空间分离雷达的时间同步的制作方法

背景技术：

本发明涉及空间分离雷达的时间同步。

雷达系统在许多应用中提供目标检测和跟踪能力。在某些应用中，可以共同操作多于一个的雷达。这种联合操作有助于更准确的目标跟踪。两个或多个雷达通常在空间上分离。例如，一个雷达可以将目标的跟踪移交到另一个雷达或触发另一个雷达进行的目标的检测。在示例性汽车应用中，分布式多输入多输出(mimo)雷达系统可以包括在汽车的不同部分处空间分布的多个发射和接收元件。这种类型的布置提高了角度分辨率并改进了信噪比(snr)。然而，如果雷达不同步，则两个或更多个雷达的联合操作是无效的。因此，期望提供空间分离的雷达的时间同步。

技术实现要素：

在本发明的一个示例性实施例中，同步两个雷达的方法包括从两个雷达之间的第一雷达发射线性调频第一信号；基于第一信号在第一雷达处接收第一反射，其中第一反射来自目标；从两个雷达之间的第二雷达发射线性调频第二信号；基于第二信号在第二雷达处接收第二反射，其中第二反射来自目标；对第一反射和第二反射执行快速傅立叶变换(fft)以分别获得第一频域信号和第二频域信号；将第一频域信号和第二频域信号转换为时域以分别获得第一时域信号和第二时域信号；处理第一时域信号和第二时域信号以获得第一信号和第二信号的发射时间差；以及基于时间差调整两个雷达，以同步两个雷达的后续发射。

在另一示例性实施例中，同步两个雷达的系统包括两个雷达之间的第一雷达，其配置为发射线性调频第一信号并基于第一信号从目标接收第一反射；两个雷达中的第二雷达，其配置为发射线性调频第二信号并基于第二信号从目标接收第二反射；第一控制器，其配置为对第一反射执行快速傅立叶变换(fft)以获得第一频域信号，并将第一频域信号转换为第一时域信号；以及第二控制器，其配置为对第二反射执行fft以获得第二频域信号，并将第二频域信号转换为第二时域信号，其中第一控制器或第二控制器处理第一时域信号和第二时域信号以获得时间差并基于时间差调整两个雷达以同步两个雷达的后续发射。

从以下结合附图的详细描述中，上述特征和优点以及其它特征和优点将是显而易见的。

附图说明

其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下对实施例的详细描述中，参考附图的详细描述中，其中：

图1是根据一个或多个实施例的用于同步两个雷达的示例性场景的方框图；

图2详细示出了根据一个或多个实施例的与图1所示的每个雷达相关联的发射的信号和接收的信号；以及

图3是根据一个或多个实施例的用于使用范围而不是时钟同步来同步两个雷达的处理的方框图。

具体实施方式

以下描述在性质上仅仅是举例说明，并不打算限制本发明的公开内容、应用或用途。应该认识到，在整个附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

如前所述，可以共同操作两个或更多个雷达。多个雷达的示例性应用是自主车辆和先进的安全特征。安装在同一车辆上或相近的不同车辆上的两个或多个雷达可以在时间同步时联合使用。例如，每个雷达发射线性调频信号(即，啁啾)。两个雷达的啁啾发射同步的1纳秒误差导致了距离估计的30厘米误差。在给定的雷达中，范围确定精度小于4厘米。因此，同步精度必须在100皮秒之内。

先前的同步雷达的方法包括通过同步与每个不同雷达相关联的时钟同步每个雷达的啁啾开始时间。然而，时钟同步比雷达获得的范围测量精度要低。这是因为通过插值可以进行更精确的距离估计。本文详述的系统和方法的实施例涉及基于范围测量可能比时钟同步更精确的事实来同步雷达。通过基于两个雷达确定同时接收的两个频率，可以确定每个雷达的相应脉冲持续时间内的时间，并用于估计一个雷达发射与另一个雷达发射的时间偏移。

根据本发明的示例性实施例，图1是具有两个雷达110a和110b(通常为110)的示例性场景的方框图。雷达110a包括发射部分112a、接收部分115a、低通滤波器(lpf)117a和控制器119a，并且雷达110b包括发射部分112b、接收部分115b、lpf117b和控制器119b。根据所示出的替代实施例，每个发射部分112a、112b(通常为112)可以与收发器配置中的相应接收部分115a、115b(通常为115)共享天线。控制器119a、119b(通常为119)可以由雷达110a、110b共享，并且可以执行除了其上安装有雷达110的平台的功能之外的其它功能，例如发射信号(例如，啁啾105)的生成和接收信号的处理。如前所述，雷达110a、110b可以安装在不同的平台上，并且可以无线地进行通信以共同操作。一个或多个控制器119可以包括专用集成电路(asic)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适的部件。

雷达110a发射生成由雷达110b接收的反射125-1的啁啾105-1，并且雷达110b发射产生由雷达110a接收的反射125-2的啁啾105-2。反射125-1、125-2(通常为125)都由相同的目标120产生。因此，由啁啾105-1和所得的反射125-1穿过的路径的总长度与啁啾105-2和所得的反射125-2所经过的路径的长度相同。该事实用于同步雷达110a和110b。

图2详细示出了根据一个或多个实施例的与图1所示的每个雷达相关联的发射的信号和接收的信号。图2所示的示例性啁啾105-1、105-2具有相同的频率斜率，并且为了说明的目的而呈现简化的情况。然而，只要频率斜率是已知的，则由每个雷达110发射的啁啾105不必具有相同的频率斜率。由雷达110a发射的啁啾105-1导致由雷达110a的接收器部分115a接收的反射125-1a以及由雷达110b的接收器部分115b接收的反射125-1b。因为在图1所示的示例性配置中，目标120更靠近雷达110b，所以反射125-1b在反射125-1a基于相同的发射啁啾105-1由雷达110a接收之前由雷达110b接收，如图2所示。在图2中，啁啾105-1的发射和反射125-1a的接收之间的时间被表示为ta_a，并且啁啾105-1的发射和反射125-1b的接收之间的时间被表示为ta_b。啁啾105-1和啁啾105-2的发射之间的延迟被表示为dts。如图2所示，dts的延迟对应于频差dfo。

由雷达110b发射的啁啾105-2导致由雷达110b的接收器部分115b接收的反射125-2b以及由雷达110a的接收器部分115a接收的反射125-2a。再次，由于每个雷达110到目标120的相对距离，在雷达110a接收由相同的啁啾105-2产生的反射125-2a之前雷达110b接收接收反射125-2b，如图2所示。在图2中，啁啾105-2的发射和反射125-2b的接收之间的时间被表示为tb_b，并且啁啾105-2的发射和反射125-2a的接收之间的时间被表示为tb_a。此外，啁啾105-1和啁啾105-2的发射之间的延迟被表示为dts，并且对应于频差dfo。

如参考图1所讨论的，啁啾105-1的发射和反射125-1b的接收之间的时间ta_b必须与啁啾105-2的发射和反射125-2a的接收之间的时间tb_a相同。如图2所示，

ta_b＝dts+tb_b[eq.1]

tb_a＝ta_a-dts[eq.2]

因此，由于ta_b必须等于tb_a，所以dts可以通过使等式eq.1和eq.2如下表示来确定：

如eq.3所示，一旦基于啁啾105-1和105-2的初始发射确定了ta_a和tb_b，则可以调节tb_b使得dts＝0。然而，确定ta_a和tb_b精确地呈现出寻求解决的同步挑战。因此，根据一个或多个实施例，使用范围而不是时间，如下所述。

如前所述，啁啾信号是线性调频信号，使得频率在发射期间以指定的斜率增加。根据示例性实施例，啁啾105-1由雷达110a发射，其初始频率f1_0以指定的斜率增加，并且啁啾105-2由雷达110b发射，其初始频率f2_0以相同的指定斜率增加。如前所述，斜率不一定相同，但必须是已知的。如图2所示，在由雷达110a发射啁啾105-1之后的延迟时间dts之后，啁啾105-2由雷达110b发射。因此，在啁啾105-2以初始频率f2_0发射时的啁啾105-1的频率为f1_dts。频率之间的差值如图2所示为dfo。因此，

f2_0-f1_dts＝dfo[eq.4]

基于eq.4，获得接收反射125的快速傅立叶变换(fft)，并且将结果从频率转换为时域以确定来自范围测量的dts，如下所述。

图3是根据一个或多个实施例的用于使用范围而不是时钟同步来同步两个雷达110a、110b的处理的方框图。在雷达110a处接收由雷达110a发射啁啾105-1而产生的反射125-1a。在方框310a中，进行fft处理，以获得频域信号315a中的范围信息。使用离散傅立叶变换(dft)或fft从雷达反射获得范围信息是众所周知的，这里不再详细说明。在方框320a中，将信号315a转换为时域并提供ta_a。例如，由雷达110a中的控制器119a执行反射125-1a的处理。

在雷达110b处接收由雷达110b的啁啾105-2的发射产生的反射125-2b。在方框310b中，执行fft以获得频域信号315b中的范围信息。在方框320b中，对信号315b执行频率到时间转换以获得tb_b。例如由雷达110b中的控制器119b进行方框310b、320b中的处理。与两个雷达110a、110b进行通信的控制器119a、119b或两者或不同控制器119中的一个获得ta_a和tb_b，并根据330处的eq.3进行减法和除以2。在方框330中处理的结果是dts。一旦获得了dts，就可以调整雷达110b的发射。雷达110b的发射触发不是在与雷达110a的触发时间匹配的给定触发时间发射，而是可以通过dts将雷达110a的发射触发移回以领先于雷达110b的发射触发，以确保雷达110a、110b的实际发射同步。以这种方式，每个雷达110a、110b的时钟不需要调整。相反，每个雷达110a、110b的范围确定被用于同步雷达110a、110b。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离其本质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落在应用范围内的所有实施例。