CN114114268A - 使用雷达的对象的高度估计 - Google Patents

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Abstract

描述了使用雷达实现对象的高度估计的技术和设备。具体而言，一种被安装到移动平台的雷达系统，该雷达系统接收反射信号，该反射信号表示从对象反射出去的雷达信号的版本。雷达系统基于来自反射信号的原始数据生成距离仰角图，标识距离仰角图中与选定对象相对应的仰角块和距离块，并基于距离块和仰角块来计算选定对象的高度。然后，雷达系统基于针对选定对象的一个或多个先前计算出的高度来计算选定对象的去噪高度。通过这种方式，雷达系统可以确定在足够长的距离处的对象的准确高度，以便采取规避动作。

Description

使用雷达的对象的高度估计
背景技术
雷达是可以检测和跟踪对象的有用设备。相对于其他类型的传感器(如相机)，雷达可以在存在不同的环境条件(诸如低照明和雾、或具有重叠对象)的情况下提供改善的性能。因此，雷达为自主驾驶应用或驾驶员辅助应用提供了许多优势。
具体地，交通工具前方对象的高度估计对于确定对象是否处于地面水平(并且因此可能需要被避免)或是否可以在对象下方安全地行进至关重要。传统的雷达系统无法在足够的距离内准确地确定对象的高度估计，使得交通工具能够在必要时采取规避动作。
发明内容
描述了使用雷达实现对象的高度估计的技术和设备。具体而言，一种被安装到移动平台的雷达系统，该雷达系统接收反射信号，该反射信号表示被对象反射的雷达信号的版本。雷达系统基于来自反射信号的原始数据生成距离-仰角图，标识距离-仰角图中与对象相对应的仰角块和距离块，并基于距离块和仰角块来计算对象的高度。然后，雷达系统对计算出的高度和针对对象的一个或多个先前计算出的高度应用去噪滤波，以确定的对象的去噪高度。通过这种方式，雷达系统可以确定在足够长的距离处的对象的准确高度，以便采取规避动作。
下面描述的各方面包括由安装到移动平台的雷达系统执行的方法。方法包括：雷达系统发射至少一个雷达信号并接收表示至少一个雷达信号的版本的反射信号，该至少一个雷达信号的版本已经被一个或多个对象反射。方法还包括：由雷达系统的多个接收信道生成原始数据，该原始数据表示反射信号的时域样本，以及由雷达系统的高度估计模块，基于原始数据生成距离仰角图。距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数。方法进一步包括在距离仰角图内标识仰角块集合中的仰角块和距离块集合中的距离块，该仰角块和该距离块与一个或多个对象中的选定对象相关联；由高度估计模块基于仰角块和距离块确定选定对象的所测得的高度；以及基于选定对象的所测得的高度和选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算选定对象的去噪高度。
下面所描述的各方面还包括一种雷达系统，该雷达系统具有接收天线阵列、耦合到该接收天线阵列的收发器，以及耦合到收发器的处理器。收发器被配置成用于从接收天线阵列接收反射信号，反射信号表示由一个或多个对象已经反射的雷达信号的版本。处理器被配置成用于从与接收天线阵列的相应的接收天线相对应的雷达系统的多个接收信道生成表示反射信号的时域样本的原始数据。处理器被配置成用于基于原始数据生成距离仰角图，距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数。处理器进一步被配置成用于在距离仰角图内标识仰角块集合中的仰角块和距离块集合中的距离块，该仰角块和该距离块与一个或多个对象中的选定对象相关联；并且基于仰角块和距离块来确定选定对象的测量高度。在确定对象的所测得的高度之后，处理器被配置成用于基于选定对象的所测得的高度和选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算选定对象的去噪高度。
下面所描述的各方面还包括一种非暂态计算机可读存储介质设备，包括计算机可执行指令，响应于由至少一个处理器执行指令而实现：高度估计模块。高度估计模块被配置成用于从雷达系统的多个接收信道接收表示反射信号的时域样本的原始数据，反射信号表示已经被一个或多个对象反射的雷达信号的版本。高度估计模块被配置成用于基于原始数据生成距离仰角图，距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；并且标识多个仰角块中的仰角块和多个距离块中的距离块，该仰角块和该仰角块与多个对象中的对象相关联。高度估计模块进一步被配置成用于基于仰角块和距离块确定选定对象的所测得的高度；以及基于选定对象的所测得的高度和选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算选定对象的去噪高度。
下面所描述的各方面还包括一种具有用于使用雷达执行物体高度估计的装置的系统。
该发明内容被提供以引入用于使用雷达执行对象的高度估计的简化概念，下面将在具体实施方式和附图中对该简化概念进行进一步描述。为了便于描述，本公开侧重于汽车雷达系统；然而，这些技术不限于汽车。该技术也适用于其他类型的交通工具、系统和移动平台的雷达。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，亦非旨在用于确定要求保护的主题的范围。
附图说明
在本文档中参考以下附图描述了使用雷达的对象的高度估计的一个或多个方面的细节。贯穿附图使用相同的数字来引用相似的特征和部件：
图1图示出可以实现能够使用雷达执行对象的高度估计的雷达系统的示例环境。
图2图示出作为交通工具的部分的雷达系统的示例实现方式。
图3图示出由雷达系统的处理器实现的、用于使用雷达执行对象的高度估计的示例方案。
图4图示出由雷达系统的空间处理模块执行的示例方案。
图5图示出用于使用雷达执行对象的高度估计的雷达系统的示例方法。
图6图示出用于生成距离仰角图的雷达系统的示例方法。
具体实施方式
概述
在自主驾驶应用或驾驶员辅助应用中，确定长距离(例如，距离或斜距)处的对象的高度可能很困难。一些雷达使用天线阵列确定对象的高度，该天线阵列具有在仰角方向上分离的多个天线。通常情况下，这些雷达使用检测水平数据(例如，通过检测水平阈值的雷达数据)来确定对象的高度。具体而言，这些雷达可以基于检测水平数据内的峰幅度来确定对象的高度。然而，有时，峰幅度可能会受到环境内的噪声源的影响。附加地，远距离处的对象的反射可能不具有足够的幅度以超过检测水平阈值或与峰幅度相关联。因此，根据与峰幅度相关联的信息(例如，距离块(range bin)和仰角块(elevation bin))测量对象的高度可能会产生不准确的高度测量。随着对象与雷达之间的距离减小，雷达可能能够检测短距离处的对象，并且准确地确定对象的高度。然而，如果有必要，这种短距离检测会使执行规避操纵变得具有挑战性。
本文档描述了使用雷达实现对象的高度估计的技术和设备。具体而言，安装在移动平台上的雷达系统接收反射信号，该反射信号表示被对象反射的雷达信号的版本。雷达系统基于来自反射信号的原始数据生成距离-仰角图，标识距离-仰角图中与对象相对应的仰角块和距离块，并基于距离块和仰角块计算对象的高度。然后，雷达系统基于针对对象的一个或多个先前计算出的高度来计算对象的去噪高度。通过这种方式，雷达系统可以确定长距离处的对象的准确的高度，并且因此确定交通工具是否可以安全地穿过这些对象下方或采取校正动作是否是必要的。
示例环境
图1是示例环境100的图示，其中使用能够使用雷达执行对象的高度估计的雷达系统102的技术和包括该雷达系统102的设备可被具体化。在所描绘的环境100中，雷达系统102被安装到交通工具104或被集成在交通工具104内。雷达系统102能够检测在交通工具104附近区域内的一个或多个对象106。尽管图示为汽车，但交通工具104可以表示其他类型的机动交通工具(例如，摩托车、公共汽车、拖拉机、半挂车、或施工装备)、各类型的非机动交通工具(例如，自行车)、各类型的有轨交通工具(例如，火车或有轨电车)、水运工具(例如，船只或船舶)、飞行器(例如，飞机或直升机)、或航天器(例如，卫星)。在一些情况下，交通工具104可以拖曳或包括拖车或其他附接件。一般地，雷达系统102可以被安装到任何类型的移动平台，包括移动机械或机器人装备。
在所描绘的实现方式中，雷达系统102被安装在交通工具104的顶部上并且提供照亮对象106的视场108。在其他实现方式中，雷达系统102可以被安装到交通工具104的前侧(例如，保险杠)、后侧、左侧或右侧。在一些情况下，交通工具104包括多个雷达系统102，诸如被定位在交通工具104的左侧附近的第一前置雷达系统102和被定位在交通工具104的右侧附近的第二前置雷达系统102。一般地，一个或多个雷达系统102的位置可以被设计用于提供涵盖对象106可能存在于其中的感兴趣区域的特定视场108。示例视场108包括360度视场、一个或多个180度视场、一个或多个90度视场等，这些视场可以重叠(例如，四个120度视场)。
一般地，对象106由反射雷达信号的一种或多种材料构成。取决于应用，对象106可以表示感兴趣的目标或杂乱物。在一些情况下，对象106中的一些对象表示静止对象，诸如头顶标志(被示出为选定对象106-1)。系统确定选定对象106-1相对于选定对象106-1处地面112的高度，例如，选定对象106-1的去噪对象高度110。参考图2进一步描述雷达系统102和交通工具104，并且参考图3进一步描述去噪对象高度110。
示例设备
图2图示出了作为交通工具104的一部分的雷达系统102。交通工具104包括基于交通工具的子系统202，诸如驾驶员辅助系统204和/或自主驾驶系统206。通常，基于雷达的系统202使用由雷达系统102提供的雷达数据来执行功能。例如，驾驶员辅助系统204提供对象高度监测并生成警报，该警报指示与由雷达系统102检测到的选定对象106的潜在碰撞。在这种情况下，来自雷达系统102的雷达数据指示是否可以在该对象下方安全地行进。
作为另一个示例，驾驶员辅助系统204抑制响应于雷达系统102指示选定对象106-1表示移动对象(诸如另一个移动汽车)或者选定对象106-1在交通工具104的行进路径之外(诸如灯柱或标志柱)的警报。通过这种方式，驾驶员辅助系统204可以避免在交通工具104接近地面安装但其下方具有交通工具可以通过的足够间隙的对象时利用警报骚扰驾驶员。通过抑制警报，这些错误的检测将不会导致驾驶员辅助系统204警告驾驶员。
自主驾驶系统206可以将交通工具104移动到特定位置，同时避免与由雷达系统102检测到的选定对象106发生碰撞。雷达系统102提供的雷达数据可以提供与其他对象106的位置和移动有关的信息，使得自主驾驶系统206能够执行紧急制动、执行车道改变或调整交通工具104的速度。
雷达系统102包括通信接口208，以将雷达数据发射到基于雷达的系统202，或(例如，当雷达系统102中所示的个体部件被集成在交通工具104内时)通过交通工具104的通信总线将雷达数据发射到交通工具104的另一个部件。通常，由通信接口208提供的雷达数据采取可由基于雷达的系统202可使用的格式。在一些实现方式中，通信接口208可以向雷达系统102提供信息，诸如交通工具104的速度或转向指示灯是打开还是关闭。雷达系统102可以使用该信息来适当地配置自身。例如，雷达系统102可以通过比较选定对象106-1的多普勒效应(Doppler)与交通工具104的速度来确定选定对象106-1是否是静止的。替代地，雷达系统102可以基于右转指示灯打开还是左转指示灯打开来动态地调整视场108或车道内方位角。
雷达系统102还包括至少一个天线阵列210和用于发射和接收雷达信号的至少一个收发器212。天线阵列210包括至少一个发射天线元件和在方位角和仰角方向上分离的多个接收天线元件。例如，接收天线元件可以是以8×32(仰角×方位角)配置进行布置的成像雷达阵列的一部分。在一些情况下，天线阵列210还包括多个发射天线元件，以实现能够在给定时间处发射多个不同波形的多输入多输出(MIMO)雷达(例如，每个发射天线元件发射不同的波形)。天线元件可以是圆极化的、水平极化的、垂直极化的、或它们的组合。
雷达系统102可以使用天线阵列210来形成转向的(steered)或未转向的、以及宽的或窄的波束。可以通过模拟波束成形或数字波束成形来实现转向和成形。一个或多个发射天线元件可以具有例如非转向的全向辐射模式，或者可以产生宽的、可转向的波束以照亮大的空间体积。为了获得目标角度准确性和角度分辨率，接收天线元件可以用于生成具有数字波束成形的数百个窄的转向波束(如下文关于图4进一步描述的)。通过这种方式，雷达系统102可以有效地监测外部环境，并检测在感兴趣区域内的一个或多个对象108。
收发器212包括用于经由天线阵列210发射和接收雷达信号的电路系统和逻辑。收发器212的部件可以包括用于调节雷达信号的放大器、混频器、开关、模数转换器、或滤波器。收发器212还包括用于执行同相/正交(I/Q)操作(诸如调制或解调)的逻辑。可以使用各种调制，包括线性频率调制、三角频率调制、步进频率调制或相位调制。收发器212可以被配置为支持连续波或脉冲雷达操作。
收发器212用于生成雷达信号的频谱(例如，频率范围)可以涵盖在一千兆赫兹到四百千兆赫兹(GHz)之间，例如，在4GHz到100GHz、或在大约70GHz到80GHz之间的频率。带宽可以在数百兆赫兹的量级上，也可以在千兆赫兹的量级上。
雷达系统102还包括一个或多个处理器214和一个或多个非暂态计算机可读存储介质设备(CRM)216。CRM 216包括高度估计模块218。可以使用硬件、软件、固件或它们的组合来实现高度估计模块218。在该示例中，处理器214实现高度估计模块218。同时，高度估计模块218使得处理器214能够处理来自天线阵列210中的接收天线元件的响应，以检测选定对象106-1并生成用于基于雷达的系统202的雷达数据。
高度估计模块218将由收发器212提供的原始数据转换为选定对象106-1的去噪对象高度110。参考图3进一步描述高度估计模块218的操作。
高度估计模块218产生用于基于雷达的系统202的数据。数据的示例类型包括布尔值、表示选定对象106-1的特征的数字(例如，去噪对象高度110)或指示检测到的选定对象106-1的类型(例如，立交桥或标志)的值，布尔值指示交通工具104是否具有在选定对象106-1下方驾驶的间隙、选定对象106-1是否存在于特定的感兴趣区域内(例如，车道内或车道外)。
示例方案
图3图示出了由雷达系统102的处理器214实现的、用于使用雷达帧的雷达执行对象的高度估计的示例方案300。在所描绘的配置中，处理器214实现原始数据处理模块302和高度估计模块218，高度估计模块218包括空间处理模块304和高度去噪模块306。处理器214被连接到收发器212的接收信道308-1至308-M。
在接收期间，原始数据处理模块302接受来自接收信道308-1至308-M的数字拍频信号310-1至310-M。数字拍频信号310-1至310-M表示原始或未处理的复杂雷达数据。原始数据处理模块302基于数字拍频信号310-1至310-M来执行一个或多个操作以生成距离多普勒信道图312。作为示例，原始数据处理模块302可以执行一个或多个傅里叶变换操作，诸如快速傅里叶变换(FFT)操作。随着时间的推移，原始数据处理模块302针对雷达接收信号的相应的帧生成多个距离多普勒信道图312。
距离多普勒信道图312包括与不同的距离块314-1至314-A、多普勒块(Dopplerbin)316-1至316-B、和接收信道318-1至318-M相关联的幅度和/或相位信息(例如，同相分量和正交分量)，其中A和B表示可能彼此相等或可能彼此不相等的正整数。换句话说，距离多普勒信道图312包括针对每个接收信道318-1至318-M的多个距离多普勒图。
空间处理模块304接收雷达帧的距离多普勒信道图312，并利用距离多普勒信道图312中的相对应的值确定对象的所测得的对象高度320。与传统的雷达系统不同，空间处理模块接收低水平雷达数据，例如，未通过检测水平滤波器的数据。此类滤波器的示例使用恒虚警率(constant-false-alarm-rate，CFAR)阈值以将对象与噪声分离。通过不使用此类滤波器，空间处理模块304可以提取与由于低反射强度低于CFAR阈值而通常不可用的对象有关的细节。空间处理模块304的操作将参考图4进一步描述。
高度去噪模块306接收所测得的对象高度320，并使用所测得对的象高度320以及由高度去噪模块306存储的一个或多个先前测得的对象高度322来计算去噪对象高度110。先前测得的对象高度322与所测得的对象高度320(下文关于图4进行描述)类似地被确定，但针对先前雷达帧。高度去噪模块306可以通过应用窗口平均、加权平均、移动平均、卡尔曼滤波、最小二乘估计，或使用针对先前雷达帧的先前测得的对象高度322和针对当前雷达帧的所测得的对象高度320的任何其他平均或去噪技术。此外，高度去噪模块306还可以例如使用不同的平均技术、添加/减去高度值、改变窗口大小或权重、或者基于交通工具速度应用不同的标准偏差来补偿所确定的交通工具速度。例如，在特定速度下，去噪对象高度110可能总是低的，并且因此，在该特定速度下，高度去噪模块306可以向计算出的去噪对象高度110添加值以进行补偿。
通过这种方式，高度去噪模块306能够对根据低电平雷达数据确定的有噪声的、不稳定的、和/或不准确的所测得的对象高度320进行补偿。例如，较远距离处的低水平雷达数据具有较低的信噪比。除了在多路径环境中操作和在仰角方向上使用有限数量的天线外，这可能导致不准确的高度测量。在确定较近距离处的对象高度可以改善高度准确性，但是，如上文所讨论的，这些较近距离可能不足以采取规避动作。
图4图示出了由空间处理模块304实现的示例方案400。在所描绘的配置中，空间处理模块304包括多普勒滤波模块402、角度波束成形模块404、角度滤波模块406以及高度计算模块408。角度波束成形模块404可以包括方位角波束成形模块410和仰角波束成形模块412。角度滤波模块406包括方位角滤波模块414和仰角滤波模块416。高度计算模块408包括对象选择模块418。
在操作期间，多普勒滤波模块402确定距离多普勒信道图312中的多普勒块316内的与静止对象相对应的多普勒块。例如，多普勒滤波模块402标识与交通工具104的速度相关联的多普勒块。交通工具速度可以根据交通工具104计算或从交通工具104接收。在这种情况下，出现在该多普勒块内的对象可能是静止对象。多普勒滤波模块402还可以考虑将多普勒块任一侧的其他多普勒块视作静止多普勒块，使得能够检测到可能(诸如由于风)具有某些运动的静止对象，或者考虑到交通工具速度确定的不准确性。从距离多普勒信道图312中移除其他多普勒仓块内的与选定多普勒/交通工具速度不相关的信息。在选定多普勒块被隔离之后，多普勒滤波模块402输出静止对象距离多普勒信道图420。通过由多普勒进行的滤波，多普勒滤波模块402能够减少由高度估计模块218的其他模块进一步处理的数据量。
角度波束成形模块404接收静止对象距离多普勒信道图420，并对静止对象距离多普勒信道图420执行数字波束成形，以产生静止多普勒块的距离多普勒方位仰角图422。方位角波束成形模块410从被设置在方位角方向上的雷达传感器中查看信道数据，以便确定距离多普勒方位角仰角图422的方位角块(azimuth bin)。仰角波束成形模块412从被设置在仰角方向上的雷达传感器中查看信道数据，以便确定距离多普勒方位角仰角图422的仰角块。方位角波束成形模块410和/或仰角波束成形模块412执行的波束成形可以包括应用超分辨率算法或自适应波束成形算法，诸如迭代自适应方法(IAA)、Capon或多信号分类(MUSIC)算法。还可以使用传统的波束成形算法(诸如Bartlett算法)来执行波束成形。无论如何执行波束成形，角度波束成形模块404输出距离多普勒方位角仰角图422，距离多普勒方位角仰角图422包含在雷达系统的视场内的静止对象的距离、多普勒、方位角和仰角数据。
方位角滤波模块414接收距离多普勒方位角仰角图422，并输出与车道内对象相对应的粗略距离仰角图424。例如，方位角滤波模块414可以确定与车道宽度相对应的固定的方位角块集合，并使用这些方位角块对距离多普勒方位角仰角图422进行滤波。在一些实施例中，方位角滤波模块414可以确定针对多个距离的车道内方位角块以补偿透视(例如，从雷达系统的角度来看，车道内方位角随着距离的增加而减小)，并使用这些变化的方位角块进行滤波。此外，由于移动平台可以改变相对于车道的位置，车道跟踪可以用于进一步确定车道内方位角块(具有或不具有相对于距离的变化的方位角块)。一旦距离多普勒方位角仰角图422被滤波，它就成为粗略距离仰角图424。换句话说，从所有静止多普勒块和车道内方位角块的角度来看，粗略距离仰角图424是距离多普勒方位角仰角图422。通过这种方式，方位角滤波模块414能够进一步减少其他模块(例如，仰角滤波模块416和高度计算模块408)中的数据处理负荷，同时还将车道外对象(例如，支持标志的立柱)与车道内对象(例如，标志本身)解耦合。
仰角滤波模块416接收粗略距离仰角图424并执行信号滤波操作。信号滤波操作可以是主成分分析算法，诸如白化算法。无论使用什么算法进行滤波，都会为静止和车道内的对象创建增强的信噪比(相对于粗略距离仰角图424)距离仰角图426。通过这样做，仰角滤波模块416能够增加距离仰角图426内的信息的准确性，这得到通过对象选择模块418选择对象的增加的准确性和通过高度计算模块408计算对象高度的增加的准确性。
对象选择模块418确定特定距离处的至少一个对象(例如，选定对象106-1)，并针对选定对象106-1生成沿仰角的能量谱。具有最高能量的仰角被选择为选定对象106-1的仰角。选定对象106-1的特定范围可以根据距离仰角图426中的距离数据确定，或者可以从外部源接收，诸如从基于从距离多普勒信道图312提取的高水平数据确定对象的准确距离的距离检测模块428接收。然后高度计算模块408使用正弦运算(高度＝距离[sin(仰角角度)])计算距离仰角图426中的选定对象106-1的测量对象高度320。然后，如关于图3所讨论的，使用测量对象高度320来计算去噪对象高度110。
上述关于空间处理模块304的操作顺序仅是一种实现方式的说明。由多普勒滤波模块402、方位角波束成形模块410、仰角波束成形模块412、方位角滤波模块414和仰角滤波模块416执行的操作可以相对于彼此以不同的顺序执行，而不脱离本公开的范围。例如，由多普勒滤波模块402进行的多普勒滤波可以在波束成形之后(由方位角波束成形模块410或仰角波束成形模块412)执行。此外，方位角滤波模块414进行的方位角滤波可以在由仰角波束成形模块416的仰角波束成形之前执行，例如，在相同的操作中不需要既在方位角方向上又在仰角方向上执行波束成形。
空间处理模块304内描述的模块中的一些模块(例如，多普勒滤波模块402、方位角波束成形模块410、方位角滤波模块414和仰角滤波模块416)是可选的。这些可选模块被提供以改善所测得的对象高度320的准确性和/或减少数据负荷以改善一个或多个下游操作的处理速度。
示例方法
下列方法被示出为被执行的多组操作(或动作)，但不必限于在本文中示出操作的顺序或组合。此外，操作中的一个或多个操作中的任一者可以被重复、被组合或被重组以提供其他方法。在以下讨论的部分中，可以参考图1至图4中详述的实体，仅出于示例对它们作出参考。该技术不限于由一个实体或多个实体执行。
图5描绘了用于使用雷达执行对象的高度估计的示例方法500。
在502处，雷达系统的一个或多个天线(例如，天线阵列210或雷达系统102的另一个天线)发射至少一个雷达信号。
在504处，由雷达系统的多个天线(例如，由阵列210)接收表示雷达信号版本的反射信号，这些雷达信号的版本被雷达系统的视场内的一个或多个对象反射或已经被雷达系统的视场内的一个或多个对象反射。反射信号被接收作为与各个天线中的每个天线相对应的信道数据。雷达系统通常知道天线在方位角和仰角两者方向上的位置，以便执行以下操作。
在506处，雷达系统生成表示反射信号的时域样本的原始数据。例如，原始数据可以包括数字拍频信号310-1至310-M。
在508处，基于原始数据生成距离仰角图。距离仰角图具有距离块集合和仰角块集合的复数。上述公开提供了从原始数据取得距离仰角图(例如，距离仰角图426)的多种方法。下面关于图6描述一个此类示例。低水平原始数据用于确定距离仰角图。即，未对原始数据或任何中间步骤使用检测水平阈值。这使得雷达系统能够在更大的距离(例如超过200米)处捕获高度信息。
在510处，标识多个仰角块中的仰角块和多个距离块中的距离块，该仰角块和该距离块与对象中的选定对象相关联。如上文所讨论的，可以直接根据距离仰角图确定距离，或者可以从单独的模块(例如，距离检测模块428)接收距离。无论距离块如何被标识，仰角块都会被选择为在标识距离处具有最高能量。
在512处，雷达系统基于仰角块和距离块来确定选定对象的所测得的高度。如上文所讨论的，正弦运算用于基于选定对象的距离和仰角来计算选定对象的高度。
在514处，基于选定对象的所测得的高度和选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算选定对象的去噪高度。
图6描绘了用于基于原始数据来生成距离仰角图的步骤508的示例方法。下面描述的操作通常是由图5的步骤508组成的可选步骤，以改善雷达系统的操作。
在602处，雷达系统基于原始数据(例如，数字拍频信号310-1至310-M)来生成距离多普勒信道图(例如，距离多普勒信道图312)。距离多普勒信道图包含针对接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数。
在604处，距离多普勒信道图被滤波以生成静止对象距离多普勒信道图(例如，静止对象距离多普勒信道图420)，静止对象距离多普勒信道图包括与静止对象多普勒块相关联的距离多普勒信道图的复数的一部分。静止对象多普勒块可以与接收到雷达帧时交通工具/移动平台的速度相对应。可以从交通工具的另一个模块、传感器或部件(例如，交通工具的速度计)接收/拉取交通工具速度。此外，可以根据围绕多普勒块的小距离多普勒块对距离多普勒信道图进行滤波，以将静止对象的速度不准确性和/或较小的移动考虑在内。
在606处，对静止对象距离多普勒信道图执行数字波束成形，以生成距离多普勒方位角仰角图，例如，距离多普勒方位角仰角图422。波束成形可以是常规的或自适应的，并且在仰角方向或方位角方向中的一个或多个方向上执行。
在608处，雷达系统在方位角方向上对距离多普勒方位角仰角图进行滤波，以生成车道内距离多普勒方位角仰角图，例如，粗略距离仰角图424。该滤波基于与随距离变化的车道内方位角相对应的方位角块。例如，可以为较长距离块选择较窄的方位角块集合，为较短距离块选择较宽的方位角块集合。
尽管在图6中未示出，但也可以执行仰角滤波，例如，根据粗略距离仰角图424产生距离仰角图426。如上文所讨论的，仰角滤波用于增加距离仰角图的信噪比。608的输出是来自步骤508的、与静止车道内对象相对应的距离仰角图。
示例
下面描述一些示例。
示例1：一种由安装到移动平台的雷达系统执行的方法，方法包括：由雷达系统发射至少一个雷达信号；由雷达系统接收表示至少一个雷达信号的版本的反射信号，至少一个雷达信号的版本已经被一个或多个对象反射；由雷达系统的多个接收信道生成原始数据，原始数据表示反射信号的时域样本；由雷达系统的高度估计模块基于原始数据生成距离仰角图，距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；在距离仰角图内标识多个仰角块中的仰角块和多个距离块中的距离块，该仰角块和该距离块与对象中的对象相关联；由高度估计模块基于该仰角块和该距离块来确定对象的测量高度；以及基于对象的所测得的高度和对象的一个或多个先前测得的高度来计算对象的去噪高度。
示例2：如示例1的方法，其特征在于，距离仰角图内的至少一个仰角块或距离块具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
示例3：如示例1或2的方法，其特征在于，计算对象的去噪高度包括应用对象的所测得的高度和对象的先前测得的高度的窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
示例4：如示例1-3中任一项的方法，其特征在于，生成距离仰角图包括对先前生成的粗略距离仰角图应用白化算法或去噪算法中的至少一者。
示例5：如示例1-4中任一项的方法，进一步包括：在生成距离仰角图之前，基于原始数据生成距离多普勒信道图，距离多普勒信道图包括接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及对距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，静止对象距离多普勒信道图包括距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合相关联的复数的一部分，其中距离仰角图基于静止对象距离多普勒信道图。
示例6：如示例5的方法，其特征在于，静止多普勒块集合与移动平台的速度相对应。
示例7：如示例1-6中任一项的方法，进一步包括：在生成距离仰角图之前，执行数字波束成形，以基于原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：生成距离仰角图进一步基于距离多普勒方位角仰角图；并且根据距离多普勒方位角仰角图生成距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
示例8：如示例7的方法，其特征在于，执行数字波束成形包括应用自适应波束成形算法以生成距离多普勒方位角仰角图。
示例9：一种雷达系统，包括：接收天线阵列；收发器耦合到接收天线阵列，收发器被配置成用于从接收天线阵列接收反射信号，反射信号表示由一个或多个对象反射的雷达信号的版本；处理器，处理器被耦合到收发器，处理器被配置成用于：从与接收天线阵列的相应的接收天线相对应的雷达系统的多个接收信道生成表示反射信号的时域样本的原始数据；基于原始数据来生成距离仰角图，距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；在距离仰角图内标识多个仰角块中的仰角块和多个距离块中的距离块，该仰角块和该距离块与对象中的对象相关联；基于仰角块和距离块确定对象的所测得的高度；以及基于对象的所测得的高度和对象的一个或多个先前测得的高度来计算对象的去噪高度。
示例10：如示例9的雷达系统，其特征在于，距离仰角图内的至少一个单元具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
示例11：如示例9或10的方法，其特征在于，计算对象的去噪高度包括应用对象的所测得的高度和对象的先前测得的高度的窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
示例12：如示例9-11中任一项的雷达系统，其特征在于，处理器进一步被配置成用于基于对象的去噪高度来确定能否在该对象下方安全地行进。
示例13：如示例9-12中任一项的雷达系统，其特征在于，处理器进一步被配置成用于：在生成距离仰角图之前，基于原始数据来生成距离多普勒信道图，距离多普勒信道图包括接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及对距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，静止对象距离多普勒信道图包括距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合关联的复数的一部分，其中距离仰角图基于静止对象距离多普勒信道图。
示例14：如示例9-13中任一项的雷达系统，其特征在于，处理器进一步被配置为：在生成距离仰角图之前，执行数字波束成形，以基于原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：生成距离仰角图进一步基于距离多普勒方位角仰角图；并且根据距离多普勒方位角仰角图生成距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
示例15：至少一种非暂态计算机可读存储介质设备，包括计算机可执行指令，响应于由至少一个处理器执行指令而实现：高度估计模块，高度估计模块被配置成用于：从雷达系统的多个接收信道接收表示反射信号的时域样本的原始数据，反射信号表示已经被一个或多个对象反射的雷达信号的版本；基于原始数据生成距离仰角图，距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；标识多个仰角块中的仰角块和多个距离块中的距离块，该仰角块和该距离块与多个对象中的对象相关联；基于仰角块和距离块确定对象的测量高度；以及基于对象的测量高度和对象的一个或多个先前测量高度来计算对象的去噪高度。
示例16：如示例15的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，距离仰角图内的至少一个单元具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
示例17：如示例15或16的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，计算对象的去噪高度包括应用对象的所测得的高度和对象的先前测得的高度的窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
示例18：如示例15-18中任一项的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，计算机可执行指令进一步实现：原始数据处理模块，原始数据处理模块被配置成用于生成距离多普勒信道图，距离多普勒信道图包括接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及多普勒滤波模块，多普勒滤波模块被配置成用于对距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，静止对象距离多普勒信道图包括距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合相关联的复数的一部分，其中距离仰角图基于静止对象距离多普勒信道图。
示例19：如示例18的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，计算机可执行指令进一步实现：多普勒滤波模块，多普勒滤波模块被配置成用于执行数字波束成形以基于原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：生成距离仰角图进一步基于距离多普勒方位角仰角图；并且根据距离多普勒方位角仰角图生成距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
示例20：如示例15-20中任一项的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，高度估计模块进一步被配置成用于基于对象的去噪高度来确定能否在该对象的下方安全地行进。
结语
虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。根据前述描述，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由接下来的权利要求所限定的本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种由安装到移动平台的雷达系统执行的方法，所述方法包括：
由所述雷达系统发射至少一个雷达信号；
由所述雷达系统接收表示所述至少一个雷达信号的版本的反射信号，所述至少一个雷达信号的版本已经被一个或多个对象反射；
由所述雷达系统的多个接收信道生成原始数据，所述原始数据表示所述反射信号的时域样本；
由所述雷达系统的高度估计模块基于所述原始数据生成距离仰角图，所述距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；
在所述距离仰角图内标识所述仰角块集合中的仰角块和所述距离块集合中的距离块，所述仰角块和所述距离块与所述一个或多个对象中的选定对象相关联；
由所述高度估计模块基于所述仰角块和所述距离块来确定所述选定对象的所测得的高度；以及
基于所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的一个或多个先前所测得的高度来计算所述选定对象的去噪高度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离仰角图内的至少一个仰角块或距离块具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述选定对象的所述去噪高度包括应用所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的所述先前测得的高度的卡尔曼滤波器、最小二乘估计、窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述距离仰角图包括对先前生成的粗略距离仰角图应用白化算法或去噪算法中的至少一者。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在生成所述距离仰角图之前，基于所述原始数据生成距离多普勒信道图，所述距离多普勒信道图包括所述接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及
对所述距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，所述静止对象距离多普勒信道图包括所述距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合相关联的复数的一部分，
其中所述距离仰角图基于所述静止对象距离多普勒信道图。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述静止多普勒块集合与所述移动平台的速度相对应。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在生成所述距离仰角图之前执行数字波束成形，以基于所述原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：
生成所述距离仰角图进一步基于所述距离多普勒方位角仰角图；并且
根据所述距离多普勒方位角仰角图生成所述距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，所述车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，执行所述数字波束成形包括应用自适应波束成形算法以生成所述距离多普勒方位角仰角图。
9.一种雷达系统，包括：
处理器，所述处理器耦合到收发器，
所述收发器耦合到接收天线阵列，所述收发器被配置成用于从所述接收天线阵列接收反射信号，所述反射信号表示由一个或多个对象反射的雷达信号的版本；
所述处理器被配置成用于：
从与所述接收天线阵列的相应的接收天线相对应的所述雷达系统的多个接收信道生成表示所述反射信号的时域样本的原始数据；
基于所述原始数据来生成距离仰角图，所述距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；
在所述距离仰角图内标识所述仰角块集合中的仰角块和所述距离块集合中的距离块，所述仰角块和所述距离块与所述一个或多个对象中的选定对象相关联；
基于所述仰角块和所述距离块确定所述选定对象的所测得的高度；以及
基于所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算所述选定对象的去噪高度。
10.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述距离仰角图内的至少一个单元具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
11.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，计算所述选定对象的所述去噪高度包括应用所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的所述先前测得的高度的卡尔曼滤波器、最小二乘估计、窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
12.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述处理器进一步被配置成用于基于所述选定对象的所述去噪高度来确定能否在所述选定对象下方安全地行进。
13.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述处理器进一步被配置成用于：
在生成所述距离仰角图之前，基于所述原始数据来生成距离多普勒信道图，所述距离多普勒信道图包括所述接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及
对所述距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，所述静止对象距离多普勒信道图包括所述距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合相关联的复数的一部分，
其中所述距离仰角图基于所述静止对象距离多普勒信道图。
14.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述处理器进一步被配置为：
在生成所述距离仰角图之前，执行数字波束成形，以基于所述原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：
所述生成所述距离仰角图进一步基于所述距离多普勒方位角仰角图；并且
根据所述距离多普勒方位角仰角图生成所述距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，所述车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
15.一种非暂态计算机可读存储介质设备，包括计算机可执行指令，响应于由至少一个处理器执行所述指令而实现：
高度估计模块，所述高度估计模块被配置成用于：
从雷达系统的多个接收信道接收表示反射信号的时域样本的原始数据，所述反射信号表示已经被一个或多个对象反射的雷达信号的版本；
基于所述原始数据生成距离仰角图，所述距离仰角图包括距离块集合和仰角块集合的复数；
标识所述仰角块中的仰角块和所述距离块中的距离块，所述仰角块和所述距离块与所述一个或多个对象中的选定对象相关联；
基于所述仰角块和所述距离块来确定所述选定对象的所测得的高度；以及
基于所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的一个或多个先前测得的高度来计算所述选定对象的去噪高度。
16.如权利要求15所述的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，所述距离仰角图内的至少一个单元具有大于零但小于检测水平阈值的幅度。
17.如权利要求15所述的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，计算所述选定对象的所述去噪高度包括应用所述选定对象的所述所测得的高度和所述选定对象的所述先前测得的高度的卡尔曼滤波器、最小二乘估计、窗口平均、运行平均或加权平均中的一种或多种。
18.如权利要求15所述的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，所述计算机可执行指令进一步实现：
原始数据处理模块，所述原始数据处理模块被配置成用于生成距离多普勒信道图，所述距离多普勒信道图包括所述接收信道中的每个接收信道的距离块集合和多普勒块集合的复数；以及
多普勒滤波模块，所述多普勒滤波模块被配置成用于对所述距离多普勒信道图进行滤波，以生成静止对象距离多普勒信道图，所述静止对象距离多普勒信道图包括所述距离多普勒信道图的、与静止多普勒块集合相关联的复数的一部分，
其中所述距离仰角图基于所述静止对象距离多普勒信道图。
19.如权利要求18所述的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，所述计算机可执行指令进一步实现：
多普勒滤波模块，所述多普勒滤波模块被配置成用于执行数字波束成形以基于所述原始数据生成距离多普勒方位角仰角图，其中：
所述生成所述距离仰角图进一步基于所述距离多普勒方位角仰角图；并且
根据所述距离多普勒方位角仰角图生成所述距离仰角图包括生成车道内距离多普勒方位角仰角图，所述车道内距离多普勒方位角仰角图包括与具有车道内方位角相关联的方位角块。
20.如权利要求15所述的非暂态计算机可读存储介质设备，其特征在于，所述高度估计模块进一步被配置成用于基于所述选定对象的所述去噪高度来确定能否在所述选定对象下方安全行进。
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