雷达角模糊度解算的制作方法

背景技术：

雷达是可检测并跟踪对象、映射表面并且映射天气模式的有用的设备。虽然雷达是用在军事和空中交通管制操作中的常见工具，但是技术进步正在使将雷达集成到电子设备中成为可能。在许多情况下，雷达可以替换笨重且昂贵的传感器(诸如相机)，并且在存在不同的环境条件(诸如低照明和雾)的情况下或者在移动或重叠目标情况下提供改进的性能。虽然使用雷达可以是有利的，但是存在与在商业设备中使用雷达相关联的许多挑战。

一个这样的问题涉及将雷达集成在消费设备中。特别地，较小的消费设备对雷达天线的设计施加限制。为了满足大小或布局约束，例如，可以使用更少的天线元件以及这些天线元件之间的更大或更小的间距。然而，这种雷达天线设计可能以角模糊度为代价，这使雷达估计目标的角位置变得有挑战性。在由于角模糊度而无法确定目标的定位的情况下，雷达的有效操作和能力显著地降低，从而令用户感到沮丧或者限制雷达可支持的应用或环境的类型。

技术实现要素：

描述了使得能实现雷达角模糊度解算的技术和装置。这些技术使得能够根据具有多个振幅峰值的空间响应来确定目标的角位置。不是仅考虑哪一个峰值有最高振幅，而是所述用于雷达角模糊度解算的技术选择强调所述空间响应中的振幅或相位差的一频率子频谱或多个频率子频谱，并且分析跨越宽视场的所述空间响应的不规则形状以确定所述目标的角位置。以这种方式，所述目标的每个角位置具有唯一符号差，雷达系统可确定并使用所述唯一符号差来解算所述角模糊度。使用这些技术，所述雷达可具有大于用于检测所述目标的反射雷达信号的中心波长的一半的天线阵列元件间距。

在下面描述的各方面包括具有频率选择器、天线阵列、数字波束形成器和角度估计器的雷达系统。所述频率选择器被配置成选择雷达信号的发射频率频谱并且使发射器使用所述发射频率频谱来发射所述雷达信号。所述天线阵列被配置成使用至少三个天线元件来接收所述雷达信号。所述数字波束形成器被配置成基于所接收到的雷达信号来生成跨越视场的空间响应，所述空间响应具有跨越所述视场的形状。所述角度估计器被配置成分析跨越所述视场的所述空间响应的形状。基于所述空间响应的形状，所述角度估计器还被配置成确定所述雷达信号的到达角度以估计反射了所述雷达信号的目标的角位置。

在下面描述的各方面还包括一种选择雷达信号的发射频率频谱的方法。所述方法还包括使用所述发射频率频谱来发射所述雷达信号并且经由所述天线阵列接收被目标反射的所述雷达信号。基于所接收到的雷达信号，生成跨越视场的空间响应。所述空间响应包括振幅响应和相位响应。此外，所述方法包括分析所述振幅响应的形状和所述相位响应的形状，以标识所述振幅响应的形状的特性和所述相位响应的形状的另一特性。所述振幅响应的形状在所述视场内具有至少两个峰值，所述至少两个峰值与角模糊度相关联。基于所述特性和所述另一特性，解算所述空间响应的视场内的所述角模糊度以确定反射了所述雷达信号的所述目标的方向。

在下面描述的各方面还包括使用频率频谱来发射雷达信号的另一方法。所述方法还包括经由天线阵列接收被目标反射的所述雷达信号。此外，所述方法包括将所述频率频谱分割成至少两个频率子频谱，并且针对所述至少两个频率子频谱生成至少两个空间响应。所述方法还包括对所述至少两个空间响应执行复相干以生成至少一个相位相干图。基于所述相位相干图，估计所述目标的角位置。

在下面描述的各方面还包括一种系统，所述系统具有用于基于天线阵列的元件间距来确定发射频率频谱的手段、用于分析空间响应的形状的手段以及用于基于所述空间响应的形状来确定反射雷达信号的到达角度的手段。

附图说明

参考以下附图描述用于使得能实现雷达角模糊度解算的装置和技术。相同的数字在整个附图中用于引用相似的特征和组件：

图1图示可在其中实现雷达角模糊度解算的示例环境。

图2-1图示用于目标检测的示例波束转向。

图2-2图示示例角模糊度。

图3图示针对目标的两个角位置的空间响应的示例振幅和相位图。

图4图示作为计算设备的一部分的示例雷达系统。

图5图示用于雷达角模糊度解算的示例单频子频谱选择。

图6图示用于雷达角模糊度解算的示例多频子频谱选择。

图7图示用于雷达角模糊度解算的示例雷达信号处理技术。

图8图示用于雷达角模糊度解算的示例复相干。

图9图示用于雷达角模糊度解算的示例方法。

图10图示具体实现基于雷达的力感测或者可以在其中实现使得能够使用基于雷达的力感测的技术的示例计算系统。

具体实施方式

概要

本文档描述用于雷达角模糊度解算的技术和设备。这些技术和设备被设计来通过解算由雷达天线的设计和雷达信号的波长产生的角模糊度来确定目标的角位置。特别地，大于波长的一半的天线阵列元件间距可显著地增加角模糊度的数目，从而使区分反射雷达信号的到达方向变得有挑战性。通常，角模糊度依赖于天线阵列元件的分布和雷达信号的中心波长(例如，对应于雷达信号的中心频率的波长)。

常规的角估计技术基于空间响应的峰值振幅来标识目标的角位置。换句话说，目标的定位是基于雷达检测到最强响应的方位角和仰角而确定的。通常，常规的雷达系统具有基于最佳波长来使角模糊度最小化的天线阵列设计(例如，小于最佳波长的一半的元件间距)。

为了进一步避免这些角模糊度，其它常规的技术约束视场，所述视场表示被认为对于目标的角位置来说可能的角度的范围。通过限制视场，常规的技术可避免具有角模糊度的模糊区，从而减少误检。然而，这减小雷达系统可监视以检测目标的角度的范围，这可显著地限制雷达系统的能力。作为示例，如果视场限于约-45度至45度之间的角度，则对于5毫米(mm)的波长和3.5毫米的元件间距(例如，元件间距为波长的70％)可避免角模糊度。因此，雷达系统可能无法检测到超过45度极限的目标。

由于约束使元件间距增加，诸如对于集成在较小电子设备中的雷达系统，角模糊度变得更普遍。这些角模糊度使多个峰值振幅存在于空间响应中，从而使常规的技术确定目标的角度变得有挑战性。在一些情况下，空间响应中的最高峰值振幅可能不对应于目标的定位。此外，多个峰值振幅可以在彼此约十分贝内，或者在雷达系统不能确信地确定是否在天线方向图的主瓣或旁瓣中检测到目标的某个其它模糊度阈值内。此外，对于能够使用宽范围的不同的中心波长来发射和接收雷达信号的宽带雷达，元件间距对于不同的中心波长中的每一个来说可能不是最佳的，从而使一些雷达信号与其它雷达信号相比更易受角模糊度影响。

不是独自考虑峰值振幅，而是用于解算雷达角模糊度的技术分析跨越视场的空间响应的形状，并且选择跨越该空间响应强调振幅或相位差的频率。通常，视场比常规的视场大并且包括模糊区，所述模糊区被用作信息源并且使得能够跨越附加角度分析振幅和相位差。通过经由这些振幅和相位差来区分不同的转向角度并且标识空间响应的形状的特征，雷达可解算角模糊度并确定目标的角位置。换句话说，用于雷达角模糊度度解算的技术使得目标能够针对不同的角位置具有唯一符号差。可经由信号处理技术、模式匹配或机器学习来确定唯一符号差。

本文档现在转向示例环境，此后描述示例装置、示例方法和示例计算系统。

示例环境

图1是可以在其中具体实现使用雷达角模糊度解算的技术和包括雷达角模糊度解算的装置的示例环境100的图示。环境100包括嵌入在计算设备104中的雷达系统102。计算设备104可以使用雷达系统102来检测用户的存在，映射用户的面部以进行认证，跟踪用户的手势以进行无触摸控制，针对具体应用跟踪一个或多个用户在计算设备104周围的移动等。雷达系统102可随着时间的推移而进一步确定用户的范围和角位置。

为了将雷达系统102集成在计算设备104内，雷达系统102内的天线元件106的布置可基于计算设备104的大小或布局约束。雷达系统102可包括至少三个天线元件106，所述至少三个天线元件106被以二维形状定位以使得雷达系统102能够确定与反射雷达信号的到达角度相关联的二维矢量(例如，以确定目标的方位角和仰角两者)。通常，天线元件106中的两个被沿着角空间的一个维度(例如，方位角或水平维度)定位，而另一天线元件106被沿着天线空间相对于两个天线元件106中的一个的另一维度(例如，仰角或垂直维度)定位。然而，雷达系统102的其它配置可包括两个天线元件106，使得方位角或仰角可由雷达系统102估计。

在图1中图示了两个示例雷达系统102。第一雷达系统102-1包括在矩形布置110内具有元件间距108-1的四个天线元件106。第二雷达系统102-2包括在三角形布置112内具有另一元件间距108-2的三个天线元件106。如本文所描述的，元件间距108是相对于相邻的天线元件106的中心而确定的。在一些情况下，元件间距108是非均匀的，诸如矩形布置110，其可以沿着矩形布置110的水平和垂直轴线具有不同的元件间距108。天线元件106的其它配置也是可能的，诸如矩形布置110中的天线元件106中的一个被去除的“l”形状配置。

对于雷达系统102被嵌入在计算设备104内的情形，元件间距例如可以介于约一毫米(mm)与五毫米之间。在元件间距108大于雷达信号的中心波长的一半(例如，大于波长的60％、波长的70％、波长的80％等)的情形下，模糊度可使雷达系统102确定目标的角位置变得有挑战性，如关于图2-1和图2-2更详细地描述的那样。

图2-1图示用于目标检测的示例波束转向。在所描绘的环境200-1中，雷达系统102通过经由数字波束形成技术使天线方向图的主瓣204转向来搜索目标202。数字波束形成使得来自雷达系统102的天线阵列中的每个接收天线元件106的响应能够被以数字方式组合以形成多个同时波束。一般地说，多个同时光束表示主瓣204的不同的转向角度206。转向角度206-1例如可包括具有方位角和仰角分量的主瓣204的二维角方向。

雷达系统102通过检测从目标202反射的雷达信号208并且确定哪个转向角度206对应于雷达信号208的到达角度来确定目标202的角位置。数字波束形成用于生成空间响应210-1，其包括针对不同的转向角度206的振幅和相位信息。在图2-1中，振幅信息在空间响应210-1中经由不同的阴影示出。较暗的阴影指示较高的振幅而较浅的阴影指示较低的振幅。假定最高振幅表示目标202的角位置，转向角度206-1被示出成跨越视场212(例如，转向角度206的范围)具有最高振幅。然而，如图2-2中所示，角模糊度使得最高峰值振幅不总是表示目标202的角位置，或者多个峰值可以使确定哪个方向对应于目标202的定位以及在视场212中是否存在一个目标202或多个目标202变得有挑战性。

图2-2图示示例角模糊度。尽管在图2-1中的200-1的环境中未示出，但是天线方向图具有可针对不同的转向角度206被指向目标202的附加不希望有的瓣。如环境200-2中所示，这些不希望有的瓣包括至少一个旁瓣214或至少一个栅瓣。通常，旁瓣214具有低于主瓣204的振幅响应，并且作为一种类型的旁瓣214的栅瓣在相对接近主瓣204具有振幅响应。虽然常规的技术可以设计天线阵列的特性以增加主瓣204与旁瓣214之间的振幅差或者减少视场212内的栅瓣的数目，但是这些技术在雷达系统102被集成在较小的计算设备104内的情况下可能不是可能的。

如环境200-2中所示，如果主瓣204在另一方向上远离目标202转向，诸如通过转向角度206-2转向，则旁瓣214-1变得被无意地指向目标202。因此，结果得到的空间响应210-2在视场212内有多个峰值振幅；如图2-1中的所示一个在转向角度206-1，而另一个在转向角度206-2。假定在这两个转向角度206下的振幅是相对类似的，常规的技术不能区分目标202被定位在转向角度206-1还是转向角度206-2(例如，两个转向角度206之间的角度差不足用于确定目标202的角位置)。这可进一步导致常规的雷达系统102错误地确定在环境中存在附加目标(例如，引起误检)或者使雷达系统102将目标202的位置标识为对应于不正确的转向角度206(例如，转向角度206-2)。尽管在图2-2中旁瓣214-1被描述为引起角模糊度，但是栅瓣也可引起角模糊度。

因为多个转向角度206对于单个目标202可具有大振幅，所以确定响应中的哪个对应于目标202是雷达角模糊度解算解决的挑战。不是仅考虑哪个峰值有最高振幅，而是用于解算雷达角模糊度的技术分析跨越视场212的空间响应210的形状。在这种情况下，视场212包括模糊区以使得能够跨越附加角度考虑振幅或相位差。在针对5毫米(mm)的中心波长和3.5mm的元件间距考虑前一个示例时，视场212可包括超过-45度和45度的角度，诸如介于约-90度至90度之间的角度，或高达约-180度和180度。也可跨越一个或多个方向(例如，方位角和/或仰角)应用上述角度范围。关于图3进一步说明分析空间响应210的形状以估计目标202的角位置。

图3图示针对目标202的两个角位置的空间响应210的示例振幅和相位图。振幅图302(例如，振幅响应)和相位图304(例如，相位响应)分别描绘针对目标的不同的角位置和针对不同的转向角度206可能发生的振幅和相位差。第一振幅响应306-1和第一相位响应308-1是针对定位在第一角位置310-1处的目标202而示出的。同样地，第二振幅响应308-1和第二相位响应308-2是针对定位在第二角位置310-2的目标202而示出的。在此示例中，跨越介于-180度与180度之间的角度考虑这些差。

如振幅图302中所示，对于两个角位置310存在一个模糊区。在此示例中，第一振幅响应306-1(经由实线示出)在第一角位置310-1处有最高峰值而在第二角位置310-2处有较小的峰值。虽然最高峰值对应于目标202的实际位置，但是较小的峰值使角位置310模糊。相比之下，第二振幅响应306-2(经由虚线示出)在第二角位置310-2处有较小的峰值而在第一角位置310-1处有较高的峰值。在这种情况下，较小的峰值对应于目标的定位。这两个振幅响应306图示可通过分析振幅响应306的形状方面的细微差异来解决的不同的角模糊度。形状的特性可包括例如滚降、峰值或零值(null)宽度、峰值或零值的角定位和/或峰值和零值的高度或深度。通常，在振幅响应的导数为零的位置发生峰值和零值。形状的特性还可与旁瓣相关联，所述旁瓣表示在视场内振幅比最高峰值小的另一峰值。还可考虑附加形状特性，诸如对称性或缺少对称性。可在相位图304中分析类似的形状特性。相位响应308-1和308-2的形状可提供用于区分目标202的实际位置的附加信息。基于这些分析的形状，可确定目标202的角位置。在图3的振幅图302和相位图304中标识了峰值和零值中的一些。

更详细地，考虑图4，图4图示作为计算设备104的一部分的雷达系统102。计算设备104用包括以下各项的各种非限制性示例设备来图示：台式计算机104-1、平板104-2、膝上型电脑104-3、智能电话104-4、计算手表104-5、计算眼镜104-6、游戏系统104-7、微波炉104-8和车辆104-9。也可以使用其它设备，诸如电视、无人机、触控板、绘图板、上网本、电子阅读器、家庭自动化和控制系统以及其它家用器具。注意的是，计算设备104可以是可穿戴的、非可穿戴的但移动的或相对不移动的(例如，台式机和器具)。

雷达系统102可被用作独立雷达系统或者与许多不同的计算设备104或外围设备一起使用，或者嵌入在许多不同的计算设备104或外围设备中，诸如在控制家用器具和系统的控制面板中、在汽车中以控制内部功能(例如，音量、巡航控制或甚至汽车的驾驶)，或者作为便携式计算机的控制膝上型电脑上的计算应用的附件。

计算设备104包括一个或多个计算机处理器402和计算机可读介质404，所述计算机可读介质404包括存储器介质和存储介质。作为计算机可读指令具体实现在计算机可读介质404上的应用和/或操作系统(未示出)可由计算机处理器402执行以提供本文描述的功能性中的一些。计算机可读介质404还包括基于雷达的应用406，所述基于雷达的应用406使用由雷达系统102生成的雷达数据来执行功能，诸如基于手势的控制、面部映射或用户认证。

计算设备104还可以包括用于通过有线、无线或光网络传送数据的网络接口408。例如，网络接口408可以通过局域网(lan)、无线局域网(wlan)、个域网(pan)、有线局域网(wan)、内部网、因特网、对等网络、点对点网络、网状网络等传送数据。计算设备104还可以包括显示器(未示出)。

雷达系统102包括用于将雷达数据发射到远程设备的通信接口410，尽管这在雷达系统102被集成在计算设备104内时不必使用。通常，通过通信接口410提供的雷达数据采用可由基于雷达的应用406使用的格式。

雷达系统102还包括至少一个天线阵列412和至少一个收发器414以发射和接收雷达信号208。天线阵列412包括至少三个天线元件106，如关于图1所描述的。在一些情况下，天线元件106的一部分可被专用于发射雷达信号208，而天线元件106的另一部分可被专用于接收雷达信号208。在其它情况下，天线元件106可被用于发射和接收两者。与接收雷达信号的天线元件106相关联的元件间距108可以小于、大于或等于雷达信号的中心波长的一半。经由天线阵列412，雷达系统102可形成转向的或未转向的、宽的或窄的或者成形的(例如，半球、立方体、扇形、圆锥、圆柱)的波束。可使用模拟或数字波束形成技术来实现转向和成形。

雷达系统102可被配置用于连续波或脉冲雷达操作。可使用各种调制，包括线性频率调制、阶跃频率调制和相位调制。雷达系统102可被配置成发射1ghz至400ghz范围、4ghz至100ghz范围及较窄的频带(诸如57ghz至63ghz)中的微波辐射。通常，雷达系统102的操作与频率的范围(例如，频率频谱)相关联，所述范围的一部分可以被用于基于在频率频谱内的中心频率和带宽来发射雷达信号208。

雷达系统102还可以包括一个或多个系统处理器416和系统介质418(例如，一个或多个计算机可读存储介质)。系统介质418包括频率选择器420、数字波束形成器422和角度估计器424，这些可至少部分地实现雷达角模糊度解算。

频率选择器420选择用于发射雷达信号208的频率频谱的部分(例如，包括中心频率和带宽的频率子频谱)。在一些情况下，基于元件间距108来选择频率频谱的部分，以与另一频率子频谱相比较增加至少两个不同的转向角度206之间的振幅和相位差。换句话说，频率选择器420使得能够通过确定使目标202的不同的角位置存在唯一空间响应的频率的范围来解算角模糊度。实际上，由频率选择器420所选择的频率跨越空间响应的至少一部分增强并强调该差。关于图5和图6讨论两种示例频率选择技术：单频子频谱选择和多频子频谱选择。

图5图示用于雷达角模糊度解算的示例单频子频谱选择。通常，雷达系统102具有频率频谱502(例如，范围的频率)，其限制用于发射雷达信号208的可用的中心频率和带宽。可将频率频谱502划分成多个子频谱504，诸如子频谱504-1、504-2、504-3、504-4和504-m，其中变量“m”表示正标量数。子频谱504可具有相同或不同的带宽，诸如500兆赫兹(mhz)、一吉赫兹(ghz)、两吉赫兹等的带宽。

对于单频子频谱选择，频率选择器420选取频率子频谱504中的一个用于发射雷达信号208。因为角模糊度取决于雷达信号208的中心波长和天线阵列412的元件间距108，所以可确定频率子频谱504，使得频率子频谱504的中心频率通过减小旁瓣214和栅瓣的数目或振幅来减小角模糊度。在一些情况下，可基于存储在雷达系统102的系统介质418或计算设备104的计算机可读介质404中的已知元件间距108来选取中心频率。

作为示例，频率子频谱504-2、504-3和504-4可以分别包括介于约57ghz和59ghz、59ghz和61ghz、61ghz和63ghz之间的频率。假定元件间距108是约3.5mm，频率选择器420可确定与频率子频谱504-3相比较频率子频谱504-2和504-4可减小旁瓣的振幅。旁瓣的振幅可以减小例如0.5分贝、一分贝或更多。因此，频率子频谱504-2和504-4使用用于雷达角模糊度解算的技术来使得转向角度206-1、206-2、206-3和206-4是不模糊的。相比之下，频率子频谱504-3在这些转向角度之间是模糊的，并且因此，未被频率选择器420选择。

图6图示用于雷达角模糊度解算的示例多频子频谱选择。多频子频谱选择使得能够针对不同的频率子频谱实现角模糊度的不同分布。虽然角模糊度的形状和特性可以改变，但是与目标202相关联的主峰值在不同的频率子频谱中的每一个中保持具有类似的形状。

对于多频子频谱选择，频率选择器420选取至少两个频率子频谱504用于发射雷达信号208。在这种情形下，为多频子频谱选择所选择的频率子频谱504具有相同的带宽以用于相干。可使用单个雷达信号208或多个雷达信号208来同时地发射或者在时间上分离多频子频谱504。在图6中描绘了三个示例多频子频谱选择602、604和606。

频率选择602包括三个连续的频率子频谱504-2、504-3和504-4。在这种情况下，连续的频率子频谱选择使得能够利用包含三个连续的频率子频谱504的带宽发射一个雷达信号208。在接收到反射雷达信号208时，可根据不同的频率子频谱504来分割空间响应210。

与频率选择602对比，频率选择604包括三个非连续的频率子频谱504-1、504-3和504-m。非连续的频率子频谱504使得能实现所选择的频率子频谱504之间的进一步分离，这可进一步强调不同的转向角度206之间的振幅和相位差。一般地说，频率子频谱504相对于彼此分离得越远，雷达系统102越容易解算角模糊度。

另一频率选择606还被示出成指示两个频率子频谱(诸如频率子频谱504-2和504-4)可以被频率选择器420选择。这对于期望减小计算的数目或者不要求通过选择另一频率子频谱504提供的附加信息的情形来说是有益的。如图6中所示，频率子频谱的任何组合可被用于多频子频谱选择。使用这些频率子频谱504，相位相干图被生成并用于估计目标202的角位置，如关于图8更详细地描述的。

返回到图6，在频率选择器420使收发器414使用所选择的频率子频谱504来发射雷达信号208之后，天线阵列412的天线元件106接收雷达信号208，所述雷达信号208被目标202反射。如图7中所示，系统处理器316处理来自天线元件106的响应以检测目标202并且确定目标202的角位置。

图7图示用于雷达角模糊度解算的示例雷达信号处理技术。系统处理器316产生原始数据702，所述原始数据702表示来自天线阵列412的用于接收雷达信号208的天线元件106中的每一个的数字响应。通常，通过单独的接收信道来处理来自天线元件106中的每一个的响应，所述单独的接收信道通过图7中的n个信道来表示，其中“n”表示正标量值。原始数据702包含跨越一时间段且针对与雷达信号208相关联的不同波数的数字信息(例如，同相和正交数据)，如通过原始数据702-1所示的，所述原始数据702-1与n个信道中的一个相关联。系统处理器416对原始数据702执行快速傅立叶变换(fft)以生成预处理数据704。预处理数据704包括跨越所述时间段且针对不同的范围(例如，范围区间)的数字信息，如通过预处理数据704-1所示的，所述预处理数据704-1与n个信道中的一个相关联。

图4的数字波束形成器422接收预处理的数据404并生成空间响应210。空间响应210包括振幅和相位信息，其示例被图示在图2-1、图2-2和图3中。空间响应包括空间响应子集706-0至706-k，其包括针对不同的时间间隔(诸如时间t0和时间tk)的一组空间响应210。在这种情况下，“k”表示正标量值。

空间响应子集706内的每个空间响应210包含针对一组方位角、仰角和范围的数字信息。方位角和元件的集合表示通过数字波束形成器422形成不同的转向角度或波束的视场212。用于雷达角模糊度解算的技术可与任何数目的波束一起使用。作为示例，数字波束形成器422可生成约2000个波束、4000个波束、6000个波束等。

图4的角度估计器424接收空间响应210并且通过分析跨越视场212的空间响应210的形状来估计目标202的角位置。在一些方面中，角度估计器424可使用信号处理技术、模式匹配技术或机器学习来确定雷达信号208的到达角度。示例信号处理技术可利用算法来分析空间响应210的形状并且确定指示目标202方向的差。通常，分析空间响应210的形状确定形状的一个或多个特性，诸如峰值滚降、零值形状、与峰值或零值相关联的角度或不对称形式。可基于除最大振幅以外的一个振幅(例如，与较小的峰值或另一零值相关联的振幅)、至少两个振幅(其中的任何一个可以或者可以不与最大振幅相关联(例如，以确定与峰值或零值的宽度相关联的斜率))、相位、振幅和相位两者等，来确定这些特性。替换地，示例模式匹配技术可以将空间响应210的特性与存储在雷达系统102的系统介质418或计算设备104的计算机可读介质404中的预先确定的模式或先前生成的空间响应210相比较。示例机器学习技术可评估随着时间的推移而在空间响应210中发生的变化。基于这些变化，机器学习可检测移动目标202并记录信息以便在所标识的目标202的角度下检测将来的目标。为了降低机器学习的复杂性，可为机器学习提供空间响应的一部分以减少计算的数目。所述部分例如可基于与其它范围相比较包括最大振幅响应的范围切片。如果通过频率选择器420选取了多频子频谱选择，则角度估计器424可执行复相干，如关于图8所描述的，以基于在针对不同的频率子频谱的角模糊度的形状方面出现的差异来标识目标202的位置。

图8图示用于雷达角模糊度解算的复相干。假定图6的频率选择602被频率选择器420选取，数字波束形成器422处理频率子频谱504-2、504-3和504-4中的每一个以分别生成空间响应210-1、210-2和210-3。使用这些空间响应210，角度估计器424执行复相干以生成相位相干图802-1、802-2和802-3。相位相干图802包含在成对的波束形成重建之间的复相干(例如，干涉图)的相位信息。由于不同的频率子频谱504，角度估计器424可使用相位相干图802来确定目标202的位置，因为与目标202相关联的空间响应210的一部分通常在不同的频率子频谱中的每一个中保持具有类似的形状，同时角模糊度的形状可不同。

根据等式1来计算相位信息：

其中，sn表示由天线元件“n”接收的信号，e{}表示期望值估计，并且“*”表示复共轭。

如通过图8中的箭头所示的，相位相干图802-1、802-2和802-3分别使用与频率子频谱504-2和504-3、频率子频谱504-2和504-4以及频率子频谱504-3和504-4相关联的空间响应210来计算。通常，视场212内的每一可能的目标位置有唯一相位相干图802，其可由角度估计器424标识。

示例方法

图9描绘用于雷达角模糊度解算的示例方法900。方法900被示出为被执行但不一定限于在本文中示出操作的次序或组合的一组操作(或行为)。另外，可以重复、组合、重组或者链接这些操作中的一个或多个中的任一个以提供各种各样的附加和/或替代方法。在以下讨论的部分中，可以参考仅作为示例进行参考的图1、图2-1和图2-2的环境100、200-1和200-2以及图4中详述的实体。这些技术不限于由在一个设备上操作的一个实体或多个实体执行。

在902处，选择雷达信号的发射频率频谱。例如，发射频率频谱可以包括雷达系统102的频率频谱502内的频率子频谱504。发射频率频谱可以具有大于、小于或等于天线阵列的元件间距的两倍的中心波长。示例波长可以是元件间距108的约50％、75％、110％、120％、150％或200％。假定元件间距108是约3.5mm，发射频率频谱可以包括介于具有约5.3mm与4.8mm之间的相应波长的约57ghz和62ghz之间的频率。频率选择器420可基于天线阵列412的天线元件106的元件间距108来进一步确定雷达信号208的发射频率频谱。可以选取发射频率频谱以增强并强调与目标202的不同定位或不同转向角度206相关联的振幅或相位差。发射频率频谱还可以包括至少一个频率或一系列频率，诸如用于频率调制的那些频率。发射频率频谱可进一步包括被单独地、同时地或者作为一个连续的频率子频谱发射的多频子频谱504。

在904处，使用发射频率频谱来发射雷达信号。例如，频率选择器420可使收发器414发射雷达信号208。

在906处，经由天线阵列接收被目标反射的雷达信号。例如，天线阵列412接收图2-1和图2-2中所示的被目标202反射的雷达信号208。天线阵列412可包括至少三个天线元件106，如图1中所示。

在908处，基于所接收的雷达信号来生成跨越视场的空间响应。该空间响应包括振幅响应和相位响应。数字波束形成器422例如可生成空间响应210，所述空间响应210包含针对不同转向角度206、范围区间和时间间隔的振幅和相位信息。在图2-1、图2-2、图3、图7和图8中描述了示例空间响应210或空间响应210的部分。

在910处，分析振幅响应的形状和相位响应的形状，以标识振幅响应的形状的特性和相位响应的形状的另一特性。振幅响应的形状具有在视场内与角模糊度相关联的至少两个峰值。振幅响应或相位响应的特性可以包括与在视场内跨越一个或多个角度的峰值、零值或旁瓣的形状相关联的一个或多个振幅或相位。示例形状特性可包括斜率(例如，导数)、高度或深度、宽度和不对称形式等。基于至少两个峰值具有在模糊度阈值内(诸如小于约十分贝)的振幅差，该至少两个峰值可以与角模糊度相关联。

在912处，基于所述特性和另一特性来解算角模糊度以确定反射了雷达信号的目标的方向。这些特性例如可通过由角度估计器424实现的信号处理算法、模式匹配技术或机器学习技术使用来解算角模糊度。通常，空间响应210的发射频率频谱和形状使得目标202能够在不同的方向具有唯一符号差，从而使得雷达系统102能够解算角模糊度并且估计目标202的角位置。所确定的目标的方向然后可由基于雷达的应用406使用来跟踪用户的手势，检测接近的障碍物，映射用户的面部以进行认证等。

示例计算系统

图10图示示例计算系统1000的各种组件，所述示例计算系统1000可作为参考先前的图1和图4所描述的任何类型的客户端、服务器和/或计算设备被实现来实现雷达角模糊度解算。

计算系统1000包括通信设备1002，所述通信设备1002使得能实现设备数据1004(例如，接收到的数据、正在接收的数据、计划广播的数据、数据的数据分组)的有线和/或无线通信。设备数据1004或其它设备内容可包括设备的配置设定、存储在设备上的媒体内容和/或与设备的用户相关联的信息。存储在计算系统1000上的媒体内容可包括任何类型的音频、视频和/或图像数据。计算系统1000包括可用来接收任何类型的数据、媒体内容和/或输入的一个或多个数据输入1006，诸如人类发言、基于雷达的应用406、用于角度估计的预先确定的空间响应或有关计算系统1000内的雷达系统102的元件间距108的信息、用户可选的输入(显式的或隐式的)、消息、音乐、电视媒体内容、录制视频内容以及从任何内容和/或数据源接收的任何其它类型的音频、视频和/或图像数据。

计算系统1000还包括通信接口1008，所述通信接口1008可作为串行和/或并行接口、无线接口、任何类型的网络接口、调制解调器中的任何一个或多个并且作为任何其它类型的通信接口被实现。通信接口1008提供计算系统1000与通信网络之间的连接和/或通信链路，通过所述通信网络其它电子、计算和通信设备与计算系统1000一起传送数据。

计算系统1000包括一个或多个处理器1010(例如，微处理器、控制器等中的任一个)，其处理各种计算机可执行指令以控制计算系统1000的操作并且使得能实现用于雷达角模糊度解算或者可在其中具体实现雷达角模糊度解算的技术。替换地或此外，计算系统1000可用连同通常在1012处标识的处理和控制电路一起实现的硬件、固件或固定逻辑电路中的任何一个或组合来实现。尽管未示出，但是计算系统1000可包括耦合设备内的各种组件的系统总线或数据转移系统。系统总线可包括不同的总线结构中的任何一种或组合，所述不同的总线结构诸如存储器总线或存储器控制器、外围总线、通用串行总线和/或利用多种总线架构中的任一种的处理器或本地总线。

计算系统1000还包括计算机可读介质1014，诸如使得能实现持久和/或非暂时性数据存储(即，与仅信号传输形成对比)的一个或多个存储设备，其示例包括随机存取存储器(ram)、非易失性存储器(例如，只读存储器(rom)、闪速存储器、eprom、eeprom等中的任何一个或多个)和磁盘存储设备。磁盘存储设备可以作为任何类型的磁或光学存储设备(诸如硬盘驱动器、可记录和/或可重写紧致盘(cd)、任何类型的数字通用盘(dvd)等)被实现。计算系统1000还可包括大容量存储介质设备(存储介质)1016。

计算机可读介质1014提供用于存储设备数据1004以及各种设备应用1018和与计算系统1000的操作方面有关的任何其它类型的信息和/或数据的数据存储机制。操作系统1020可作为计算机应用与计算机可读介质1014一起被维护并在处理器1010上执行。设备应用1018可以包括设备管理器，诸如任何形式的控制应用、软件应用、信号处理和控制模块、为特定设备本机的代码、用于特定设备的硬件抽象层等。

设备应用1018还可以包括用于实现雷达角模糊度解算的系统组件、引擎或管理器。在此示例中，设备应用1018包括频率选择器420、数字波束形成器422和角度估计器424。

结论

尽管已用特定于特征和/或方法的语言描述了使用雷达角模糊度解算的技术以及包括雷达角模糊度解算的装置，但是应当理解的是，所附权利要求的主题不一定限于所描述的具体特征或方法。相反，具体特征和方法作为雷达角模糊度解算的示例实施方式被公开。