的实施例仅用于说明。图42B中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
可以看出，具有抽头选择的实施例可帮助拒绝一些不期望的响应并降低噪声电平。
图42A和42B示出了使用图41中描述的实施例(使用最大值运算符)与使用抽头选择之间的比较结果。该示例是从挥动姿势提取的特征。x轴是帧索引(即，时间)，并且y轴是多普勒(对应于0多普勒的索引32已经从图中被移除)。在图中，较暗的像素是弱的，而较亮的像素是强的。
可以看出，具有抽头选择的实施例可以拒绝一些不期望的目标响应，从而在特征提取之后产生更清晰的信号。另外，注意噪声电平差。具有抽头选择的实施例具有较低的噪声电平(较暗的背景)。
在一个实施例中，提供了在姿势识别/控制的情况下跟踪多个目标的解决方案。利用该能力，可同时检测多个姿势，并且因此可扩展应用领域(诸如允许多个用户利用姿势控制来玩游戏)。该能力的另一用途是提供姿势的特征的更清晰的检测。这是因为多目标跟踪可允许期望的目标(手)与其他移动(诸如由于身体部位引起的)之间的分离。
第一种情况可被认为没有在角度域中分离的能力。在这种情况下，可在距离多普勒域中进行每件事。该过程的图示在图43中示出。
图43示出了根据本公开的实施例的用于多目标跟踪的方法4300的流程图。图43中所示的方法4300的实施例仅用于说明。图43中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图25所示的步骤1至步骤3(例如，2502和2506)可如先前实施例中所述进行，但是代替仅找到第一峰值，可检测所有峰值并估计它们的多普勒。然后，对于跟踪部分，首先检查到目前为止的检测结果。如果没有检测到峰值，则它可利用指示在当前时隙中没有检测到目标的输入来更新每个跟踪目标。
更新过程可使用如前所述的用于更新单个目标的跟踪的实施例中的一个。如果检测到至少一个峰值，则可使用最近距离作为标准将峰值与跟踪目标相关联。如果距离大于阈值(这是到目前为止所讨论的类似方法中的选择，诸如使用目标的假定最大速度)，则关联被认为是无效的，并且峰值可被识别为潜在的新目标。然后，该过程可确定峰值是否有资格作为有效目标。这可类似于先前描述的用于开启跟踪标志的条件来完成。
如果峰值有效，则可将新目标初始化到跟踪目标的列表中，否则可忽略它。可以注意到，如果跟踪目标的列表是空的，则可将到列表(其是空的)中的最近目标的距离设置为无穷大。这导致峰值被处理为潜在的新的有效目标。如果相关联的峰值的距离低于阈值，则该关联是有效的，并且可遵循与到目前为止讨论的更新跟踪过程之一相同的过程来相应地更新跟踪状态。
该过程的序列可应用于每个检测到的峰值。如果已经处理了所有检测到的峰值并且列表中仍然存在尚未更新的跟踪目标，则可利用在当前时隙中没有检测到峰值的输入来更新那些目标。在测试的实施例中，可以观察到，接近度关联规则对于姿势很好地起作用，并且这可有助于避免来自其他身体部位的提取的特征中的干扰。这还可有助于避免错误地跟踪非常接近雷达的雷达直接路径的残余。
如图43所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤4302中，找到所有峰值并估计它们的多普勒。在步骤4304中，该过程确定是否检测到峰值。在步骤4304中，如果检测到，则在步骤4306中，该过程利用与没有检测到目标相对应的输入来更新每个跟踪目标。在步骤4304中，如果未检测到，则在步骤4308中，该过程将峰值与最接近的跟踪目标相关联。在步骤4310中，该过程确定到最近目标的距离是否小于阈值。在4310中，如果是，则在步骤4312中，该过程利用峰值作为新输入更新相关联的目标。在步骤4310中，如果否，则在步骤4316中，该过程确定目标是有效的。在步骤4316中，如果否，则在步骤4318中，该过程丢弃峰值。在步骤4316中，如果是，则在步骤4320中，该过程初始化新目标。如图4300所示，步骤4308、4310、4312、4316和4320被配置为更新每个检测到的峰值的过程。在步骤4314中，该过程利用与没有检测到目标相对应的输入来更新未被更新过程(例如，通过步骤4308、4310、4312、4316和4320)更新的每个跟踪目标。
多目标跟踪的另一个实施例是当雷达能够检测目标的角度时。示例场景是当多个用户使用姿势控制来玩游戏时。在这种场景下，用户可使自己处于在距装置相似的距离处，但是与装置成不同的角度。因此，角度域中的检测允许这些用户之间的分离，并且可单独地针对每个用户进行跟踪以产生用于姿势识别的特征。图44中示出了示例实施例，其中假设雷达在数字域中执行波束成形。
图44示出了根据本公开的实施例的用于多目标跟踪的方法4400的另一流程图。图44中所示的方法4400的实施例仅用于说明。图44中所示的一个或多个组件可以在被配置为执行所述功能的专用电路中实现，或者一个或多个组件可以由运行指令以执行所述功能的一个或多个处理器实现。在不脱离本公开的范围的情况下，使用其他实施例。
如图44所示，首先处理雷达信号以产生距离方位角图。注意，在该步骤中不需要使用所有测量(不是所有测量都沿着慢时间或脉冲串域进行的)，仅对应于慢时间域中的一个或几个频点的一个或几个测量脉冲串就足够了。可沿着距离域挤压距离方位角图(例如，通过计算沿着距离域的平均能量以将2D图减少为1D信号)以获得方位角廓线。然后，对方位角廓线进行峰值检测。该峰值检测方法可与用于检测距离像中的峰值的方法相同。
一旦检测到峰值，则对于每个峰值，该过程可计算朝向峰值方向的波束成形，以产生如先前描述的跟踪过程中使用的雷达测量输入。也就是说，在这种情况下，代替原始雷达信号，在波束成形之后使用雷达信号，其中波束成形方向对应于检测到的峰值。
在获得波束形成的雷达信号并计算该方向的距离多普勒图之后，其他处理类似于先前的实施例。唯一的例外是现在峰值与目标关联的距离是方位角廓线中检测到的峰值之间的角距离。注意，该实施例可容易地应用于雷达使用模拟波束成形来扫描环境的情况。在这种情况下，可使用每个模拟波束成形方向的总能量而不是方位角廓线。
一旦检测到峰值，则仅需要从对应于峰值的模拟波束成形方向选择适当的测量数据。也就是说，不需要像在数字波束成形情况下那样针对方向显式地计算波束成形。以后的距离多普勒图的计算可保持不变。
如图44所示，如可由电子装置执行的过程，在步骤4402中，计算距离方位角图。在步骤4404中，该过程检测方位角廓线中的峰值。在步骤4406中，该过程确定是否检测到峰值。在步骤4406中，如果是，则在步骤4408中，该过程利用输入更新每个跟踪目标，该输入对应于没有检测到目标。在步骤4406中，如果否，则在步骤4409中，该过程计算到峰值方向的波束成形以获得该方向的距离多普勒图。在步骤4410中，该过程将峰值与方位角上最近的跟踪目标相关联。在步骤4412中，该过程确定到最近目标的角距离是否小于阈值。在步骤4412中，如果是，则在步骤4414中，该过程利用峰值作为新输入来更新相关联的目标。在步骤4412中，如果否，则在步骤4418中，该过程确定目标是否有效。在步骤4418中，如果否，则在步骤4420中，该过程丢弃峰值。在步骤4418中，如果是，则在步骤4422中，该过程初始化新目标。步骤4410、4412、4414、4418、4420和4422被配置为更新每个检测到的角度峰值的过程。在步骤4416中，该过程利用与没有检测到目标相对应的输入来更新未被更新过程(通过步骤4410、4412、4414、4418、4420和4422)更新的每个跟踪目标。
尽管附图示出了用户装置的不同示例，但是可对附图进行各种改变。例如，用户装置可以以任何合适的布置包括任何数量的每个组件。通常，附图不将本公开的范围限制于任何特定配置。此外，虽然附图示出了可使用本专利文件中公开的各种用户装置特征的操作环境，但是这些特征可以用在任何其他合适的系统中。本申请中的描述都不应被解读为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元素。
尽管已经利用示例性实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的这些改变和修改。

Claims (20)

1.一种电子装置，所述电子装置包括：
雷达收发机；以及
处理器，可操作地连接到雷达收发机，所述处理器被配置为：
基于通过雷达收发机接收的信号，识别当前时隙中的接收信号的峰值，
基于根据移动速度阈值将当前时隙中的峰值的位置与先前时隙中的与跟踪目标相对应的峰值的位置进行比较，确定当前时隙中的峰值是否与跟踪目标相对应，以及
响应于确定当前时隙中的峰值与跟踪目标相对应，更新与当前时隙中的峰值相关联的跟踪目标的跟踪信息。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于抽头的距离获得接收信号以检测跟踪目标；
基于接收信号，计算包括二维2D图的距离多普勒图，其中，所述2D图包括与所述抽头相关联的距离和速度；以及
基于计算的距离多普勒图，根据取消阈值来将低多普勒频点置零以消除背景信号。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于所述抽头确定补偿系数；以及
在计算距离多普勒图之前，基于确定的补偿系数来补偿接收信号中的信号伪影。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于所述抽头的幅度与相邻抽头的幅度的比较，将所述抽头识别为泄漏抽头附近的参考抽头；
使用所述参考抽头将补偿系数确定为复脉冲响应CIR的比率；以及
基于补偿系数的变化来确定补偿的有效性，
其中，为了补偿信号伪影，所述处理器还被配置为将补偿系数应用于所述CIR以生成经补偿的CIR。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，为了识别峰值，所述处理器还被配置为：
基于根据本底噪声估计确定的阈值从距离多普勒图计算距离像；
基于所述阈值将计算的距离像中的一组抽头置零；以及
从计算的距离像中的剩余的一组抽头获得峰值。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中，为了识别所述峰值，所述处理器还被配置为：
计算作为一维信号的距离像的中值；以及
基于计算的距离像的中值来执行本底噪声估计。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
识别多普勒频点的索引，其中，所述多普勒频点在识别的峰值的索引处包括比距离多普勒图中的其它多普勒频点更高的功率；以及
生成多普勒索引。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中：
所述处理器还被配置为基于在预定时间段内识别出接收信号中的峰值的存在和多普勒准则来切换用于雷达收发机的操作的操作模式，以及
操作模式包括第一模式和第二模式，第二模式包括比第一模式更高的测量采样率。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
基于通过雷达收发机的接收信号，识别接收信号中的多个峰值以检测多个目标；
基于识别的接收信号的峰值来执行多普勒估计，以分别识别检测到的目标的对应位置；
基于阈值来识别在其他检测到的目标中包括最短距离的最近的移动目标；以及
在接收信号中确定用于跟踪的最近的移动目标。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述处理器还被配置为：
对接收的信号执行波束成形操作以获得距离方位角图；
基于距离方位角图，分别估计检测到的目标的对应角度；
基于所述阈值来识别其他检测到的目标包括最短角距离的最近的移动目标；以及
确定跟踪最近的移动目标。
11.一种操作电子装置的方法，所述方法包括：
基于通过所述电子装置的雷达收发机接收的信号，识别当前时隙中的接收信号的峰值，
基于根据移动速度阈值将当前时隙中的峰值的位置与先前时隙中的与跟踪目标相对应的峰值的位置进行比较，确定当前时隙中的峰值是否与跟踪目标相对应，以及
响应于确定当前时隙中的峰值与跟踪目标相对应，更新与当前时隙中的峰值相关联的跟踪目标的跟踪信息。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于抽头的距离来获得接收的信号以检测跟踪目标；
基于接收信号，计算包括二维2D图的距离多普勒图，其中，所述2D图包括与所述抽头相关联的距离和速度；以及
基于计算的距离多普勒图，根据取消阈值将低多普勒频点置零以消除背景信号。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
基于所述抽头确定补偿系数；以及
在计算距离多普勒图之前，基于确定的补偿系数来补偿接收信号中的信号伪影。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于所述抽头的幅度与相邻抽头的幅度的比较，将所述抽头识别为泄漏抽头附近的参考抽头；
使用所述参考抽头将补偿系数确定为复脉冲响应CIR的比率；以及
基于补偿系数的变化来确定补偿的有效性，
其中，补偿所述信号伪影还包括将补偿系数应用于所述CIR以生成经补偿的CIR。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，识别峰值还包括：
基于根据本底噪声估计确定的阈值从距离多普勒图计算距离像；
基于所述阈值将计算的距离像中的一组抽头置零；以及
从计算的距离像中的剩余一组抽头获得峰值。
16.根据权利要求15所述的方法，识别峰值还包括：
计算作为一维信号的距离像的中值；以及
基于计算的距离像的中值来执行本底噪声估计。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
识别多普勒频点的索引，其中，所述多普勒频点在识别的峰值的索引处包括比距离多普勒图中的其它多普勒频点更高的功率；以及
生成多普勒索引。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于在预定时间段内识别出接收信号中的峰值的存在和多普勒准则来切换用于雷达收发机的操作的操作模式，
其中，操作模式包括第一模式和第二模式，第二模式包括比第一模式更高的测量采样率。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于通过雷达收发机的接收信号，识别接收信号中的多个峰值以检测多个目标；
基于识别的接收信号的峰值来执行多普勒估计，以分别识别检测到的目标的对应位置；
基于阈值来识别在其他检测到的目标中包括最短距离的最近的移动目标；以及
确定跟踪最近的移动目标。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
执行多普勒估计以识别检测到的目标的对应位置包括：
对接收信号执行波束成形操作以获得距离方位角图；以及
基于距离方位角图，分别估计检测到的目标的对应角度；以及
其中，识别所述最近的移动目标包括：基于所述阈值识别其他检测到的目标包括最短角距离的最近的移动目标。
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