CN116569063A - 汽车雷达中快速目标探测的运动补偿 - Google Patents

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Abstract

用于多普勒雷达系统的运动补偿方法包括：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换以生成包括多个速度筐中的探测信号的输出；以及将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐的每个速度筐中的探测信号。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量包括与速度筐的速度成比例的第一分量或用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量中的至少一个。

Description

汽车雷达中快速目标探测的运动补偿
相关申请
本申请要求于2020年12月15日提交的题为“Motion Compensation for FastTarget Detection in Automotive Radar”的以色列专利申请号279457的权益，该申请被转让给本申请的受让人，并通过引用整体并入本文。
背景技术
本发明总体上涉及雷达领域，更具体地涉及多普勒雷达中的运动补偿。
雷达技术在不同行业具有广泛的应用，如汽车、医疗、电信、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等。例如，雷达可以用于自动驾驶车辆中，以探测自动驾驶车辆的周围环境中的物体。雷达可以在其他类型的传感技术可能失效或可能不适用的环境中工作。例如，汽车雷达可能能够在基于光的传感器(例如，相机和光探测和测距(LIDAR)系统)表现不佳的环境中操作，诸如在强降水、能见度降低等情况下操作。
雷达可以测量往返时间，以确定物体的距离。此外，多普勒测量和处理技术的使用允许雷达系统确定目标物体的相对速度。例如，多普勒雷达系统可以使用一组窄数字滤波器来执行多普勒频率探测。通过测量多普勒频率和/或相移，多普勒雷达系统能够测量将回波返回到雷达系统的物体的相对速度，诸如飞机、车辆、动物或其他物体。
发明内容
本文公开的技术大体涉及雷达，更具体地涉及用于改善多普勒雷达在探测高速物体时的性能的运动补偿技术。根据某些方面，用于多普勒雷达系统的运动补偿方法可以包括：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，以生成包括多个速度筐中的探测信号的输出；以及将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐中的每个速度筐中的探测信号。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量可以包括与速度筐的速度成比例的第一分量或用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量中的至少一个。
根据某些方面，多普勒雷达系统可以包括多普勒傅立叶变换子系统和运动补偿子系统。多普勒傅立叶变换子系统可以被配置为对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合，并且对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换。多普勒傅立叶变换的输出可以包括多个速度筐中的探测信号。运动补偿子系统可以被配置为将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐的每个速度筐中的探测信号。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量可以包括与速度筐的速度成比例的第一分量或用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量中的至少一个。
根据某些方面，一种用于运动补偿的设备主要包括：用于对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲来接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合的部件；用于对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换以生成包括多个速度筐中的探测信号的输出的部件；以及用于将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐的每个速度筐中的探测信号的部件。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量可以包括与速度筐的速度成比例的第一分量或用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量中的至少一个。
根据某些方面，非暂时性计算机可读介质可以具有其中嵌入的指令。当由一个或多个处理单元执行时，该指令可以使一个或多个处理单元执行操作，包括：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，以生成包括多个速度筐中的探测信号的输出；以及将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐中的每个速度筐中的探测信号。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量可以包括与速度筐的速度成比例的第一分量或用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量中的至少一个。
附图说明
图1A示出了根据实施例的使用汽车雷达测量车辆的距离和速度的示例。
图1B示出了发射脉冲与回波之间的相移的示例。
图2A示出了脉冲多普勒雷达系统中雷达数据收集的示例。
图2B示出了脉冲多普勒雷达系统中多普勒处理子系统的示例。
图3A示出了包括从不同距离接收的脉冲回波的数据矩阵的示例。
图3B示出了通过对图3A所示的数据矩阵执行快速傅立叶变换(FFT)而生成的距离多普勒图的示例。
图4A示出了根据某些实施例的多输入多输出(MIMO)雷达的示例中的脉冲发射序列的示例。
图4B示出了包括来自不同距离并由MIMO雷达接收的多个脉冲的子脉冲回波的数据立方体的示例。
图5A包括示出根据某些实施例在使用汽车雷达的环境示例中测量物体的距离和速度的图像。
图5B包括示出在图5A所示环境的示例中由车辆上的多普勒雷达测量的物体的距离和速度的距离多普勒图的示例。
图5C包括示出在图5A所示的环境中由车辆上的多普勒雷达测量的动态物体的位置的图的示例。
图5D包括示出在图5A所示的环境中由车辆上的多普勒雷达测量的物体的位置的图的示例。
图6A包括示出由多普勒雷达测量的快速动态物体的增益损失的距离多普勒图的示例。
图6B示出了由多普勒雷达测量的物体的增益和速度之间的关系的示例。
图7A示出了根据某些实施例的补偿多普勒雷达中的残余相移的方法的示例。
图7B示出了距离多普勒图的示例。
图7C示出了根据某些实施例的补偿多普勒雷达中的残余相位的结果的示例。
图8示出了多普勒雷达示例中的速度混叠。
图9示出了根据某些实施例在存在多普勒混叠的情况下补偿第一类残余相位的结果的示例。
图10示出了根据某些实施例在存在多普勒混叠的情况下补偿残余相位的结果的示例。
图11示出了根据某些实施例的具有运动补偿的多普勒处理系统的示例。
图12示出了根据某些实施例的具有运动补偿的多普勒处理系统的输出的示例。
图13包括示出根据某些实施例的补偿多普勒雷达系统中的残余相位的方法的示例的流程图。
图14是可以在本文描述的实施例中使用的计算机系统的实施例的框图。
根据某些示例实现方式，各图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
本文公开的技术大体涉及雷达，更具体地涉及用于改善多普勒雷达在探测高速物体时的性能的运动补偿技术。本文描述了各种发明实施例，包括设备、系统、子系统、方法、指令、代码、程序、单元、引擎、计算机程序产品、计算机可读存储介质、数据载体信号等。
多普勒雷达系统，例如汽车雷达系统，在探测移动目标时可能遭受增益损失，其中增益损失可能与移动目标的速度有关。此外，脉冲多普勒雷达在距离或多普勒频率上可能是模糊的，模糊性可能取决于所选择的脉冲重复频率(PRF)。例如，当目标的速度大于最大多普勒速度测量间隔时，可能出现多普勒模糊，最大多普勒速度测量间隔可能与PRF成比例。因此，脉冲多普勒雷达只能有效地探测到以某一最大速度移动的目标。因此，快速目标可能被探测为非常弱的目标(例如，小型车辆，而其实际上是大型车辆)，或者可能根本探测不到，这可能导致潜在的威胁生命的风险。现有技术可以假设雷达输出包括固有的模糊性，并且可以使用感知层中的概率工具来识别模糊性。但是这些技术的性能受到雷达输出质量的限制。如果雷达没有探测到目标，感知层就不会意识到目标的存在。因此，希望在雷达接收器级别使高速物体的增益损失的影响最小化。
本文公开的技术可以补偿或减少脉冲多普勒雷达(诸如汽车多输入多输出(MIMO)雷达)中快速移动目标的增益损失。增益损失可以至少部分地由残余相位引起，残余相位可以包括两种类型中的至少一种。第一种类型在本文被称为第一类残余相位，其与每个移动目标相关联并且可以与移动目标的速度成比例。第二种类型在本文被称为第二类残余相位，其与比雷达的最大速度更快移动的目标的多普勒模糊相关联并且对于速度在某一范围内的目标可以是相似的。根据本文公开的某些实施例，例如，在接收到的脉冲信号已经与发射信号互相关之后，可以将两个补偿相位应用于雷达接收到的脉冲信号，或者可以将两个补偿相位应用于接收到的脉冲信号的多普勒FFT结果。这两个补偿相位可以分别选择为第一类残余相位的相反相位和第二类残余相位的相反相位。因此，如果两种类型中的任何一种的残余相位出现在接收信号中，则它可以被补偿相位中的相反相位抵消。
根据某些实施例，为了在事先不知道目标速度的情况下确定要应用于接收到的脉冲信号或接收到的脉冲信号的多普勒FFT的输出信号的适当补偿相位，可以预先确定对应于所有可能的目标速度的补偿相位，并将其应用于探测信号(例如，互相关脉冲或多普勒FFT的输出信号)。因此，如果环境中存在具有某一速度的目标，则可以将速度的特定预定补偿相位应用于对应探测信号(例如，互相关脉冲或多普勒FFT的输出信号)。如果环境中没有以某一速度移动的目标，并且因此与该速度相关联的探测信号的功率非常低，则对探测信号应用补偿相位将不会引起任何有害的副作用。通过这种方式，可以补偿环境中存在的目标的残余相位，副作用很小或没有。
现在将参照附图描述几个说明性实施例，附图也是实施例的一部分。虽然下面描述了可以实施本公开的一个或多个方面的一些实施例，但是可以使用其他实施例，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。
本文使用的“RF信号”包括通过发射器(或发射设备)和接收器(或接收设备)之间的空间传输信息的电磁波。如本文所用，发射器可以向接收器发射单个“RF信号”或多个“RF信号”。然而，由于RF信号通过多径信道的传播特性，接收器可以接收对应于每个发射RF信号的多个“RF信号”。发射器和接收器之间不同路径上的相同发射RF信号可被称为“多径”RF信号。
在雷达系统中，信号源可以向目标发射RF信号。当信号源和/或目标相对于彼此移动时，可能出现多普勒效应。例如，当信号源和目标越来越近时，每个波到达目标的时间可能比前一个波稍短。因此，目标(或当反射回来时的信号源)处连续波峰的到达之间的时间可能会减小，导致接收到的RF信号的频率增加。当信号源与目标之间的间距越来越长时，每个波到达目标的时间可能比前一个波稍长。因此，目标(或返回信号源)处连续波峰的到达之间的时间可能会增加，导致接收信号的频率降低。多普勒效应已经用于雷达系统来测量目标的速度。在雷达系统操作期间，雷达波束(例如，具有特定载波频率的脉冲)向目标发射，诸如接近或远离雷达系统的移动车辆。多普勒频移可以被测量并用于计算目标的速度。
图1A示出了根据实施例的使用多普勒雷达测量车辆的距离和速度的示例。车辆110可以包括安装在其上的汽车多普勒雷达，其可以向目标车辆120发射RF信号130。目标车辆120可以具有相对于车辆110的速度vtarget。RF信号130可以包括脉冲，该脉冲包括由例如啁啾信号调制的载波信号。脉冲可以具有某一脉冲宽度。目标车辆120可以反射一部分RF信号130。基于车辆110处汽车多普勒雷达发射器对RF信号130的发射与汽车多普勒雷达接收器对RF信号130的返回部分的接收之间的时间延迟，可以确定车辆110与目标车辆120之间的间距。基于由多普勒效应引起的RF信号130的返回部分的频率和/或相移，可以确定目标车辆120相对于车辆110的相对速度。
因为多普勒频移会影响入射到目标上的波以及反射回汽车多普勒雷达的波，所以由发射具有载波频率(f0)的信号的雷达观察到的由于目标以相对速度v移动而引起的频率(Δf)的变化可以是目标感知到的两倍，并且可以根据Δf＝2v×f0/c来确定，其中c是电磁波在自由空间中的速度。
脉冲多普勒雷达可以发射一系列脉冲，这些脉冲在径向方向上与雷达分开了间距d。间距d可以是脉冲发射速率的函数，通常称为脉冲重复频率(PRF)，其中PRF的倒数是脉冲重复间隔(PRI)TPRI。相邻脉冲之间的间距d可以根据d＝c/PRF＝c×TPRI来确定。发射脉冲的一些能量可能被反射或偏转回雷达。在发射下一个脉冲之前，脉冲可以行进和返回的最大距离是分离间距d的一半。这个最大距离可以定义为Rmax＝c/(2×PRF)。当目标的距离大于最大距离时，可能发生距离折叠，并且目标的脉冲回波可能无法与距离雷达较短间距的目标的稍后发射的脉冲回波区分开来。一种缓解距离折叠的方法是降低PRF，直到最大距离Rmax超出所有散射区域。脉冲多普勒雷达的可实现距离分辨率(也称为盲距)可以是Rmin＝cτ/2，其中τ是脉冲宽度。
脉冲多普勒雷达的多普勒速度分辨率Δv(以mph或m/s为单位)可能取决于脉冲重复间隔TPRI、脉冲数N和载波信号的波长λ，即雷达可能能够区分速度差大于Δv的两个目标。脉冲重复间隔TPRI和脉冲数N的乘积可以称为相干处理间隔(CPI)。更大的CPI可以产生更好的分辨率(即更小的Δv)。可以通过增加脉冲重复间隔TPRI(这也可能增加Rmax)和/或脉冲数量N来增加CPI。然而，CPI可能不会太长，因为驾驶员或驾驶系统需要尽快被告知目标的存在，以便驾驶员或驾驶系统能够及时做出响应。
多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔Vmax(也称为奈奎斯特间隔)也与PRF和载波信号的雷达波长λ有关，即Vmax＝±PRF×λ/4。雷达只能明确地测量以高达最大多普勒速度测量间隔Vmax移动的目标，最大多普勒速度测量间隔也可以由确定。在汽车多普勒雷达中，Vmax可以是例如大约50mph或更高。由于多普勒混叠，比Vmax更快移动的目标可能看起来好像以较低的速度移动。当PRF降低时，Vmax也可能降低，并且多普勒速度混叠可能在较低速度下开始出现。
增加PRF(或降低PRI)可能会增加Vmax，但可能会降低最大距离Rmax，还会降低速度分辨率(增加Δv)。对于具有特定波长的多普勒雷达系统，Vmax和Rmax的乘积是恒定±c×λ/8。因此，增加Rmax可能会减少Vmax，反之亦然。Vmax和Rmax二者的权衡被称为“多普勒困境”。
图1B示出了发射脉冲与返回回波之间的相移的示例。在图1B所示的示例中，第一车辆140上的雷达可以向第二车辆150发射第一脉冲160。第一脉冲160可以被第二车辆150部分反射，并且第一脉冲160的反射部分可以稍后被第一车辆140上的雷达作为回波脉冲162接收。当在第一车辆140与第二车辆150之间存在相对速度V时，当在发射第一脉冲160之后的时间间隔T发射第二脉冲170时，第一车辆140与第二车辆150之间的间距可以改变了值VT。因此，在第二脉冲170被第一车辆140上的雷达接收之前，第二脉冲170可以需要行进比第一脉冲160长2×VT的间距(或者比第一脉冲160多2×VT/λ的波长)。这样，由第二车辆150反射并由第一车辆140接收的第二脉冲170的回波脉冲172与回波脉冲162相比可以相移Δθ＝2π×(2VT/λ)弧度。多普勒频移fd可以基于由相移确定。
雷达接收到的回波脉冲的振幅可以用 来描述，其中I0是在V＝0时从目标返回的脉冲振幅，x0是雷达与目标之间的间距，θ0是第一个返回脉冲的相位，T是第一发射脉冲与第二发射脉冲之间的时间间隔，以及Δθ＝4πVT/λ是第二返回脉冲(例如回波脉冲172)相对于第一返回脉冲(例如回波脉冲162)的相对相移。因此，由雷达接收器接收的返回脉冲的功率可以是相移Δθ的函数，而相移继而是目标(例如，第二车辆150)的速度V的函数。
图2A示出了脉冲多普勒雷达系统中雷达数据收集的示例。如图2A所示，对于相干处理间隔中的N个脉冲的每个脉冲210，返回脉冲(也称为回波)可以在脉冲重复间隔期间以某个采样间隔被采样，以在雷达接收器接收到下一个发射脉冲210的返回脉冲之前捕获L个样本212。返回脉冲可以由不同距离的物体返回，并且从相同距离214返回的N个发射脉冲中的N个返回脉冲可以由于目标的相对运动而具有不同的相移。例如通过执行快速傅立叶变换(FFT)，可以捕获和处理从每个距离214返回的N个发射脉冲中的N个返回脉冲，以将时域信息转换成多普勒频率或速度。
图2B示出了用于处理测量脉冲的脉冲多普勒雷达系统中的多普勒处理子系统200的示例。多普勒处理子系统200可以包括多普勒FFT单元230。多普勒FFT单元230可以接收N个发射脉冲中的每一个的捕获样本220，并且对捕获样本220执行多个FFT，以将时域信息转换成不同速度筐(bin)240中的多普勒频率或速度。例如，如果为N个发射脉冲中的每个发射脉冲捕获L个样本，则可以在多普勒FFT单元230中执行L个一维多普勒FFT，其中对应于从相同距离返回的N个发射脉冲的N个捕获样本可以用于每个一维多普勒FFT。L个一维多普勒FFT可以作为二维多普勒FFT来执行。
图3A示出了包括来自不同距离的脉冲回波的数据矩阵300的示例。在图3A中，数据矩阵300的横轴可以对应于相干处理间隔中的发射脉冲。脉冲以如上所述的脉冲重复频率发射，其中两个连续脉冲之间的时间延迟是脉冲重复间隔。发射N个脉冲的总时间是相干处理间隔。数据矩阵300的纵轴可以对应于捕获的回波，其可以以比脉冲重复间隔短得多的某个采样间隔来捕获。因此，数据矩阵300的横轴可以称为慢时间，而数据矩阵300的纵轴可以称为快时间。发射脉冲的捕获样本可能落入不同的距离筐(range bin)内，因为它们是从不同的距离间隔返回的。在所示的示例中，数据矩阵300的每一列302可以对应于发射脉冲n，其中n取自从1到N。可以为N个发射脉冲中的每一个捕获L个样本。因此，每一列302可以包括L个距离筐。数据矩阵300的每一行304可以对应于N个发射脉冲的相同距离筐。
可以对数据矩阵300的每一行304执行多普勒FFT。例如，如果距离筐l的N个捕获样本是{xl,0，xl,1，...xl,N-1}，则N个捕获样本的长度为N的FFT可以得到：
其中Xl,n是在距离筐l和频率(或速度)筐n中的探测信号，n可以是-[N/2]，-[N/2]+1，……，[(N-1)/2]-1，或[(N-1)/2]，其可以对应于第一频率筐至第N频率筐。换句话说，在多普勒FFT之后，可以存在与捕获样本相同数量的输出信号，其中输出信号可以在其相位中包括频率或速度信息。
图3B示出了通过对图3A所示的数据矩阵300执行多普勒FFT而生成的距离多普勒图330的示例。如上所述，对于移动目标，对应于相同距离筐但来自不同脉冲的返回回波可以具有不同的相移，这些相移可以通过多普勒FFT转换成频率信息。如图所示，可以在相干处理间隔上对来自相同距离间隔的回波执行FFT，在相干处理间隔期间可以发射和返回N个脉冲。FFT结果的频域信息可以被滤波到N个频率筐(或速度筐)中。在所示的示例中，在相同距离间隔但具有不同速度的两个移动目标可以由距离多普勒图330中相同距离筐但不同速度筐中的两个元素表示，其中第一移动目标可以以第一速度(例如，由负相对速度表示)远离雷达移动，并且可以由距离多普勒图330中的元素332表示，而第二移动目标可以以第二速度(例如，由正相对速度表示)接近雷达，并且可以由距离多普勒图330中的元素334表示。
在许多雷达系统中，也可以执行距离FFT和/或到达方向(DoA)FFT。因此，可以生成频谱值的三维(3D)阵列，也称为雷达3D图像，并用于对于雷达系统的目标产生距离、速度和到达方向估计。在一些雷达系统中，发射脉冲可以例如由啁啾信号调制，以便从不同的发射脉冲中区分返回回波。
如上所述，脉冲多普勒雷达可实现的距离分辨率可以是Rmin＝cτ/2，其中τ是脉冲宽度。使用较窄脉冲的雷达可以获得更好的距离分辨率。在时分复用多输入多输出(TDM-MIMO)雷达中，每个脉冲可以包括在多个MIMO周期(或时隙)中发射的多个短子脉冲。TDM-MIMO雷达可以在每个时隙中通过天线子阵列发射短子脉冲，并且可以在雷达的每个天线子阵列间循环以在每个脉冲中发射多个子脉冲。MIMO雷达可以实现更好的空间(例如，距离和角度)和多普勒(例如，速度)分辨率。
图4A示出了根据某些实施例的MIMO雷达的示例中的脉冲发射序列的示例。如上所述，在TDM-MIMO雷达中，相干处理间隔中的N个脉冲410的每个脉冲410可以包括多个(例如，P个)MIMO周期412(或时隙)，其中短子脉冲可以在每个MIMO周期412期间由例如天线阵列的天线或子阵列发射。同样如以上关于图2A和图3A所述，来自不同距离的每个短子脉冲的回波可以由雷达接收器以某个采样间隔(快时间)捕获。因此，可以为跨越N个脉冲的P个MIMO周期中的每个MIMO周期生成如上参考图3A所述的二维数据矩阵，其中二维数据矩阵的一个维度对应于脉冲(慢时间)，二维数据矩阵的另一个维度对应于距离筐(快时间)。因此，可以为P个MIMO周期生成三维数据立方体，其中第三维度对应于MIMO周期(中间时间)。
图4B示出了包括来自不同距离的多个脉冲的子脉冲回波的数据立方体420的示例。与二维数据矩阵300相比，数据立方体420可以包括对应于MIMO周期(中间时间)的附加维度。数据立方体420中的每个层422可以对应于脉冲的第p个MIMO周期，并且可以类似于图3所示的二维数据矩阵300。在图示的示例中，CPI中可以有N个脉冲，每个脉冲可以包括在P个MIMO周期中发射的P个子脉冲，并且可以为在MIMO周期中发射的每个子脉冲捕获L个回波信号。
如参考图3A和3B所述，可以对数据立方体420的每一层422执行二维FFT，其中每一层422可以对应于跨越所有N个脉冲的一个MIMO周期。例如，可以如上所述执行L个一维FFT，其中每个一维FFT可以对N个回波执行，每个回波对应于N个脉冲的每个脉冲中的子脉冲。每个层422(或MIMO周期)的二维FFT可以产生如图3B所示的相应的距离多普勒图。然后，可以对使用数据立方体420中的P层数据(对应于P个MIMO周期)生成的P个距离多普勒图进行平均或合并，以生成整体距离多普勒图。由于成像雷达在汽车应用中需要覆盖的高分辨率和大视场，许多汽车成像雷达可以使用上述TDM-MIMO周期。
图5A包括示出根据某些实施例使用汽车雷达测量环境示例中的物体的距离和速度的图像510。在图示的示例中，第一车辆512可以具有安装在其上的汽车雷达，其可以用于探测周围环境中的物体并测量探测物体的相对速度。在图示的示例中，另外两个车辆514和516可以在道路上行驶，其中静态物体，例如树、灯杆或其他静止的物体，可以在道路的两侧。
图5B包括距离多普勒图520的示例，其示出了在图5A所示的环境中由第一车辆512上的多普勒雷达测量的物体的距离和速度。图5B示出了在环境中探测到的物体的范围和相对速度，包括静态物体和动态物体。例如，图5B示出了分别对应于车辆514和516的两个亮斑522和524。亮斑522和524可以对应于不同的距离和相似的速度。例如，亮斑522可以指示车辆514距离第一车辆512大约150米，并且以大约15米/秒(m/s)的相对速度接近第一车辆512。亮斑524可以指示车辆516距离第一车辆512大约250米，并且以大约15米/秒(m/s)的相对速度接近第一车辆512。诸如树木的静态物体可以由于第一车辆512的运动而接近第一车辆512，并且可以由对应于不同距离但相同速度(例如，大约8m/s，这是第一车辆512的速度)的亮斑示出。
图5C包括图530的示例，其示出了在图5A所示的环境中由第一车辆512上的多普勒雷达测量的动态物体的位置。在图530中，y轴对应于水平方向，x轴对应于垂直(或纵向)方向。图530仅示出动态对象。在示出的示例中，示出了两个亮斑532和534，它们可以分别对应于车辆514和516。图530示出了车辆514和516在水平方向上与第一车辆512大致对齐，在纵向方向上分别距离第一车辆512大约150米和250米。
图5D包括图540的示例，图540示出了在图5A所示的环境中由第一车辆512上的多普勒雷达测量的物体的位置。在图540中，y轴对应于水平方向，x轴对应于垂直(或纵向)方向。图540示出了由多普勒雷达探测到的所有动态物体和静态物体，包括不同视角的物体。
图6A包括距离多普勒图600的示例，其示出了由多普勒雷达测量的快速动态物体的增益损失。如上所述，返回脉冲的功率可以是相移的函数，其可以继而取决于物体的速度。移动物体可以在MIMO周期中的子脉冲之间以及等效地在脉冲之间施加残余相位。在第p个MIMO周期中发射的第p个子脉冲的回波的残余相位可以是目标速度的函数，并且可以根据下式随着目标更快地移动而变大：
其中TPRI是脉冲重复间隔，νtarget是目标的相对速度，k是多普勒速度筐数(或脉冲数)，Δv是如上所述的多普勒速度分辨率。在这里可以被称为第一类残余相位，并且可以对于任何vtarget都存在。移动目标的探测功率可以是第一类残余相位的函数，因为增益可以变小一个因子/>因此，增益损失可能只对静态目标为零。对于较快的目标，残余相位可能更大，增益损失可能更高。对于非常快的目标，增益损失可能太高，以至于无法探测到目标。因此，如图6A所示，与在相似距离但具有较低速度的相似目标相比，较快的目标，例如目标610，在图中可能具有更低的功率，从而具有更低的亮度。
图6B包括示出由多普勒雷达测量的物体的增益和速度之间的关系的示例的图表605。图6B中的曲线620示出，随着目标的速度增加，探测信号的功率可以逐渐降低到非常小的值。例如，曲线620上的点622表示，在对应的速度下，增益损失可以是大约10dB。
根据某些实施例，可以通过向探测信号的相位添加补偿相位来补偿第一类残余相位，其中补偿相位可以与第一类残余相位相反，从而可以去除第一类残余相位。
图7A示出了根据某些实施例的补偿多普勒雷达中残余相位的方法的示例。如图所示，探测信号的相位(例如，在通过对如上参考图4B所述的MIMO周期执行多普勒FFT而生成的距离多普勒图的速度筐中)可以包括两个项。第一项是发射信号的相位。第二项是如上所述由目标运动引起的第一类残余相位。因此，如果目标的速度vtarget已知，则可以通过将探测信号乘以/>来将补偿相位/>加到探测信号的相位上。在相位补偿信号与发射信号互相关之后，残余相位可以被补偿相位抵消。因此，对于处于所有速度的目标，探测信号的总相位可能变为/>
然而，目标的速度可能不是事先已知的，因此补偿相位也可能不是事先已知的。因此，在知道要补偿的目标的速度之前，很难将残余相位补偿直接应用于捕获的时域信号。根据某些实施例，可以为每个MIMO周期的相应距离多普勒图的每一列(或速度筐)确定补偿相位。因此，可以预先确定所有可能的目标速度的相移，并将其应用于探测信号，诸如互相关脉冲或多普勒FFT的输出信号。如果环境中存在具有特定速度的目标，则可以将对应于该速度的特定预定补偿相位应用于对应的探测信号，以补偿残余相位。如果环境中没有目标以一定速度移动，并且因此与该速度相关联的探测信号的功率非常低，那么将该速度的预定补偿相位应用于对应的探测信号将不会引起任何有害的副作用。这样，可以补偿在环境中以任何速度移动的目标的残余相位，副作用很小或没有。这样，对于具有任何速度的类似目标，探测信号的功率可以被均衡。
图7B示出了距离多普勒图700的示例。距离多普勒图700中的每个点可以对应于距多普勒雷达一定距离间隔处的物体，该物体相对于多普勒雷达具有一定的相对速度。每个距离间隔可以对应于采样间隔，并且每个速度间隔可以对应于多普勒FFT的N个速度筐中的第k个速度筐。可以为距离多普勒图700中的每一列(对应于相应的速度筐)确定补偿相位。例如，距离多普勒图700中的点710、720和730可以在不同的速度筐中，并且可以具有不同的相关联的第一类残余相位。
在上述TDM-MIMO多普勒雷达中，确定在第p个MIMO周期(或对应于第p个MIMO周期和第k个脉冲)的距离多普勒图的第k个速度筐中探测信号的残余相位可以是或/>因此，补偿相位可以与残余相位相反，诸如-因此，如图7A所示，对于在第p个MIMO周期的距离多普勒图中的第k个速度筐处探测信号，第一类残余相位的补偿相位可以被设置为φ0kp，其中φ0可以是常数，使得：
φ+Δφ(vtarget)-φ0kp＝φ。
由于第一类残余相位对于第p个MIMO周期和第k个速度筐而言可以是或/>因此φ0可以设置为/>因为φ0可以设置为/>
图7C包括图表740，其示出了根据某些实施例补偿多普勒雷达中的残余相移的示例的结果。在图表740中，曲线750示出了雷达接收器的探测信号的功率(没有运动补偿)，其作为导致探测信号的目标的速度的函数。如上所述，如曲线750所示，探测信号的功率可以随着目标速度的增加而降低。线760示出了具有上述第一类残余相位补偿的雷达接收器的探测信号的功率，其作为导致探测信号的目标的速度的函数。如图7A和图7C中的线760所示，如果可以准确地确定目标的速度，则在第一类残余相位补偿之后，对于不同的目标速度，探测信号的相位和功率可以保持恒定。
然而，如上所述，雷达只能明确地测量以高达最大多普勒速度测量间隔Vmax的速度移动的目标，其中由于多普勒混叠，移动速度超过最大速度Vmax的目标可能看起来好像以较低速度移动。
图8包括示出多普勒雷达中速度混叠的示例的图表800。图表800的横轴对应于目标的实际速度，并且纵轴对应于多普勒雷达测量的目标速度。图8中的线810示出了目标的每个对应实际速度的期望测量速度。曲线820示出了目标的每个对应实际速度的测量速度。在图8所示的示例中，多普勒雷达的Vmax约为50mph。因此，当目标的实际速度在0和大约50mph之间时，测量的速度可以与实际速度相同。当目标的实际速度在大约50和大约100mph之间时，测量的速度可以在大约-50和0mph之间。当目标的实际速度在大约100和大约150mph之间时，测量的速度可以在0和50mph之间。例如，当多普勒雷达的Vmax为50mph并且vtarget大约为130mph时，由多普勒雷达测量的目标可能看起来仅以大约30mph的速度移动。
图8示出，对于以大于雷达的Vmax的速度移动的目标，目标的实际速度可以不同于测量的速度。因此，快速目标的探测信号的实际第一类残余相位可以是但是测量的速度vmeasured可以不同于实际速度vactual，因此基于测量的速度确定的补偿相位可以不同于/>因此，当为测量的速度所确定的补偿相位用来补偿第一类残余相位时，第一类残余相位补偿之后的残余相位可以是：
其不等于因为vmeasured不等于vactual。附加项/>是由多普勒混叠引起的，在本文可以称为第二类残余相位。因此，上述第一类残余相位补偿技术可能无法消除速度大于最大多普勒速度测量间隔Vmax的快速目标的残余相位。
在第p个距离多普勒图(对应于第p个MIMO周期)中探测信号的第二类残余相位可以被确定为其中a是对应于一系列速度的混叠因子，诸如在n×Vmax和(n+1)×Vmax之间的速度。对于速度大于Vmax的快速目标，第二类残余相位可能导致无限增益损失，因此可能阻止目标被探测到，不论目标的大小和/或距离。
图9包括图表900，其示出了在存在多普勒混叠的情况下补偿第一类残余相位的结果的示例。图表900包括第一区域910，其中速度低于Vmax，并且由目标运动引起的残余相位可以通过上述第一类残余相位补偿完全消除，使得增益损失可以大约为零。图表900还包括第二区域920，其中速度大于Vmax，并且使用测量的速度对第一类残余相位的补偿可以导致探测信号的振幅接近零。图9中的线930示出了雷达接收器可以探测到的较低阈值功率的示例。当目标的探测信号的功率低于线930时，目标可能不会被探测到。因此，多普勒雷达可能探测不到速度在第二区域920中的目标。
根据某些实施例，第二相位补偿项φ1p可以用于补偿与第p个MIMO周期相关联的探测信号的第二类型残余相位。由于目标的速度在Vmax和2Vmax之间的概率可能高于目标的速度在2Vmax和3Vmax之间的概率，因此可以将φ1p选择为接近Vmax和2Vmax之间的速度的第二类残余相位，从而：
其中可以是一个很小的值。虽然第二相位项φ1p可能不能完全补偿第二类残余相位，并且对于低于Vmax的速度可能导致一定的增益损失(因为低于Vmax的速度的探测信号没有第二类残余相位)，但增益损失可能很小，诸如小于大约3dB。在一些实施例中，φ1p可以如上所述被设置为/>其中混叠因子a可以被选择为小于1的值，φ1可以被设置为/>
这样，第一类残余相位和第二类残余相位都可以通过将第p个MIMO周期的距离多普勒图的第k个速度筐中的探测信号乘以来补偿，其中-φ0kp可以与上述第一类残余相位相反，-φ1p可以与第二类残余相位相反。例如，φ0可以是恒定或/>φ1可以是恒定/>在第一类残余相位补偿和第二类残余相位补偿之后，探测信号的残余相位可以被最小化或抵消。
图10包括图表1000，其示出了根据某些实施例在存在多普勒混叠的情况下补偿残余相位的结果的示例。如上所述，可以通过将在第p个MIMO周期的距离多普勒图的第k个速度筐中探测信号乘以来补偿残余相位。在图表1000中，曲线1010示出了在没有运动补偿情况下雷达接收器的探测信号的功率，其作为导致探测信号的目标速度的函数。如上所述，探测信号的功率可以随着目标速度的增加而降低。虚线1020示出了具有上述第一类残余相位补偿的雷达接收器的探测信号的功率，其作为导致探测信号的目标速度的函数。虚线1020示出了对于速度小于Vmax的目标，可以完全移除残余相位。但是对于速度大于Vmax的目标，增益损失可能非常大，以至于目标可能无法被探测到。图10中的线1030示出了具有上述第一类残余相位补偿和第二类残余相位补偿的雷达接收器的探测信号的功率，其作为导致探测信号的目标速度的函数。线1030示出了速度小于Vmax的目标的增益损失和速度大于Vmax的目标的增益损失可以变平，并且可以是小于大约3dB的小的恒定增益损失。
图11示出了根据某些实施例的具有运动补偿的多普勒处理系统1100的示例。多普勒处理系统1100可以使用一个或多个计算机系统来实现，例如下面参考图14更详细描述的一个或多个计算机系统1400。多普勒处理系统1100可以包括类似于多普勒处理子系统200的MIMO雷达处理子系统1110。MIMO雷达处理子系统1110可以接收N个脉冲的捕获回波，每个脉冲包括在P个MIMO周期中传输的P个子脉冲。N个脉冲的每个脉冲中的P个子脉冲的每个子脉冲的捕获回波可以通过互相关单元1112-1、1112-2、……或1112-N与发射的子脉冲互相关，以确定来自目标的回波的时间延迟，从而确定目标的距离。
MIMO雷达处理子系统1110还可以包括多普勒FFT单元1114。如上所述，多普勒FFT单元1114可以对N个脉冲的捕获回波执行多个FFT，每个脉冲包括在P个MIMO周期中发射的P个子脉冲，以将时域信号转换成不同速度筐中的多普勒频率或速度。例如，如以上参考图3A-4B所述，对于所有N个脉冲，可以对在第p个MIMO周期中发射的第p个子脉冲的捕获回波执行二维多普勒FFT，其中p可以是从1到P的整数。每个MIMO周期的二维多普勒FFT的输出可以被滤波到如图3B所示的N个多普勒频率或速度筐中。因此，可以基于P个MIMO周期中的每一个的二维多普勒FFT的结果，为P个MIMO周期中的每一个生成距离多普勒图。
多普勒处理系统1100的运动补偿子系统1120可以使用运动补偿引擎集合1122-1、1122-2、……和1122-N执行上述第一类残余相位补偿和第二类残余相位补偿。每个运动补偿引擎1122-1、1122-2、……或1122-N可以对具有相同速度筐中的速度的目标应用残余相位补偿。例如，如上所述，补偿相位-2π(φ0kp+φ1p)可以应用于第p个MIMO周期的距离多普勒图上的第k个速度筐中的探测信号，其中φ0和φ1可以是如上所述的恒定值。在一个示例中，可以通过将探测信号乘以来将补偿相位应用于探测信号。可以将相同的补偿相位应用于距离多普勒图的每一列(速度筐)，从而可以类似地补偿具有相同速度的目标的探测信号的残余相位。
在运动补偿引擎集合1122-1、1122-2、……和1122-N中的每一个进行运动补偿之后可以消除或最小化探测信号的残余相位，使得表示具有任何速度筐中的速度的目标的探测信号的功率可以不衰减或者可以最小程度地衰减。然后，可以对P个MIMO周期的P个运动补偿的距离多普勒图进行平均，或者以其他方式将其合并到总距离多普勒图中，如图5B、6A或7B所示。
在一些实施例中，相位补偿可以在多普勒FFT之前执行。例如，当脉冲数(N)等于上面参考图3A-3B描述的每个一维多普勒FFT的长度时，与第k个脉冲的第p个MIMO周期(例如，在交叉校正之后)对应的接收信号可以乘以其中φ′0和φ′1是恒定值。当脉冲数(N)与一维多普勒FFT的长度不同时，与第k个脉冲的第p个MIMO周期对应的接收信号可以乘以/>其中φ″0和φ″1是恒定值，并且可以基于脉冲数而不是一维多普勒FFT的长度来确定。
图12包括示出根据某些实施例的具有运动补偿的多普勒处理系统(例如，多普勒处理系统1100)的输出示例的图表1200。在图示的示例中，具有速度v2的目标可以出现在环境中并且可以被探测到。在如上所述对所有速度筐进行运动补偿之后，由于第一类残余相位补偿和第二类残余相位补偿，来自目标的回波可以在没有增益损失或增益损失最小的情况下被探测到。由于在环境中可能未出现具有其他频率筐中的速度的目标，因此在其他速度筐中的信号的信号功率可能非常低，运动补偿(例如，乘以)可能不会或可能仅最小程度地影响在其他速度筐中的信号的信号功率。
图13包括流程图1300，其示出了根据某些实施例的补偿多普勒雷达中的残余相位的方法的示例。用于执行图13所示的一个或多个框中所示的功能的部件可以由多普勒处理系统或计算机系统的硬件和/或软件组件来执行。多普勒处理系统的示例组件在上述图11中示出。计算机系统的示例组件在图14中示出，这将在下面更详细地描述。
在框1310，多普勒处理系统，例如多普勒处理系统1100，可以对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲接收从多个间距距离反射的相应回波信号集合。多普勒处理系统可以是多普勒雷达系统的一部分。多普勒雷达系统可以包括例如MIMO雷达系统，其中该发射脉冲集合中的每个发射脉冲可以包括在MIMO周期集合中发射的子脉冲集合，并且相应回波信号集合可以包括发射脉冲中该子脉冲集合中的每个子脉冲的相应回波信号子集。相应回波信号子集的每个回波信号可以对应于多个间距距离的相应间距距离。在一些示例中，多普勒雷达系统可以包括天线阵列，其中天线阵列的每个天线或天线子阵列可以被配置为在该时隙集合的相应时隙中发射该子脉冲集合的相应子脉冲。
可选地，在框1320，多普勒处理系统，更具体地，多普勒处理系统的一个或多个互相关单元(例如，互相关单元1112-1至1112-N)，可以将相应回波信号集合的每个回波信号与发射脉冲(或子脉冲)互相关。互相关可以确定视场中目标的距离。例如，目标的距离可以基于发射脉冲(或子脉冲)的延迟来确定，以实现与回波信号的最高互相关值。
在框1330，多普勒处理系统，更具体地，多普勒处理系统的多普勒FFT单元(例如，多普勒FFT单元1114)，可以对该发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换。在一些实现方式中，执行多普勒傅立叶变换可以包括对于该MIMO周期集合的每个MIMO周期，对在该发射脉冲集合的MIMO周期中发射的子脉冲的回波信号执行相应的二维多普勒傅立叶变换。在一些示例中，对于多个间距距离中的每个间距距离，二维多普勒傅立叶变换可以包括对回波信号的相应一维多普勒傅立叶变换，该回波信号对应于在该发射脉冲集合的MIMO周期中发射并从间距距离返回的子脉冲。相应的二维多普勒傅立叶变换的输出可以包括多个信号，多个信号中的每个信号与距离筐集合中的距离筐和多个速度筐中的速度筐相关联。多个速度筐中的探测信号中的探测信号可以指示具有相对于多普勒雷达系统的测量速度的目标，其中目标的实际速度可以大于多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔。
在框1340，多普勒处理系统，更具体地，多普勒处理系统的一个或多个运动补偿引擎(例如，运动补偿引擎1122-1至1122-N)，可以将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐中的每个速度筐中的探测信号。应用于每个速度筐中的探测信号的相应预定补偿相位向量可以包括与速度筐的速度成比例的第一分量，以及用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量。在一个示例中，将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐的第k个速度筐中的探测信号包括将该MIMO周期集合的第p个MIMO周期的二维多普勒傅立叶变换的输出的第k个速度筐中的探测信号乘以其中φ0和φ1是恒定值，-φ0kp可以用于补偿第一类残余相位，-φ1p可用于补偿第二类残余相位。在一些实施例中，多普勒处理系统可以在将相应预定补偿相位向量应用于多个速度筐中的每个速度筐中的探测信号之后，对该MIMO周期集合的二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均，以生成距离多普勒图。
图14是计算机系统1400的实施例的框图，该计算机系统1400可以全部或部分地用于提供在此实施例中描述的一个或多个处理系统的功能(例如，多普勒FFT单元230、互相关单元1112-1至1112-N、多普勒FFT单元1114和运动补偿引擎1122-1、1122-2、……和1122-N)。应当注意，图14仅意在提供各种组件的概括说明，其中的任何一个或全部都可以适当地使用。因此，图14宽泛地示出了如何以相对分离或相对更集成的方式实现各个系统元件。此外，可以注意到，图14所示的组件可以局限于单个设备和/或分布在各种联网设备中，这些联网设备可以设置在不同的地理位置。
计算机系统1400被示为包括可以经由总线1405电耦接的硬件元件(或者可以以其他方式适当地通信)。硬件元件可以包括处理单元1410，其可以包括但不限于一个或多个通用处理器、一个或多个专用处理器(诸如数字信号处理芯片、图形加速处理器等)和/或其他处理结构，其可以被配置为执行这里描述的一个或多个方法。计算机系统1400还可以包括一个或多个输入设备1415，其可以包括但不限于鼠标、键盘、相机、麦克风等；以及一个或多个输出设备1420，其可以包括但不限于显示设备、打印机等。
计算机系统1400可以进一步包括(和/或与之通信)一个或多个非暂时性存储设备1425，其可以包括但不限于本地和/或网络可访问的存储设备，和/或可以包括但不限于磁盘驱动器、驱动器阵列、光存储设备、固态存储设备，例如RAM和/或ROM，其可以是可编程的、闪存可更新等。这种存储设备可以被配置为实现任何适当的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构等。如本文所述，这种数据存储可以包括用于存储和管理消息和/或其他信息的数据库和/或其他数据结构，所述消息和/或其他信息将经由集线器发送到一个或多个设备。
计算机系统1400还可以包括通信子系统1430，通信子系统1430可以包括由无线通信接口1433管理和控制的无线通信技术，以及有线技术(例如以太网、同轴通信、通用串行总线(USB)等)。无线通信接口1433可以经由无线天线1450发送和接收无线信号1455(例如，根据5G新无线电技术(NR)或长期演进(LTE)的信号)。因此，通信子系统1430可以包括调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组等，这可以使计算机系统1400能够在本文描述的任何或所有通信网络上与相应网络上的任何设备进行通信，包括用户设备(UE)、基站和/或其他Tx/Rx点(TRP)和/或本文描述的任何其他电子设备。因此，通信子系统1330可以用于接收和发送数据，如本文的实施例中所述。
在许多实施例中，计算机系统1400将还包括工作存储器1435，如上所述，工作存储器1435可以包括RAM或ROM。被示为位于工作存储器1435内的软件元件可以包括操作系统1440、设备驱动程序、可执行库和/或其他代码，例如一个或多个应用1445，其可以包括由各种实施例提供的计算机程序，和/或可以被设计成实现由其他实施例提供的方法和/或配置系统，如本文所述。仅作为示例，关于上述方法描述的一个或多个过程可以被实现为可由计算机(和/或计算机内的处理单元)执行的代码和/或指令；在一方面，这样的代码和/或指令可以用于配置和/或适配通用计算机(或其他设备)以根据所描述的方法执行一个或多个操作。
一组这些指令和/或代码可以存储在非暂时性计算机可读存储介质上，例如上述存储设备1425。在一些情况下，存储介质可以并入到在计算机系统中，例如计算机系统1400。在其他实施例中，存储介质可以与计算机系统(例如，诸如光盘的可移动介质)分离，和/或提供在安装包中，使得存储介质可以用于对其上存储有指令/代码的通用计算机进行编程、配置和/或适配。这些指令可以采取可由计算机系统1400执行的可执行代码的形式，和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，在编译和/或安装在计算机系统1400上时(例如，使用各种通常可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任何一种)，再采取可执行代码的形式。
对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，可根据具体要求进行实质性变更。例如，也可以使用定制的硬件，和/或特定元件可以在硬件、软件(包括便携式软件，例如小程序等)或两者中实现。此外，可以采用到诸如网络输入/输出设备的其他计算设备的连接。
参考附图，可以包括存储器的组件可以包括非暂时性机器可读介质。本文使用的术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可能参与向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以供执行。附加地或替代地，机器可读介质可以用于存储和/或携带这样的指令/代码。在许多实施中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。计算机可读介质的常见形式包括，例如，磁性和/或光学介质、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM、可编程ROM(PROM)、可擦PROM(EPROM)、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒或计算机可以从中读取指令和/或代码的任何其他介质。
本文讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以适当地省略、替换或添加各种过程或组件。例如，关于某些实施例描述的特征可以在各种其他实施例中组合。实施例的不同方面和元素可以以类似的方式组合。本文提供的附图的各种组件可以用硬件和/或软件来实现。此外，技术在发展，因此，许多元素是不将本公开的范围限制于那些特定示例的示例。
事实证明，出于通用的原因，有时将这些信号称为比特、信息、值、元素、符号、字符、变量、项、数字、标记等比较方便。然而，应该理解，所有这些或类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是方便的标签。除非特别说明，否则从上述讨论中显而易见的是，在整个说明书中，使用诸如“处理”、“计算机处理”、“计算”、“确定”、“查明”、“识别”、“关联”、“测量”、“执行”等术语的讨论是指特定装置的动作或过程，例如专用计算机或类似的专用电子计算设备。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够操纵或转换信号，通常表示为专用计算机或类似的专用电子计算设备的存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或显示设备中的物理电子量、电气量或磁量。
本文使用的术语“和”和“或”可以包括多种含义，这些含义至少部分取决于使用这些术语的上下文。通常，“或”如果用于关联一个列表，如A、B或C，意在表示A、B和C，即具有包含的意义，以及A、B或C，即具有排除的意义。此外，本文使用的术语“一个或多个”可以以单数形式用于描述任何特征、结构或特性，或者可以用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅仅是说明性示例，所要求保护的主题不限于该示例。此外，术语“至少一个”如果用于关联列表，例如A、B或C，可以被解释为表示A、B和/或C的任何组合，例如A、AB、AA、AAB、AABBCCC等。
已经描述了几个实施例，在不脱离本公开范围的情况下，可以使用各种修改、替代构造和等同物。例如，上述元件可以只是更大系统的组件，其中其他规则可以优先于或以其他方式修改各种实施例的应用。此外，在考虑上述元件之前、期间或之后，可以采取许多步骤。因此，以上描述不限制本公开的范围。
鉴于此描述，实施例可以包括特征的不同组合。以下编号条款描述了实施示例：
条款1.一种多普勒雷达系统中的运动补偿方法，所述方法包括：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；对所述发射脉冲集合的所述回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
条款2.根据条款1所述的方法，其中应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：与所述速度筐的速度成比例的第一分量；用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量；或者所述第一分量和所述第二分量两者。
条款3.根据条款1或条款2所述的方法，其中所述多普勒雷达系统包括多输入多输出(MIMO)雷达系统；所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括MIMO周期集合中发射的子脉冲集合；并且每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集。
条款4.根据条款3所述的方法，其中所述相应回波信号子集的每个回波信号对应于所述多个间距距离的相应间距距离；并且执行所述多普勒傅立叶变换包括对于所述MIMO周期集合的每个MIMO周期，对所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射的子脉冲的回波信号执行相应的二维多普勒傅立叶变换。
条款5.根据条款4所述的方法，其中对于所述多个间距距离中的每个间距距离，所述二维多普勒傅立叶变换包括对回波信号的相应一维多普勒傅立叶变换，所述回波信号对应于所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射并从所述间距距离返回的子脉冲。
条款6.根据条款5所述的方法，其中所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
条款7.根据条款6所述的方法，其中将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的第k个速度筐中的所述探测信号包括将所述MIMO周期集合的第p个MIMO周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以其中φ0和φ1是恒定值。
条款8.根据条款4-7中任一项所述的方法，还包括在将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的所述探测信号之后，对所述MIMO周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均，以生成距离多普勒图。
条款9.根据条款3-8中任一项所述的方法，还包括在执行所述多普勒傅立叶变换之前，将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关。
条款10.根据条款1-9中任一项所述的方法，其中所述多个速度筐中的所述探测信号中的探测信号指示相对于所述多普勒雷达系统具有测量速度的目标，并且其中所述目标的实际速度大于所述多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔。
条款11.一种多普勒雷达系统，包括：多普勒傅立叶变换子系统，其被配置为：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；和对所述发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及运动补偿子系统，其被配置为将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
条款12.根据条款11所述的多普勒雷达系统，其中应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：与所述速度筐的速度成比例的第一分量；用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量；或者所述第一分量和所述第二分量两者都有。
条款13.根据条款11或条款12所述的多普勒雷达系统，其中所述多普勒雷达系统包括多输入多输出(MIMO)雷达系统；所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括在MIMO周期集合中发射的子脉冲集合；并且每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集。
条款14.根据条款13所述的多普勒雷达系统，还包括天线阵列，其中所述天线阵列的每个天线或天线子阵列被配置为在所述MIMO周期集合的相应MIMO周期中发射所述子脉冲集合的相应子脉冲。
条款15.根据条款13-14中任一项所述的多普勒雷达系统，其中所述相应回波信号子集的每个回波信号对应于所述多个间距距离的相应间距距离；并且所述多普勒傅立叶变换包括对于所述MIMO周期集合的每个MIMO周期，对在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射的子脉冲的回波信号执行相应的二维多普勒傅立叶变换。
条款16.根据条款15所述的多普勒雷达系统，其中对于所述多个间距距离中的每个间距距离，所述二维多普勒傅立叶变换包括对回波信号的相应一维多普勒傅立叶变换，所述回波信号对应于在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射并从所述间距距离返回的子脉冲。
条款17.根据条款16所述的多普勒雷达系统，其中所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
条款18.根据条款17所述的多普勒雷达系统，其中所述运动补偿子系统被配置为通过将所述MIMO周期集合的第p个MIMO周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的所述探测信号，其中φ0和φ1是恒定值。
条款19.根据条款15-18中任一项所述的多普勒雷达系统，还包括图生成器，其被配置为在所述运动补偿子系统将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的所述探测信号之后，对所述MIMO周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均，以生成距离多普勒图。
条款20.根据条款13-19中任一项所述的多普勒雷达系统，还包括互相关子系统，其被配置为在所述多普勒傅立叶变换子系统执行所述多普勒傅立叶变换之前，将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关。
条款21.根据条款11-20中任一项所述的多普勒雷达系统，其中所述运动补偿子系统包括运动补偿引擎集合，所述运动补偿引擎集合中的每个运动补偿引擎被配置为将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的相应速度筐中的所述探测信号。
条款22.根据条款11-21中任一项所述的多普勒雷达系统，其中所述多个速度筐中的所述多个探测信号中的一个探测信号指示相对于所述多普勒雷达系统具有测量速度的目标，并且其中所述目标的实际速度大于所述多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔。
条款23.一种用于多普勒雷达系统中的运动补偿的设备，所述设备包括：用于对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲来接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合的部件；用于对所述发射脉冲集合的所述回波信号集合执行多普勒傅立叶变换的部件，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及用于将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号的部件。
条款24.根据条款23所述的设备，其中应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：与所述速度筐的速度成比例的第一分量；和用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量。
条款25.根据条款23-24中任一项所述的设备，其中所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括在周期集合中发射的子脉冲集合；所述设备还包括用于在所述周期集合的相应周期中发射所述子脉冲集合的相应子脉冲的部件；每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集；所述多普勒傅立叶变换包括，对于所述周期集合的每个周期，对在所述发射脉冲集合的所述周期中发射的子脉冲的回波信号进行的相应的二维多普勒傅立叶变换；并且所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
条款26.根据条款25所述的设备，其中用于将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的第k个速度筐中的所述探测信号的部件包括用于将所述周期集合的第p个周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以e-2πiφ0kp+φ1p的部件，其中φ0和φ1是恒定值。
条款27.根据条款25-26中任一项所述的设备，还包括用于对所述周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均以生成距离多普勒图的部件。
条款28.根据条款25-27中任一项所述的设备，还包括用于在所述多普勒傅立叶变换之前，将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关的部件。
条款29.一种非暂时性计算机可读介质，其上嵌有指令，所述指令当由一个或多个处理单元执行时，所述指令使得所述一个或多个处理单元执行操作，所述操作包括：对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；对所述发射脉冲集合的所述回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
条款30.根据条款29所述的非暂时性计算机可读介质，其中应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：与所述速度筐的速度成比例的第一分量；和用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量。

Claims (30)

1.一种多普勒雷达系统中的运动补偿方法，所述方法包括：
对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；
对所述发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及
将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：
与所述速度筐的速度成比例的第一分量；
用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量；或者
所述第一分量和所述第二分量两者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述多普勒雷达系统包括多输入多输出(MIMO)雷达系统；
所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括在MIMO周期集合中发射的子脉冲集合；并且
每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中的所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述相应回波信号子集的每个回波信号对应于所述多个间距距离的相应间距距离；并且
执行所述多普勒傅立叶变换包括对于所述MIMO周期集合的每个MIMO周期，对在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射的子脉冲的回波信号执行相应的二维多普勒傅立叶变换。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述多个间距距离中的每个间距距离，所述二维多普勒傅立叶变换包括对回波信号的相应一维多普勒傅立叶变换，所述回波信号对应于在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射并从所述间距距离返回的子脉冲。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的第k个速度筐中的所述探测信号包括将所述MIMO周期集合的第p个MIMO周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以其中φ0和φ1是恒定值。
8.根据权利要求书4所述的方法，还包括在将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的探测信号之后，对所述MIMO周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均，以生成距离多普勒图。
9.根据权利要求3所述的方法，还包括在执行所述多普勒傅立叶变换之前，将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个速度筐中的所述探测信号中的探测信号指示相对于所述多普勒雷达系统具有测量速度的目标，并且其中所述目标的实际速度大于所述多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔。
11.一种多普勒雷达系统，包括：
多普勒傅立叶变换子系统，其被配置为：
对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；和
对所述发射脉冲集合的回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及
运动补偿子系统，其被配置为将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
12.根据权利要求11所述的多普勒雷达系统，其中，应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：
与所述速度筐的速度成比例的第一分量；
用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量；或者
所述第一分量和所述第二分量两者。
13.根据权利要求11所述的多普勒雷达系统，其中：
所述多普勒雷达系统包括多输入多输出(MIMO)雷达系统；
所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括在MIMO周期集合中发射的子脉冲集合；并且
每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集。
14.根据权利要求13所述的多普勒雷达系统，还包括天线阵列，其中所述天线阵列的每个天线或天线子阵列被配置为在所述MIMO周期集合的相应MIMO周期中发射所述子脉冲集合的相应子脉冲。
15.根据权利要求13所述的多普勒雷达系统，其中：
所述相应回波信号子集的每个回波信号对应于所述多个间距距离的相应间距距离；并且
所述多普勒傅立叶变换包括对于所述MIMO周期集合的每个MIMO周期，对在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射的子脉冲的回波信号执行相应的二维多普勒傅立叶变换。
16.根据权利要求15所述的多普勒雷达系统，其中，对于所述多个间距距离中的每个间距距离，所述二维多普勒傅立叶变换包括对回波信号的相应一维多普勒傅立叶变换，所述回波信号对应于在所述发射脉冲集合的所述MIMO周期中发射并从所述间距距离返回的子脉冲。
17.根据权利要求16所述的多普勒雷达系统，其中，所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
18.根据权利要求17所述的多普勒雷达系统，其中，所述运动补偿子系统被配置为通过将所述MIMO周期集合的第p个MIMO周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的所述探测信号，其中φ0和φ1是恒定值。
19.根据权利要求15所述的多普勒雷达系统，还包括图生成器，其被配置为在所述运动补偿子系统将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的每个速度筐中的所述探测信号之后，对所述MIMO周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均，以生成距离多普勒图。
20.根据权利要求13所述的多普勒雷达系统，还包括互相关子系统，其被配置为在所述多普勒傅立叶变换子系统执行所述多普勒傅立叶变换之前，将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关。
21.根据权利要求11所述的多普勒雷达系统，其中，所述运动补偿子系统包括运动补偿引擎集合，所述运动补偿引擎集合中的每个运动补偿引擎被配置为将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的相应速度筐中的所述探测信号。
22.根据权利要求11所述的多普勒雷达系统，其中，所述多个速度筐中的所述探测信号中的探测信号指示相对于所述多普勒雷达系统具有测量速度的目标，并且其中所述目标的实际速度大于所述多普勒雷达系统的最大多普勒速度测量间隔。
23.一种用于多普勒雷达系统中的运动补偿的设备，所述设备包括：
用于对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲来接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合的部件；
用于对所述发射脉冲集合的所述回波信号集合执行多普勒傅立叶变换的部件，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及
用于将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号的部件。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：
与所述速度筐的速度成比例的第一分量；和
用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量。
25.根据权利要求23所述的设备，其中：
所述发射脉冲集合中的每个发射脉冲包括在周期集合中发射的子脉冲集合；
所述设备还包括用于在所述周期集合的相应周期中发射所述子脉冲集合的相应子脉冲的部件；
每个发射脉冲的所述相应回波信号集合包括所述发射脉冲中所述子脉冲集合的每个子脉冲的相应回波信号子集；
所述多普勒傅立叶变换包括，对于所述周期集合的每个周期，对在所述发射脉冲集合的所述周期中发射的子脉冲的回波信号进行的相应的二维多普勒傅立叶变换；并且
所述相应的二维多普勒傅立叶变换的输出包括多个探测信号，所述多个探测信号中的每个探测信号与距离筐集合中的距离筐和所述多个速度筐中的速度筐相关联。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，用于将所述相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐的第k个速度筐中的所述探测信号的部件包括用于将所述周期集合的第p个周期的所述二维多普勒傅立叶变换的所述输出的第k个速度筐中的探测信号乘以的部件，其中φ0和φ1是恒定值。
27.根据权利要求25所述的设备，还包括用于对所述周期集合的所述二维多普勒傅立叶变换的相位补偿输出进行平均以生成距离多普勒图的部件。
28.根据权利要求25所述的设备，还包括用于在所述多普勒傅立叶变换之前将所述相应回波信号子集的每个回波信号与所述子脉冲互相关的部件。
29.一种非暂时性计算机可读介质，其上嵌有指令，所述指令当由一个或多个处理单元执行时使得所述一个或多个处理单元执行操作，所述操作包括：
对于发射脉冲集合中的每个发射脉冲，接收从多个间距距离返回的相应回波信号集合；
对所述发射脉冲集合的所述回波信号集合执行多普勒傅立叶变换，其中所述多普勒傅立叶变换的输出包括多个速度筐中的探测信号；以及
将相应预定补偿相位向量应用于所述多个速度筐中的每个速度筐中的所述探测信号。
30.根据权利要求29所述的非暂时性计算机可读介质，其中，应用于每个速度筐中的所述探测信号的所述相应预定补偿相位向量包括：
与所述速度筐的速度成比例的第一分量；和
用于补偿与多普勒速度混叠相关联的相位补偿误差的第二分量。
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