Mimo雷达系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及一种基于CDMA的Μ頂0雷达系统。
【背景技术】
[0002] 雷达系统可用来检测附近目标的测距（range)和速度。通过使用各种先进技术， 如今的雷达系统可用于多种不同的应用。例如，汽车雷达被认为对增加公路安全性是至关 重要的。
【发明内容】
[0003] 下文示出了对多种示例性实施例的简要概括。可对以下概括进行适当简化和省 略，这意在强调和引入各个示例性实施例中的某些方面，而不是限制本发明的范围。下文将 示出对优选示例性实施例的具体描述，它们足以允许本领域技术人员作出和使用创造性概 念。
[0004] 本文所述的各个实施例涉及一种用于使用雷达系统检测对象的方法，所述雷达系 统具有Μ个发射天线、N个接收天线以及处理器，所述方法包括：通过处理器接收NX Μ个数 字信号，其中Ν个接收机接收与Μ个编码发射信号序列相对应的Μ个接收信号，得到ΝΧΜ 个数字信号；对所述ΝΧΜ个数字信号进行处理，以产生ΝΧΜ个第一测距/相对速度矩阵； 向NX (Μ-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对NX (Μ-1)个第一测距/相对 速度矩阵和第Μ个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿；使用发射编码的逆来对N个接 收机的Μ个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码，以产生针对Ν个接收机的Μ个解码相 位测距/相对速度矩阵；使用针对Ν个接收机的Μ个测距/相对速度矩阵来检测对象，以产 生检测向量。
[0005] 本文所述的各个实施例涉及一种雷达系统，包括:Μ个发射天线；Ν个接收天线；波 形发生器，被配置为产生包括波形序列的发射信号；信号编码器，使用发射编码来对发射信 号进行编码，以产生Μ个编码发射信号序列；Ν个接收机，包括：下转换器，被配置为对接收 信号进行下转换，以产生下转换信号，其中接收信号对应于所述Μ个编码发射信号序列；以 及模数转换器，被配置为将下转换信号转换为数字信号；数字信号处理器，被配置为：接收 ΝΧΜ个数字信号，其中Ν个接收机接收对应于Μ个编码发射信号序列的Μ个接收信号，得 至lj ΝΧΜ个数字信号；对所述ΝΧΜ个数字信号进行处理，以产生ΝΧΜ个第一测距/相对速 度矩阵；向NX (Μ-1)个第一测距/相对速度矩阵施加相位补偿，以对NX (Μ-1)个第一测距 /相对速度矩阵和第Μ个测距/速度矩阵之间的测距差进行补偿；使用发射编码的逆来对N 个接收机的Μ个相位补偿测距/相对速度矩阵进行解码，以产生针对Ν个接收机的Μ个解 码相位测距/相对速度矩阵；使用针对Ν个接收机的Μ个测距/相对速度矩阵来检测对象， 以产生检测向量。
[0006] 本文所述的各个实施例涉及一种编码有指令的非瞬时机器可读存储介质，所述指 令用于由雷达执行以用于检测对象，所述雷达系统具有Μ个发射天线和Ν个接收天线，所述 介质包括：用于接收NXM个数字信号的指令，其中N个接收机接收与Μ个编码发射信号序 列相对应的Μ个接收信号，得到ΝΧΜ个数字信号；用于对所述ΝΧΜ个数字信号进行处理 以产生ΝΧΜ个第一测距/相对速度矩阵的指令；用于向NX (Μ-1)个第一测距/相对速度 矩阵施加相位补偿以对NX (M-1)个第一测距/相对速度矩阵和第Μ个测距/速度矩阵之 间的测距差进行补偿的指令；用于使用发射编码的逆来对Ν个接收机的Μ个相位补偿测距 /相对速度矩阵进行解码以产生针对Ν个接收机的Μ个解码相位测距/相对速度矩阵的指 令；以及用于使用针对Ν个接收机的Μ个测距/相对速度矩阵来检测对象以产生检测向量 的指令。
【附图说明】
[0007] 为了更好地理解各种示例性实施例，对附图进行参考，其中：
[0008] 图1示出了 FMCW雷达系统的实施例的功能图；
[0009] 图2示出了 FMCW波形信号的示例；
[0010] 图3不出了具有Ν个啁嗽的序列；
[0011] 图4示出了计算二维FFT的两个FFT步骤；
[0012] 图5示出了使用一个发射天线和多个接收天线来估计到达角；
[0013] 图6示出了两个发射天线和四个接收天线的布置；
[0014] 图7示出了虚拟接收天线在具有两个发射天线和两个接收天线的系统中的位置；
[0015] 图8示出了使用正交发射信号的具有两个发射天线和四个接收天线的雷达系统；
[0016] 图9不出了包含施加相移的序列的表；
[0017] 图10示出了对两个接收信号的2D FFT处理；
[0018] 图11示出了使用正交发射信号的具有三个发射天线和四个接收天线的雷达系 统；以及
[0019] 图12示出了与图11中的雷达系统相关联的发射方案。
[0020] 为了便于理解，使用相同的附图标记来指代具有基本相同或相似结构或基本相同 或相似功能的元素。
【具体实施方式】
[0021] 本文所示的【具体实施方式】和附图示出了多种原理。将理解的是，本领域技术人员 将能够想出能够实现这些原理并位于本公开的范围之内的各种布置（虽然本文并未明确 描述或示出）。本文的术语"或"是非排除性的"或"（即，和/或），除非本文另有指示（例 如，"或其它"或"或备选地"）。此外，本文描述的各实施例不必相互排除，并且可组合以产 生加入了本文所述的原理的其它实施例。
[0022] 汽车雷达系统被认为对于增加公路安全性来讲是至关重要的。在这种应用中，期 望雷达系统检测其视场中的反射对象，明确地测量到被检测的每一个对象的距离，明确地 测量被检测的每一个对象的相对径向速度，以及以高分辨率测量被检测的每一个对象的反 射雷达信号的到达角。
[0023] 汽车雷达系统会经历两种不期望的情况。在第一种情况中，具有较高绝对相对径 向速度的被检测反射器的相对径向速度被误解，导致速度模糊性。在第二种情况中，由于移 动的反射器导致角度测量误差，所以多输入多输出系统中的到达角估计失真。虽然本文讨 论了汽车雷达，但应该注意的是，本文以下所述的实施例的各种教导可适用于其它应用中 使用的雷达系统。
[0024] 在雷达系统中，可在特定载波频率（例如79GHz)处发送根据具体波形原理调制 的信号。可通过模拟接收机将反射信号下转换为基带信号，并通过系统的数字部分进行处 理。在这些处理步骤中，计算到对象的距离、相对径向速度以及对象和雷达之间的到达角 (Α0Α)〇
[0025] 由于其准确性和鲁棒性，调频连续波（FMCW)对于汽车雷达系统是合适波形。发射 短持续时间频率啁嗽的序列的雷达实现方式在检测以非零相对径向速度移动的对象方面 具有有益属性。
[0026] 图1示出了 FMCW雷达系统的实施例的功能图。所接收的信号在时间上相对于 发射信号具有延迟。时间延迟是由于在向外方向和返回方向上在雷达系统和反射对象之 间的传播时间导致的。雷达系统1〇〇可包括波形发生器105、功率放大器110、低噪放大器 (LNA) 115、混合器120、图形保真滤波器125、模数转换器（ADC) 130、采样率转换器135、数字 信号处理器（DSP) 140、存储器145和系统接口 150。波形发生器105产生具有频率啁嗽的 连续波信号。PA 110接收和放大所述频率啁嗽连续波信号。该信号然后被发射天线（未 示出）发射，以便检测对象。可通过接收天线（未示出）接收反射信号。LNA 115从接收 天线接收反射信号并对其进行放大。然后，混合器120接收放大接收信号并将其与通过波 形发生器105产生的当前发射波形混合。然后，图形保真滤波器125对混合信号进行滤波。 然后，ADC 130进行采样，并将滤波混合信号转换为数字信号。然后，采样率转换器135将 数字信号的采样率转换为另一采样率。这将在下文详细描述。DSP 140然后对接收数字信 号进行处理，以产生所检测的对象的各期望测量，比如测距、相对径向速度和到达角（Α0Α)。 存储器145向将要使用的DSP 140提供存储，已处理接收的数字信号。系统接口 150提供 外部接口，该外部接口可用来向其他系统提供测量信息。雷达系统100可实现在单个集成 电路（1C)上。其还可被实现为1C的组合。
[0027] 现在描述图1所示的雷达系统100的操作和用来检测对象的信号处理。在FMCW 系统中，发送具有线性增加的正弦波：
[0028]
[0029] 其中f。是载波频率，t是运行时间，Δ f是啁嗽的频率偏差，T ramp是频率增加的啁 嗽持续时间，φ是发射信号的初始相位。其它实施例可使用下降频率啁嗽。
[0030] 图2示出了 FMCW波形信号的示例。信号的周期为Τ。在第一时间周期Τ_ρ期间， 针对总的频率改变，发射波形的频率线性增加。最终，在第三时间周期期间，发射信号 的频率快速减少回到载波频率。从而，T = Tranip+I；_t。