速度测量方法、多输入多输出雷达和可移动平台与流程

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种速度测量方法、多输入多输出雷达和可移动平台。

背景技术：

毫米波雷达是工作在毫米波波段的探测雷达，它可以在全天时、全天候条件下获取目标的距离、速度及角度等信息。毫米波雷达目前在车辆主动及被动安全驾驶中的应用越来越广泛，也出现了多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)体制的毫米波雷达。多输入多输出雷达通过少量的收发天线获取多于收发天线数目的通道数据，拓展了天线等效孔径，带来了雷达测角精度的提升。

其中，时分多输入多输出雷达在时间上控制发射天线的工作状态。由于时分多输入多输出雷达占用了时间资源，导致雷达的测速范围受限。为了拓展雷达的测速范围，通常在不同的时间发送不同的信号波形，通过速度解模糊的方法获取目标的准确速度。但是，不同的信号波形增加了系统复杂度，而且，不同的信号波形也占用了更多时间，造成雷达帧率下降。

技术实现要素：

本发明提供一种速度测量方法、多输入多输出雷达和可移动平台，在实现速度测量时，降低了系统复杂度，提升了雷达的帧率。

第一方面，本发明提供一种速度测量方法，应用于多输入多输出雷达，所述方法包括：

获取目标的第一角度、第二角度和第一速度；其中，所述第一角度是根据与所述多输入多输出雷达在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定的，所述第二角度是根据与所述多输入多输出雷达在第二时刻发送的信号对应的第二接收信号确定的，所述在第一时刻发送的信号和所述在第二时刻发送的信号相同；

根据所述第一速度对所述第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号；

根据所述第一接收信号和所述第三接收信号确定所述目标的第三角度；

根据所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第一速度，确定所述目标的目标速度。

第二方面，本发明提供一种多输入多输出雷达，包括：天线、存储器和处理器；

所述天线，用于发送和接收信号；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序，具体用于：

获取目标的第一角度、第二角度和第一速度；其中，所述第一角度是根据所述天线接收到的与所述多输入多输出雷达在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定的，所述第二角度是根据所述天线接收到的与所述多输入多输出雷达在第二时刻发送的信号对应的第二接收信号确定的，所述在第一时刻发送的信号和所述在第二时刻发送的信号相同；

根据所述第一速度对所述第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号；

根据所述第一接收信号和所述第三接收信号确定所述目标的第三角度；

根据所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第一速度，确定所述目标的目标速度。

第三方面，本发明提供一种可移动平台，包括：本发明第二方面提供的多输入多输出雷达。

第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，所述存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序在执行时实现如第一方面提供的方法。

本发明提供一种速度测量方法、多输入多输出雷达和可移动平台，多输入多输出雷达可以根据在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定目标的第一角度，根据在第二时刻发送的信号对应的第一接收信号确定目标的第二角度，并检测获取目标的第一速度。并且，根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号，根据第一接收信号和第三接收信号确定目标的第三角度，根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，确定目标的目标速度。由于多输入多输出雷达发送相同的信号，且基于相位补偿的结果获得目标的速度，在获得目标的准确速度的基础上，降低了系统复杂度，提升了雷达的帧率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用的一种应用场景的示意图；

图2为本发明适用的一种多输入多输出雷达的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种速度测量方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的多输入多输出雷达发送的信号的波形图；

图5为本发明实施例提供的另一种速度测量方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的多输入多输出雷达的结构示意图。

具体实施方式

本发明可以应用于任何需要对物体的速度进行检测的领域。例如，应用于自动驾驶、辅助驾驶、安全驾驶等智能驾驶领域，可以在道路场景中对车辆、行人等障碍物进行检测。又例如，可以应用于无人机领域，可以在无人机飞行场景中对障碍物进行检测。再例如，可以应用于安防领域，对进入指定区域的物体进行检测。

示例性的，图1为本发明适用的一种应用场景的示意图。如图1所示，智能驾驶车辆包括雷达(未示出)。智能驾驶车辆在行驶过程中，雷达可以对前方车道的物体(如落石、遗撒物、枯枝、行人、车辆等)进行识别和检测，获得物体的距离、速度和角度中的至少一项信息，并根据这些检测信息来规划智能驾驶的状态，例如，变道、减速或者停车等。

其中，所述雷达可以为多输入多输出雷达。本发明对多输入多输出雷达的具体结构不做限定，对发射天线和接收天线的数量不做限定。示例性的，如图2所示，一种多输入多输出雷达可以包括2个发射天线和4个接收天线。其中，tx代表发射天线，2个发射天线标记为tx1～tx2。rx代表接收天线，4个接收天线标记为rx1～rx4。示例性的，雷达发送和接收信号的一种实现方式为：在时刻1，发射天线tx1工作，发射信号1。相应的，接收天线rx1～rx4可以分别接收信号1经反射后的信号。在时刻2，发射天线tx2工作，发射信号2。相应的，接收天线rx1～rx4可以分别接收信号2经反射后的信号。这样，联合2个发射天线tx1～tx2和4个接收天线rx1～rx4，该多输入多输出雷达可以等效成1个发射天线和8个接收天线形成的8个虚拟通道，接收天线的孔径明显增大，改善了雷达的角度分辨性能。

本发明提供的速度测量方法，基于多输入多输出体制的雷达，通过发送相同的信号可以检测获得目标的准确速度，降低了系统复杂度，提升了雷达帧率。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

需要说明的是，为了便于清楚描述本发明的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，在本发明各个实施例中，多输入多输出雷达有时也简称为雷达，具有相同的含义。

图3为本发明实施例提供的一种速度测量方法的流程图。本实施例提供的速度测量方法，可以应用于多输入多输出雷达。如图3所示，本实施例提供的速度测量方法，可以包括：

s301、获取目标的第一角度、第二角度和第一速度。

其中，第一角度是根据与多输入多输出雷达在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定的，第二角度是根据与多输入多输出雷达在第二时刻发送的信号对应的第二接收信号确定的，在第一时刻发送的信号和在第二时刻发送的信号相同。

具体的，多输入多输出雷达可以根据接收到的信号获取目标的角度和速度。雷达的结构不同、型号不同，采用的通信频段不同，其获取目标的角度和速度的原理可以不同，本实施例对此不作限定。其中，目标的角度和速度可以是目标相对于参照物的角度和速度，本实施例对于参照物不做限定。例如，参照物可以为雷达本身或者设置有雷达的智能车辆、无人机等。在不同的应用场景中，目标可以不同。例如，在智能驾驶场景中，目标可以包括但不限于车辆和行人。

在本实施例中，多输入多输出雷达在第一时刻和第二时刻发送的信号相同。由于发送的信号相同，因此降低了系统波形设计的复杂度。第一时刻发送的信号经目标反射后，所述雷达接收到的信号可以称为第一接收信号。雷达根据第一接收信号确定的目标的角度可以称为第一角度。相似的，第二时刻发送的信号经目标反射后，所述雷达接收到的信号可以称为第二接收信号。雷达根据第二接收信号确定的目标的角度可以称为第二角度。同时，雷达可以获取目标的速度，称为第一速度。

可选的，第一速度可以为根据第一接收信号确定的或者根据第二接收信号确定的。通常，第一时刻与第二时刻之间的时间间隔非常短，目标在第一时刻和第二时刻的速度变化较小。因此，第一速度可以为根据第一接收信号确定的目标的速度，或者可以为根据第二接收信号确定的目标的速度，提升了算法的灵活性。

需要说明的是，本实施例对于第一时刻和第二时刻的前后顺序不做限定。为了便于说明，在本发明各实施例中，以第一时刻在第二时刻之前为例进行说明。

需要说明的是，本实施例对于多输入多输出雷达在第一时刻和第二时刻发送的信号的类型不做限定。

可选的，在第一时刻发送的信号和在第二时刻发送的信号均为调频连续波信号。其中，连续波信号是指信号以连续方式输出而不是以脉冲方式输出。调频连续波信号是指频率经过调制的连续输出的信号。频率经过调制后，频率可以随时间按照一定的规律变化。需要说明的是，本实施例对于波形的具体形态和频率调制的方式不做限定。

示例性的，图4示出了多输入多输出雷达发射的一种信号的时间频率示意图。在图4中，实线可以表示雷达在第一时刻发送的信号，虚线可以表示雷达在第二时刻发送的信号。信号的重复周期为t。

可选的，多输入多输出雷达包括第一发射天线和第二发射天线，在第一时刻发送的信号为通过第一发射天线发送的信号，在第二时刻发送的信号为通过第二发射天线发送的信号。

结合图2和图4进行示例性说明。在图2中，实线可以表示雷达通过发射天线tx1在第一时刻发送的信号，虚线表示雷达通过发射天线tx2在第二时刻发送的信号。对于发射天线tx1和tx2来说，信号的重复周期变更为2t。

s302、根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号。

具体的，在第二时刻发送的信号相比于在第一时刻发送的信号，晚了一个周期。对于运动的目标来说，在一个周期t内，运动的距离为vt，v为所述目标的运动速度。在一个周期t内，电磁波传输的路径差为2vt，c为电磁波的传输速度。这样，由于目标的运动造成的相位差为：

其中，λ为发射信号的波长，π为圆周率。

为了提升多输入多输出雷达的联合多通道测角性能，需要对与第二时刻发送的信号对应的第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号。需要说明的是，雷达的结构不同、型号不同，采用的通信频段不同，则进行相位补偿的原理可以不同，本实施例对此不作限定。

s303、根据第一接收信号和第三接收信号确定目标的第三角度。

s304、根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，确定目标的目标速度。

具体的，根据第一接收信号以及经过相位补偿后的第三接收信号进行联合处理，获取目标的第三角度。然后，根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，最终确定目标的速度，所述速度也可以称为目标速度。

可见，本实施例提供的速度测量方法，多输入多输出雷达在不同的时刻发送相同的信号，根据接收到的信号以及进行相位补偿后的接收信号，可以分别获得目标的三个角度，基于这三个角度以及雷达测量获得的速度，最终确定目标的速度。由于基于相位补偿的结果获得目标的速度，提升了获取目标速度的准确性。而且，由于多输入多输出雷达只需要发送相同的信号，因此，降低了系统波形设计的复杂度，提升了雷达的帧率。

可选的，本实施例提供的速度测量方法，在s302，根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿之前，还可以包括：

判断第一角度与第二角度之间的差值是否小于第二预设阈值。

若第一角度与第二角度之间的差值小于第二预设阈值，则执行根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿的步骤。

若第一角度与第二角度之间的差值大于第二预设阈值，则删除目标。

具体的，第一时刻与第二时刻之间的时间间隔通常非常短，目标在第一时刻和第二时刻的位置变化通常较小。这样，雷达根据第一接收信号确定的第一角度与根据第二接收信号确定的第二角度之间的差值通常会比较小。如果第一角度与第二角度之间的差值小于一个阈值，说明处理结果偏差较小，数据相对准确，则继续执行s302的步骤。为了便于区分，所述阈值可以称为第二预设阈值。如果第一角度与第二角度之间的差值大于第二预设阈值，说明处理结果偏差较大，数据出现异常的可能性较大，因此，可以删除该有问题的数据，避免执行后续s302～s304的步骤，避免获得不准确的目标速度。

需要说明的是，本实施例对于第二预设阈值的具体取值不做限定。在实际应用中，可以与多输入多输出雷达的测角性能相关。

本实施例提供一种速度测量方法，包括：获取目标的第一角度、第二角度和第一速度，根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号，根据第一接收信号和第三接收信号确定目标的第三角度，根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，获取目标的目标速度。基于相位补偿的结果获得目标的速度，提升了获取目标速度的准确性。而且，多输入多输出雷达只需要发送相同的信号，因此，降低了系统波形设计的复杂度，提升了雷达的帧率。

在图3所示实施例的基础上，本实施例提供了s304的一种实现方式。图5为本发明实施例提供的另一种速度测量方法的流程图。如图5所示，根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，获取目标的目标速度，可以包括：

s501、根据第一角度和第二角度获取中间角度。

可选的，根据第一角度和第二角度获取中间角度，可以包括：将第一角度与第二角度的和的平均值，作为中间角度。

可选的，根据第一角度和第二角度获取中间角度，可以包括：根据第一角度和第二角度分别对应的权值，获取中间角度。比如，a表示第一角度，对应的权值为p。b表示第二角度，对应的权值为q。则中间角度＝p*a+q*b。本实施例对于p和q的具体取值不做限定。

s502、根据第三角度、中间角度和第一速度，确定目标的目标速度。

可见，通过对第一角度和第二角度进行处理，获得中间角度，有效降低了处理误差。根据第三角度、中间角度和第一速度，获取目标的目标速度，提升了获取目标速度的准确性。

可选的，在一种实现方式中，s502，根据第三角度、中间角度和第一速度，确定目标的目标速度，可以包括：

若第三角度与中间角度之间的差值小于第一预设阈值，则将第一速度确定为目标速度。

具体的，第三角度是多输入多输出雷达根据经过相位补偿后的第三接收信号获取的目标的角度。中间角度是对第一角度和第二角度进一步处理后得到的目标的角度。如果第三角度与中间角度之间的差值小于一个阈值，则可以确定数据处理的偏差较小。在第一时刻与第二时刻之间的时间间隔通常较短的场景下，与目标移动位置较小的场景向符合，可以将雷达检测获得的目标的第一速度确定为目标的目标速度。为了便于区分，所述阈值可以称为第一预设阈值。

需要说明的是，本实施例对于第一预设阈值的具体取值不做限定。在实际应用中，可以与多输入多输出雷达的测角性能相关。可选的，第一预设阈值与第二预设阈值可以相同。

可选的，在另一种实现方式中，s502，根据第三角度、中间角度和第一速度，确定目标的目标速度，可以包括：

若第三角度与中间角度之间的差值大于第一预设阈值，则调整第一速度，并根据调整后的第一速度返回执行进行相位补偿以及确定目标的目标速度的步骤。

具体的，如果第三角度与中间角度之间的差值大于第二预设阈值，说明数据处理的偏差较大，可能的原因是雷达检测获得的第一速度不是很准确。此时，可以调整第一速度，并根据调整后的第一速度返回执行s302的步骤，即，根据调整后的第一速度对第二接收信号进行相位补偿，获得新的第三接收信号。并继续执行s303～s304，重新获取目标的目标速度。

其中，本实施例对于第一速度的调整量不做限定。

可选的，调整第一速度，可以包括：对第一速度加上或减去预设速度值。其中，本实施例对于预设速度值的具体取值不做限定。在实际应用中，可以与多输入多输出雷达的测速性能相关。可选的，所述预设速度值可以为不模糊速度范围，标识为vt。不模糊速度范围是指雷达能够测量的一个脉冲到下一个脉冲之间目标的径向速度值。

可选的，在根据调整后的第一速度返回执行进行相位补偿以及确定目标的目标速度的步骤之后，还可以包括：

若第三角度与中间角度之间的差值大于第一预设阈值，则删除目标。

具体的，根据调整后的第一速度重新执行s302～s303之后，获得新的第三角度。继续执行s304。如果新的第三角度与中间角度之间的差值依然大于第一预设阈值，说明数据处理结果偏差较大，数据出现异常的可能性较大，因此，可以删除该有问题的数据，避免获得不准确的目标速度。

下面，通过示例对本发明提供的速度测量方法进行说明。

假设，多输入多输出雷达分别在第一时刻t1和第二时刻t2发送信号。雷达根据第一时刻t1发送的信号对应的第一接收信号s1获取目标的第一角度a，根据第二时刻t2发送的信号对应的第二接收信号s2获取目标的第二角度b，当前检测获取的目标的第一速度v。第一预设阈值与第二预设阈值相等，均为d。预设速度值为vt。

可选的，在一个示例中，如果|第一角度a-第二角度b|＞第二预设阈值d，说明数据处理误差较大，则删除该目标，不需要做进一步处理。

可选的，在另一个示例中，若|第一角度a-第二角度b|＜第二预设阈值d，说明数据处理误差较小，可以进一步处理。雷达可以根据第一速度v对第二接收信号s2进行相位补偿后，获得第三接收信号s3。并且，根据第一接收信号s1和第三接收信号s3获得目标的第三角度c。雷达根据第一角度a和第二角度b可以确定中间角度e＝(a+b)/2。

进一步的，在一个示例中，如果|第三角度c-中间角度(a+b)/2|＜第一预设阈值d，则直接确定目标的目标速度为第一速度v。

在另一个示例中，如果|第三角度c-中间角度(a+b)/2|＞第一预设阈值d，则调整第一速度为v′＝v+vt。重新根据第一速度v′对第二接收信号s2进行相位补偿后，获得新的第三接收信号s3’。并且，根据第一接收信号s1和第三接收信号s3’获得目标的新的第三角度c′。如果|第三角度c′-中间角度(a+b)/2|小于第一预设阈值d，则可以将调整后的第一速度v′确定为目标的目标速度。如果|第三角度c′-中间角度(a+b)/2|＞第一预设阈值d，说明数据处理的误差依然较大。可以再调整第一速度为v′＝v-vt，再进行一次上述过程。如果多次调整第一速度后依然无法满足|第三角度-中间角度|＞第一预设阈值d的条件，则删除该目标，避免获得不准确的目标速度。

图6为本发明实施例提供的多输入多输出雷达的结构示意图。本实施例提供的多输入多输出雷达，用于执行图3～图5任一实现方式提供的速度测量方法。如图6所示，本实施例提供的多输入多输出雷达，可以包括：天线、存储器和处理器；

所述天线63，用于发送和接收信号；

所述存储器62，用于存储计算机程序；

所述处理器61，用于执行所述计算机程序，具体用于：

获取目标的第一角度、第二角度和第一速度；其中，所述第一角度是根据所述天线63接收到的与所述多输入多输出雷达在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定的，所述第二角度是根据所述天线63接收到的与所述多输入多输出雷达在第二时刻发送的信号对应的第二接收信号确定的，所述在第一时刻发送的信号和所述在第二时刻发送的信号相同；

根据所述第一速度对所述第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号；

根据所述第一接收信号和所述第三接收信号确定所述目标的第三角度；

根据所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第一速度，确定所述目标的目标速度。

可选的，所述处理器61具体用于：

根据所述第一角度和所述第二角度获取中间角度；

根据所述第三角度、所述中间角度和所述第一速度，确定所述目标的目标速度。

可选的，所述处理器61具体用于：

若所述第三角度与所述中间角度之间的差值小于第一预设阈值，则将所述第一速度确定为所述目标速度。

可选的，所述处理器61具体用于：

若所述第三角度与所述中间角度之间的差值大于第一预设阈值，则调整所述第一速度，并根据调整后的第一速度返回执行进行相位补偿以及确定所述目标的目标速度的步骤。

可选的，所述处理器61具体用于：

对所述第一速度加上或减去预设速度值。

可选的，所述处理器61还用于：

在根据调整后的第一速度返回执行进行相位补偿以及确定所述目标的目标速度的步骤之后，若所述第三角度与所述中间角度之间的差值大于所述第一预设阈值，则删除所述目标。

可选的，所述处理器61还用于：

在根据所述第一速度对所述第二接收信号进行相位补偿之前，判断所述第一角度与所述第二角度之间的差值是否小于第二预设阈值；

若所述第一角度与所述第二角度之间的差值小于所述第二预设阈值，则执行根据所述第一速度对所述第二接收信号进行相位补偿的步骤；

若所述第一角度与所述第二角度之间的差值大于所述第二预设阈值，则删除所述目标。

可选的，所述第一速度为根据所述第一接收信号确定的或者根据所述第二接收信号确定的。

可选的，所述多输入多输出雷达包括第一发射天线63和第二发射天线63，所述在第一时刻发送的信号为通过所述第一发射天线63发送的信号，所述在第二时刻发送的信号为通过所述第二发射天线63发送的信号。

可选的，所述在第一时刻发送的信号和所述在第二时刻发送的信号为调频连续波信号。

本实施例提供的多输入多输出雷达，用于执行图3～图5任一实现方式提供的速度测量方法，技术方案和技术效果相似，此处不摘赘述。

本发明实施例还提供一种可移动平台，可以包括图7所示实施例提供的多输入多输出雷达。需要说明的是，本实施例对于可移动平台的类型不做限定，可以为任意一种需要进行物体速度检测的设备。例如，可以为无人机、车辆或者其他交通工具。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。