一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统
阅读说明：本技术 一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统 (Cooperative working method and system of radar and communication integrated system ) 是由 冯志勇 黄赛 严正行 张轶凡 尉志青 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供了一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统,协同该工作系统包括设置有雷达与通信一体化系统的收发端设备和设置有第二通信模块的接收端设备；雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块；该方法包括：第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后,获取OFDM信号中携带的通信信息,其中,接收端设备至少为一个；雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号,确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系,周围环境至少包括接收端设备。从而可以提高收发端设备的性能。(The embodiment of the invention provides a cooperative working method and a cooperative working system of a radar and communication integrated system, wherein the cooperative working system comprises a receiving and transmitting terminal device provided with the radar and communication integrated system and a receiving terminal device provided with a second communication module; the radar and communication integrated system comprises: a radar module and a first communication module; the method comprises the following steps: the first communication module respectively sends the OFDM signals to receiving end equipment and a radar module; after receiving the OFDM signals sent by the first communication module, the second communication module acquires communication information carried in the OFDM signals, wherein at least one receiving end device is provided; the radar module receives at least one reflected signal after the OFDM signal sent by the first communication module is reflected; and determining the relative pose relationship between the transceiving end equipment and the surrounding environment based on at least one reflected signal and the OFDM signal, wherein the surrounding environment at least comprises receiving end equipment. Thereby improving the performance of the transceiver terminal equipment.)
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统。
背景技术
随着无人机、自动驾驶汽车等的广泛应用，对无线通信设备和雷达设备的需求日益增大，然而通信设备和雷达设备同时装备在同一无人机或自动驾驶汽车上时，会造成彼此之间的电磁干扰，导致通信设备和雷达设备的性能均变低。
为了同时提高通信设备和雷达设备的性能，现有技术中提出了雷达与通信一体化系统，该系统可以共用频谱资源，减少了相互间的干扰，获得更好的互信息增益，提高了系统的可靠性。目前，该雷达与通信一体化系统主要分为基于非波形融合的一体化系统和基于波形融合的一体化系统。
而在基于波形融合的一体化系统中，由于基于OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用)信号的雷达通信一体化系统，由于其频谱资源利用效率高，抗衰落及多径传播效应等优点，成为了主流选择。
然而，发明人在实现本发明的过程中发现，目前基于OFDM信号的雷达通信一体化系统，通常是采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，以实现雷达通信一体化，也及收发端设备中的通信模块和雷达模块分别采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，这样，会使得通信传输和雷达探测在时频资源上收到限制，从而降低了收发端设备性能。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统，以提高收发端设备的性能。具体技术方案如下：
第一方面，一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法，其特征在于，应用于协同工作系统，协同该工作系统包括收发端设备和接收端设备；收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，接收端设备上至少设置有第二通信模块；
该方法包括：
第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，其中，接收端设备至少为一个；
雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，周围环境至少包括接收端设备。
可选的，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，包括：
雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号，并基于至少一个反射信号，确定反射信号矩阵；
雷达模块获取第一通信模块发送的OFDM信号，并基于OFDM信号确定OFDM信号矩阵；
根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
可选的，根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，包括：
根据反射信号矩阵DRx(m,n)和OFDM信号矩阵DTx(m,n)，通过以下公式：
H(m,n)＝DTx(m,n)-1(DRx(m,n)-W(m,n))
计算收发端设备与周围环境的相对位姿关系的环境矩阵H(m,n)；其中，m为OFDM信号中子载波的数量，n为OFDM信号中的符号的数量，W(m,n)表示叠加的高斯白噪声；
通过以下公式：
对环境矩阵H(m,n)进行离散傅里叶变换和反离散傅里叶变换，得到变换后的环境矩阵
对变换后的环境矩阵
基于取模后的矩阵
可选的，基于取模后的矩阵
获取取模后的矩阵
计算第k个峰值对应的距离值
将第k个峰值对应的距离值
可选的，基于取模后的矩阵
获取取模后的矩阵中的峰值的列数q(k)，并通过以下公式：
计算第k个峰值对应的速度值
将第k个峰值对应的速度值作为收发端设备与周围环境中第k个物体的相对速度值，其中，物体包括接收端设备。
可选的，OFDM信号包括：循环前缀持续时间；
雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，包括：
在循环前缀持续时间内，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
可选的，第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块，包括：
第一通信模块采用预先分配的频段将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
或者，第一通信模块采用预先分配的时隙将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
或者，第一通信模块采用预先分配的时隙和频段，将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，包括：
第二通信模块采用与为第一通信模块预先分配的频段相同的频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，第二通信模块采用与为第一通信模块预先分配的时隙相同的时隙，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，第二通信模块采用与为第一通信模块预先分配的时隙和频段相同的时隙和频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息。
可选的，雷达模块采用与第一通信模块相同的时隙和或/频段获取第一通信模块发送的OFDM信号。
可选的，第一通信模块采用与雷达模块不同的时隙和/或频段，接收接收端设备的第二通信模块发送的OFDM信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统，协同该工作系统包括收发端设备和接收端设备；收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，接收端设备上至少设置有第二通信模块；
第一通信模块，用于分别将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
第二通信模块，用于在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，其中，接收端设备至少为一个；
雷达模块，用于接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，周围环境至少包括接收端设备。
可选的，雷达模块，具体用于接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号，并基于至少一个反射信号，确定反射信号矩阵；
雷达模块，还用于获取第一通信模块发送的OFDM信号，并基于OFDM信号确定OFDM信号矩阵；
雷达模块，还用于根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
可选的，雷达模块，包括：
环境矩阵计算子模块，用于根据反射信号矩阵DRx(m,n)和OFDM信号矩阵DTx(m,n)，通过以下公式：
H(m,n)＝DTx(m,n)-1(DRx(m,n)-W(m,n))
计算收发端设备与周围环境的相对位姿关系的环境矩阵H(m,n)；其中，m为OFDM信号中子载波的数量，n为OFDM信号中的符号的数量，W(m,n)表示叠加的高斯白噪声；
矩阵变换子模块，用于通过以下公式：
对环境矩阵H(m,n)进行离散傅里叶变换和反离散傅里叶变换，得到变换后的环境矩阵
取模子模块，用于对变换后的环境矩阵中的每一个元素进行取模，得到取模后的矩阵
周围环境确定子模块，用于基于取模后的矩阵
可选的，周围环境确定子模块，包括：
距离值计算单元，用于获取取模后的矩阵
计算第k个峰值对应的距离值
相对距离值计算单元，用于将第k个峰值对应的距离值
可选的，周围环境确定子模块，包括：
速度值计算单元，用于获取取模后的矩阵中的峰值的列数q(k)，并通过以下公式：
计算第k个峰值对应的速度值
相对速度值计算单元，用于将第k个峰值对应的速度值
可选的，OFDM信号包括：循环前缀持续时间；
雷达模块，具体用于：
在循环前缀持续时间内，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
可选的，第一通信模块，具体用于：
采用预先分配的频段将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
或者，采用预先分配的时隙将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
或者，采用预先分配的时隙和频段，将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
第二通信模块，具体用于：
采用与为第一通信模块预先分配的频段相同的频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，采用与为第一通信模块预先分配的时隙相同的时隙，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，采用与为第一通信模块预先分配的时隙和频段相同的时隙和频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息。
可选的，雷达模块，用于采用与第一通信模块相同的时隙和或/频段获取第一通信模块发送的OFDM信号。
可选的，第一通信模块，还用于采用与雷达模块不同的时隙和/或频段，接收接收端设备的第二通信模块发送的OFDM信号。
本发明实施例提供的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及系统，可以应用于协同工作系统，协同该工作系统包括收发端设备和接收端设备；收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，接收端设备上至少设置有第二通信模块；第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收设备和雷达模块，第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经接收端设备反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。这样，可以使得收发端设备通过仅发送OFDM信号，便可以既实现与接收端的通信，又可以实现确定自身与周围环境的相对位姿关系，而无须采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，使得收发端设备可以发送更多OFDM信号，从而可以提高收发端设备的性能。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法第一种实施方式的流程图；
图3为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法第二种实施方式的流程图；
图4为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法的应用场景的结构示意图；
图5为图4所示的应用场景中收发端设备的测距结果仿真图；
图6为图4所示的应用场景中收发端设备的测速结果仿真图；
图7为本发明实施例的一种收发端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法及收发端设备，提高发送端发送的信号的整体性能。
下面，首先对本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统进行介绍，如图1所示，为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统的结构示意图，该系统可以包括第一节点110、第二节点130以及第三节点140，其中，带箭头的线120表示上述三个节点中任意两个节点间的通信链路。
该三个节点中的任一个节点都可以作为收发端设备，其他两个节点可以作为接收端设备。可以理解的是，接收端设备可以是1个，也可以大于或等于2个，这里以两个接收端设备为例进行说明。
假设上述的第一节点110为收发端设备，第二节点130和第三节点140为接收端设备，则该第一节点110上可以设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统可以包括：第一雷达模块和第一通信模块。该第二节点130和第三节点140上可以分别设置有第二通信模块，还可以分别设置有第二雷达模块。
上述的第一节点110上的第一通信模块可以分别将OFDM信号发送至接收设备，也即第二节点130和第三节点140。这样，该第一节点110可以分别与第二节点130和第三节点140进行通信。
该第二节点130和第三节点140在接收到该OFDM信号后，可以获取到该OFDM信号中携带的通信信息。
该第一节点110上的第一通信模块还将OFDM信号发送至该第一节点110上的第一雷达模块。
在一些示例中，由于该第一节点110与第二节点130以及第三节点140是无线通信的，因此，该第一节点110上的第一通信模块发送的OFDM信号除了被第二节点130以及第三节点140接收外，还可以向该第一节点110周围的其他物体发射，当该OFDM信号到达该其他物体表面后，可以被该其他物体表面反射。因此，该第一节点110上的雷达模块可以接收到经反射后的至少一个反射信号。
则该第一雷达模块可以基于该至少一个反射信号和OFDM信号，来确定第一节点110与周围环境的相对位姿关系。这样，可以使得收发端设备通过仅发送OFDM信号，便可以既实现与接收端的通信，又可以实现确定自身所处的位置的周围环境，而无须采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，使得在一个周期中，收发端设备能够发送更多的OFDM信号至接收端设备，从而可以提高收发端设备的性能。
可以理解的是，由于这里的收发端设备上既有通信模块，由于雷达模块，因此该收发端设备既可以发送信号，又可以接收该发送信号经反射后的反射信号。
下面，对本发明实施例的一种方法进行介绍，如图2所示，为本发明实施例的一种通信与雷达一体化协同工作的方法第一种实施方式的流程图，图2所示的协同工作方法可以应用于协同工作系统，所述协同该工作系统包括收发端设备和接收端设备；所述收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，所述雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，所述接收端设备上至少设置有第二通信模块；该方法可以包括：
S210，第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收设备和雷达模块；
S220，第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，其中，接收端设备至少为一个；
S230，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与接收端设备的相对位姿关系。
在一些示例中，收发端设备可以向接收端设备发送OFDM信号，以便与接收端设备进行通信，该收发端设备的第一通信模块可以对OFDM信号进行编码，然后将编码后的OFDM信号发送至接收端设备。
在又一些示例中，由于该收发端设备与接收端设备是无线通信，因此，该收发端设备可以以广播的形式广播该OFDM信号，接收端设备可以接收到广播的OFDM信号，以与收发端设备建立通信连接。
在一些示例中，该接收端设备在接收到该第一通信模块发送的OFDM信号后，可以对该OFDM信号进行解码处理，从而可以得到该OFDM信号中携带的通信信息。
在一些示例中，该收发端设备发送的OFDM信号，除了被接收端设备接收外，还可以被该接收端设备反射。该OFDM信号被反射后，可能会通过视距传播被该收发端设备的雷达模块接收到，也可能会经过非视距传播被该收发端设备接收到，因此，该收发端设备接收到的反射信号可以为至少一个。
当该收发端设备接收到至少一个反射信号后，为了能够确定出收发端设备与周围环境的相对位姿关系，该收发端设备的通信模块还将OFDM信号发送至该雷达模块，因此，该雷达模块可以基于该收发端设备的第一通信模块发送的OFDM信号和至少一个反射信号来确定自身与周围环境的相对位姿关系。
在一些示例中，该周围环境至少包括接收端设备。
在一些示例中，该相对位姿关系可以包括相对距离关系和/或相对速度关系。
在又一些示例中，当上述的接收端设备上设置有雷达与通信一体化系统时，该接收端设备可以作为收发端设备，以确定自身与其他设备的相对位姿关系，例如，确定自身与本发明实施例中的收发端设备之间的相对位姿关系。此时，本发明实施例中的收发端设备则作为接收端设备，这也是可以的。
本发明实施例提供的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法，可以应用于协同工作系统，协同该工作系统包括收发端设备和接收端设备；收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，接收端设备上至少设置有第二通信模块；第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收设备和雷达模块，第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经接收端设备反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。这样，可以使得收发端设备通过仅发送OFDM信号，便可以既实现与接收端的通信，又可以实现确定自身与周围环境的相对位姿关系，而无须采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，使得收发端设备可以发送更多OFDM信号，从而可以提高收发端设备的性能。
在图2所示的协同工作的方法的基础上，本发明实施例还提供了一种可能的实现方式，如图3所示，为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法第二种实施方式的流程图，该方法可以包括：
S310，第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收设备和雷达模块。
S320，第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，其中，接收端设备至少为一个；
S330，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号，并基于至少一个反射信号，确定反射信号矩阵；
S340，雷达模块获取第一通信模块发送的OFDM信号，并基于OFDM信号确定OFDM信号矩阵；
S350，雷达模块根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
在一些示例中，当第一通信模块发送的OFDM信号被反射后，可以经过视距传播被收发端设备的雷达模块接收，也可以经过非视距传播被收发端的雷达模块接收，因此，该雷达模块可以接收到至少一个反射信号。
该雷达模块接收到该至少一个反射信号后，可以基于该至少一个反射信号，来确定反射信号矩阵。其中，该反射信号矩阵中的行表示该反射信号中的子载波数量，该反射信号矩阵中的列表示该反射信号中的信号符号数量。
在又一些示例中，上述的收发端设备可以采用频分双工模式或者时分双工模式与上述的接收端设备进行通信，还可以采用频分双工与时分双工的混合模式与上述的接收端设备进行通信。
在一些示例中，该OFDM信号中可以设置有循环前缀持续时间；则上述的雷达模块，可以在该循环前缀持续时间内，接收第一通信模块发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。这样，就无需为雷达模块另外设置确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系的时间，从而可以节省时间。
在又一些示例中，当收发端设备和接收端设备采用频分双工模式工作时，收发端设备和接收端设备可以分别按照预先分配的频段进行OFDM信号传输，该收发端设备可以基于该OFDM信号和接收端设备反射的反射信号，来确定与接收端设备的相对位姿关系；
例如，该第一通信模块采用该预先分配的频段将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
该接收端设备中的第二通信模块，可以采用与为第一通信模块预先分配的频段相同的频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息。
当收发端设备和接收端设备采用时分双工模式工作时，收发端设备和接收端设备可以按照预先分配的时隙进行OFDM信号传输；
例如，第一通信模块可以采用预先分配的时隙将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
该接收端设备中的第二通信模块，可以采用与为第一通信模块预先分配的时隙相同的时隙，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
当收发端设备和接收端设备采用混合模式工作时，收发端设备和接收端设备可以分别按照预先分配的的时隙和频段进行OFDM信号传输。
例如，第一通信模块采用预先分配的时隙和频段，将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块；
第二通信模块采用与为第一通信模块预先分配的时隙和频段相同的时隙和频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息。
可以理解的是，收发端设备的雷达模块无需对反射信号进行复杂的时间和频率同步，可以仅保证雷达模块和通信模块的时间和频率同步便可以。也就是说，雷达模块可以采用与第一通信模块相同的时隙和或/频段获取第一通信模块发送的OFDM信号。
在又一些示例中，上述的接收端设备的第二通信模块，还可以向上述的收发端设备发送OFDM信号，此时，第一通信模块采用与雷达模块不同的时隙和/或频段，接收接收端设备的第二通信模块发送的OFDM信号。
也就是说，该第一通信模块可以与雷达模块在不同的时隙和/或频段，接收接收端设备的第二通信模块发送的OFDM信号。
上述的第一通信模块在将OFDM信号发送至接收端设备之外，还可以将OFDM信号发送至雷达模块，则该雷达模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，可以基于该OFDM信号，确定出该OFDM信号的OFDM信号矩阵。其中，该OFDM信号矩阵中的行表示该OFDM信号中的子载波数量，该OFDM信号矩阵中的列表示该OFDM信号中的信号符号数量。
上述的雷达模块在确定出反射信号矩阵和OFDM信号矩阵后，可以根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与接收端设备的相对位姿关系。
在一些示例中，上述的雷达模块，可以通过以下步骤，来确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系：
步骤A1，根据反射信号矩阵DRx(m,n)和OFDM信号矩阵DTx(m,n)，通过以下公式：
H(m,n)＝DTx(m,n)-1(DRx(m,n)-W(m,n))
计算收发端设备与周围环境的相对位姿关系的环境矩阵H(m,n)；其中，m为OFDM信号中子载波的数量，n为OFDM信号中的符号的数量，W(m,n)表示叠加的高斯白噪声。
在一些示例中，OFDM信号在空间传播过程中，会不同程度的收到干扰，因此，为了提高计算的准确度，可以在确定相对位姿关系时，将收到的干扰考虑进来，例如，在确定相对位姿关系时，可以考虑高斯白噪声对OFDM信号的干扰。因此，可以在反射信号矩阵中，减去该高斯白噪声，得到减去高斯白噪声后的反射信号矩阵，然后与OFDM信号矩阵的逆矩阵进行计算，从而可以得到收发端设备与接收端设备的相对位姿关系的环境矩阵。
步骤A2，通过以下公式：
对环境矩阵H(m,n)进行离散傅里叶变换和反离散傅里叶变换，得到变换后的环境矩阵
步骤A3，对变换后的环境矩阵
步骤A4，基于取模后的矩阵确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
在一些示例中，上述的雷达模块在环境矩阵后，为了能够基于该环境矩阵，确定出收发端设备与周围环境的相对位姿关系，可以对该环境矩阵先进行离散傅里叶变换，得到第一次变换后的环境矩阵，然后对该第一次变换后的环境矩阵进行反离散傅里叶变换，得到第二次变换后的环境矩阵，也即上述的变换后的环境矩阵
在一些示例中，在上述的环境矩阵
上述的雷达模块在得到变换后的环境矩阵后，可以对该变换后的环境矩阵中的每个元素进行取模，从而可以得到取模后的矩阵，然后可以基于该取模后的矩阵确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
在又一些示例中，该相对位姿关系可以至少包括：相对距离和/或相对速度。
在一些示例中，可以通过以下步骤，来确定收发端设备与周围环境的相对距离：
B1，获取取模后的矩阵中的峰值的行数p(k)，并通过以下公式：
计算第k个峰值对应的距离值其中，0≤p(k)≤Nc-1，0<k<Nc-1，c0为光在空气中的传播速度，Δf为OFDM信号中子载波之间的间隔；取模后的矩阵
在一些示例中，在取模后的矩阵中，当存在一个元素值大于与该元素值相邻的其他元素值时，则该元素值则为峰值。则上述的雷达模块可以获取该元素值所在的行数p(k)，并采用步骤B1中的公式，可以计算得到该元素值对应的相对距离值。
在一些示例中，该取模后的矩阵中，可以存在一个峰值，也可以存在多个峰值，该多个峰值的大小可以相同，也可以不同。
B2，将第k个峰值对应的距离值
在一些示例中，上述的雷达模块在得到一个峰值对应的距离值后，可以说明该收发端设备周围只有一个物体，当该雷达模块在得到多个峰值对应的距离值后，可以说明该收发端设备周围有多个物体。则该雷达模块可以将第k个峰值对应的距离值作为收发端设备与周围环境中的第k个物体的相对距离值，。
在又一些示例中，当上述的收发端设备静止时，该收发端设备与周围环境中的第k个物体的相对距离值，可以是该收发端设备与第k个物体之间的实际距离值。
在一些示例中，可以通过以下步骤，来确定收发端设备与周围环境的相对速度：
C1，获取取模后的矩阵
计算第k个峰值对应的速度值其中，-Nsym/2+1≤q(k)≤Nsym/2，0<k<Nsym，c0为光在空气中的传播速度，fc为OFDM信号中的载波频率；TOFDM为OFDM信号中一个符号的周期，取模后的矩阵中与峰值相邻的元素的元素值小于峰值；
在一些示例中，在取模后的矩阵
C2，将第k个峰值对应的速度值作为收发端设备与周围环境中第k个物体的相对速度值，其中，物体包括接收端设备。
在一些示例中，上述的雷达模块在得到一个峰值对应的速度值后，可以说明该收发端设备周围只有一个物体，当该雷达模块在得到多个峰值对应的速度值后，可以说明该收发端设备周围有多个物体。则该雷达模块可以将第k个峰值对应的速度值
在又一些示例中，当上述的收发端设备静止时，该收发端设备与第k个物体的相对速度值可以是该第k个物体的实际速度值。
由于该取模后的矩阵中的元素值会因为该收发端设备周围环境的影响而影响计算精确度。通过本发明实施例来计算收发端设备与接收端设备的相对位姿关系，可以避免采用上述的取模后的矩阵中的元素值来计算，从而可以提高确定相对位姿关系的准确度。
在又一些示例中，上述的雷达模块在确定出收发端设备与周围环境的相对位姿关系后，还可以统计取模后的矩阵
为了更清楚的说明本发明实施例，这里，结合图4进行说明，如图4所示，为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作方法的应用场景的结构示意图；在图4中，可以包括A汽车410和B汽车420，其中，该A汽车410可以是收发端设备，B汽车420可以是接收端设备。该A汽车410中可以设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和通信模块。
该A汽车410中的通信模块分别将OFDM信号发送至B汽车420和该A汽车中的雷达模块，以使得B汽车420基于OFDM信号与A汽车410进行通信。
在一些示例中，该A汽车410中的通信模块发送的OFDM信号可以经过空间传播至B汽车420，从而可以被B汽车中的通信模块接收。B汽车420接收到该OFDM信号后，可以对该OFDM信号进行解码，从而可以获取到A汽车410传输给B汽车420的信息。
到达B汽车420处的OFDM信号以及A汽车410周围其他物体可以对该OFDM信号进行反射，在经过空间传播后再次返回到A汽车410，因此，该A汽车410中的雷达模块可以接收到至少一个反射信号。
该A汽车410中的雷达模块接收到OFDM信号和至少一个反射信号后，可以基于至少一个反射信号，确定反射信号矩阵，并基于OFDM信号确定OFDM信号矩阵。然后通过步骤A1的公式计算A汽车410与B汽车420的相对位姿关系的环境矩阵H(m,n)，再通过步骤A2的公式对该环境矩阵H(m,n)进行变换，最后对变换后的矩阵中的每一个元素进行取模，从而可以得到取模后的矩阵
在得到取模后的矩阵
上述的A汽车410确定出自身与B汽车420之间的相对距离可以是图5所示的相对距离，在图5中，雷达图像强度最高的值可以是上述的取模后的矩阵
上述的A汽车410确定出自身与B汽车420之间的相对速度可以是图6所示的相对速度，在图6中，雷达图像强度最高的值可以是上述的取模后的矩阵中的峰值，该峰值对应的相对速度为15m/s，则该A汽车与B汽车之间的相对速度则为15m/s。
可以理解的是，由于收发端设备与周围环境中的物体之间可以存在相向运动或相背运动，因此，收发端设备与周围环境中的物体之间的相对速度可以是正值，也可以是负值，例如，假设收发端设备与周围环境中的物体之间相向运动时，两者之间的相对速度为正值，则收发端设备与周围环境中的物体之间相背运动时，两者之间的相对速度为负值。
在又一些示例中，由于收发端设备接收到的反射信号中可能会存在干扰信号，因此，在图5和图6中，相对距离为50m，相对速度为15m时，雷达图像强度会存在一个区间值，该区间值可以反映收发端设备接收到的反射信号中的干扰信号的强度，在图5和图6中，该干扰信号的强度可以达到40dB。
相应于上述的方法实施例，本发明实施例还提供了一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统，如图1所示，为本发明实施例的一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统的结构示意图，该协同工作系统可以包括收发端设备和接收端设备；该收发端设备可以是图1所示的系统三个节点中的任一个，接收端设备可以是图1所示的系统中的其它两个节点。
如图7所示，为本发明实施例的一种收发端设备的结构示意图，该收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块710和第一通信模块720，接收端设备上至少设置有第二通信模块；
第一通信模块720，用于分别将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块710；
第二通信模块，用于在接收到第一通信模块720发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，其中，接收端设备至少为一个；
雷达模块710，用于接收第一通信模块720发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系，该周围环境至少包括接收端设备。
本发明实施例提供的一种雷达与通信一体化系统的协同工作系统，可以包括收发端设备和接收端设备；收发端设备上设置有雷达与通信一体化系统，雷达与通信一体化系统包括：雷达模块和第一通信模块，接收端设备上至少设置有第二通信模块；第一通信模块分别将OFDM信号发送至接收设备和雷达模块，第二通信模块在接收到第一通信模块发送的OFDM信号后，获取OFDM信号中携带的通信信息，雷达模块接收第一通信模块发送的OFDM信号经接收端设备反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。这样，可以使得收发端设备通过仅发送OFDM信号，便可以既实现与接收端的通信，又可以实现确定自身与周围环境的相对位姿关系，而无须采用不同的相位编码方式来进行通信传输和雷达探测，使得收发端设备可以发送更多OFDM信号，从而可以提高收发端设备的性能。
在一些示例中，雷达模块710，具体用于接收第一通信模块720发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号，并基于至少一个反射信号，确定反射信号矩阵；
雷达模块710，还用于获取第一通信模块720发送的OFDM信号，并基于OFDM信号确定OFDM信号矩阵；
雷达模块710，还用于根据反射信号矩阵和OFDM信号矩阵，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
在一些示例中，雷达模块710，包括：
环境矩阵计算子模块，用于根据反射信号矩阵DRx(m,n)和OFDM信号矩阵DTx(m,n)，通过以下公式：
H(m,n)＝DTx(m,n)-1(DRx(m,n)-W(m,n))
计算收发端设备与周围环境的相对位姿关系的环境矩阵H(m,n)；其中，m为OFDM信号中子载波的数量，n为OFDM信号中的符号的数量，W(m,n)表示叠加的高斯白噪声；
矩阵变换子模块，用于通过以下公式：
对环境矩阵H(m,n)进行离散傅里叶变换和反离散傅里叶变换，得到变换后的环境矩阵
取模子模块，用于对变换后的环境矩阵
周围环境确定子模块，用于基于取模后的矩阵
在一些示例中，周围环境确定子模块，包括：
距离值计算单元，用于获取取模后的矩阵
计算第k个峰值对应的距离值
相对距离值计算单元，用于将第k个峰值对应的距离值
在一些示例中，周围环境确定子模块，包括：
速度值计算单元，用于获取取模后的矩阵
计算第k个峰值对应的速度值
相对速度值计算单元，用于将第k个峰值对应的速度值
在一些示例中，OFDM信号包括：循环前缀持续时间；
在一些示例中，雷达模块710，具体用于：
在循环前缀持续时间内，雷达模块710接收第一通信模块720发送的OFDM信号经反射后的至少一个反射信号；并基于至少一个反射信号和OFDM信号，确定收发端设备与周围环境的相对位姿关系。
可选的，第一通信模块720，具体用于：
采用预先分配的频段将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块710；
或者，采用预先分配的时隙将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块710；
或者，采用预先分配的时隙和频段，将OFDM信号发送至接收端设备和雷达模块710；
第二通信模块，具体用于：
采用与为第一通信模块720预先分配的频段相同的频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，采用与为第一通信模块720预先分配的时隙相同的时隙，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息；
或者，采用与为第一通信模块720预先分配的时隙和频段相同的时隙和频段，接收OFDM信号，并获取OFDM信号中携带的通信信息。
在一些示例中，雷达模块710，用于采用与第一通信模块720相同的时隙和或/频段获取第一通信模块720发送的OFDM信号。
可选的，第一通信模块720，还用于采用与雷达模块710不同的时隙和/或频段，接收接收端设备的第二通信模块发送的OFDM信号。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。