稀疏阵列解栅瓣方法、装置及相关设备

文档序号:1951388 发布日期:2021-12-10 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 稀疏阵列解栅瓣方法、装置及相关设备 (Sparse array grating lobe arrangement method, device and related equipment ) 是由 何小静 崔璨 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种稀疏阵列解栅瓣装置,包括:基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;分别确定第一峰值角度及第二峰值角度对应的基线先验信息及相位先验信息;基于基线先验信息及相位先验信息,根据相位测角法对目标回波信号测角得到第一相位角及第二相位角;计算第一峰值角度与第一相位角的第一差值,以及第二峰值角度与第二相位角的第二差值;根据第一差值及第二差值,确定目标回波信号的目标角度。本申请还提出一种稀疏阵列解栅瓣装置、毫米波雷达、自动驾驶设备以及计算机可读存储介质。本申请解决了现有技术中难以根据用户的博文提取出能够有效解决天线阵列栅瓣及测角模糊的技术问题。(The application discloses sparse array grating lobe device includes: measuring an angle of a target echo signal based on a digital beam forming DBF to obtain a first peak angle and a second peak angle; respectively determining baseline prior information and phase prior information corresponding to the first peak angle and the second peak angle; measuring an angle of a target echo signal according to a phase angle measuring method based on the baseline prior information and the phase prior information to obtain a first phase angle and a second phase angle; calculating a first difference between the first peak angle and the first phase angle, and a second difference between the second peak angle and the second phase angle; and determining the target angle of the target echo signal according to the first difference and the second difference. The application also provides a sparse array grating lobe resolving device, a millimeter wave radar, an automatic driving device and a computer readable storage medium. The method and the device solve the technical problem that the grating lobe of the antenna array and the ambiguity of angle measurement can be effectively solved by extracting the Bowen according to the user in the prior art.)

稀疏阵列解栅瓣方法、装置及相关设备

技术领域

本申请涉及毫米波雷达技术领域,尤其涉及一种稀疏阵列解栅瓣方法、装置及相关设备。

背景技术

现有的毫米波雷达产品,基本上都是采用稀疏阵列来实现,与此同时带来的问题就是无模糊测角范围的缩小、高旁瓣和栅瓣的影响。目前存在的解决栅瓣的方法,不能有效解决稀疏阵列在波束覆盖范围内存在的栅瓣和由此带来的测角模糊问题。

发明内容

本申请提供一种稀疏阵列解栅瓣方法、装置、毫米波雷达及自动驾驶设备,其主要目的在于解决现有技术中难以解决稀疏阵列在波束覆盖范围内存在的栅瓣及测角模糊的技术问题。

为实现上述目的,本申请提供一种稀疏阵列解栅瓣方法,该方法包括:

基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;

根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差;

基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角;

计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值;

根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

可选地,所述基线先验信息包括不同基线的基线长度以及不同基线长度所对应的先验角度,所述先验角度指各个先验信号所在的角度;所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤,包括:将所述第一峰值角度及所述第二峰值角度分别与各个所述先验角度进行匹配;确定匹配的所述先验角度所对应的目标基线长度及目标相位差。

可选地,所述根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度的步骤包括:比较所述第一差值与所述第二差值的大小;当第一差值小于所述第二差值时,将所述第一峰值角度确定为所述目标角度。

可选地,所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤之前包括:获取各个先验角度;对于各个先验角度,采用任一组基线进行相位法测角,得到测量角度;将所述测量角度与所述先验角度一致的一组基线之间的基线长度,确定为与所述先验角度对应的基线长度。

可选地,所述相位先验信息包括不同基线之间的相位差以及不同基线的相位差所对应的先验角度;所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤包括:分别确定与所述第一峰值角度及所述第二峰值角度匹配的先验角度;根据匹配的先验角度确定目标基线及目标基线长度;根据所述目标基线长度,确定所述目标基线长度对应的目标相位差。

可选的,所述基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角的步骤包括:

根据下述公式分别计算所述第一相位角及所述第二相位角:

其中,θ分别对应为第一相位角或第二相位角,所述为目标相位差,所述d为基线长度。

此外,为实现上述目的,本申请还提供一种稀疏阵列解栅瓣装置,该装置包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的稀疏阵列解栅瓣系统,所述稀疏阵列解栅瓣系统被所述处理器执行时实现如下步骤:

基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;

根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差;

基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角;

计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值;

根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

此外,为实现上述目的,本申请还提供一种毫米波雷达,该毫米波雷达包括上述的稀疏阵列解栅瓣装置。

此外,为实现上述目的,本申请还提供一种自动驾驶设备,该自动驾驶设备包括上述的毫米波雷达。

此外,为实现上述目的,本申请还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有稀疏阵列解栅瓣程序,所述稀疏阵列解栅瓣程序可被至少一个处理器执行,以实现如下步骤:

基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;

根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差;

基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角;

计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值;

根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

本申请提出的稀疏阵列解栅瓣方法,基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度,并根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,然后基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角,进一步计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值,最后根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度,在不改变阵列布阵形式和不限制无模糊测角范围的情况下,结合DBF测角和多基线相位法测角的方法,有效地解除了稀疏阵列在波束覆盖范围内存在的栅瓣和由此带来的测角模糊问题。

附图说明

图1为本申请稀疏阵列解栅瓣方法较佳实施例的示意图;

图2为本申请稀疏阵列解栅瓣方法中相位测角法的原理示意图;

图3为本申请稀疏阵列解栅瓣装置较佳实施例的流程图;

图4为本申请稀疏阵列解栅瓣装置一实施例中稀疏阵列解栅瓣系统的模块示意图;

图5为本申请毫米波雷达较佳实施例的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

首先介绍本申请实施例中出现的技术术语:

基线:是指用于接收信号的两个天线之间的距离,根据距离的相对长短可称为长、短基线。

稀疏阵:是指对一组天线阵元的间距进行随机稀疏排布的天线阵列。

栅瓣:是指由于天线阵列间距过大后,导致在除主瓣以外的其他扫描范围内出现的与主瓣等幅度的波瓣。

相位法测角:是指利用多个天线所接收回波信号之间的相位差进行测角。

DBF测角:数字波束形成(DigitalBeamForming)测角。

有效孔径:是指天线阵列单元之间最大的有效间距。

随着自动驾驶技术的发展,不受恶劣天气影响、具有较强稳定性的车载毫米波雷达也愈发火热,作为无人驾驶汽车的一个重要部件,市场对价格低廉、性能出色的雷达产品的需求也在不断增长。价格低廉则需保证雷达产品所需天线单元及其组件更少,性能出色则需满足探测距离远、测角精度高、无模糊测角范围广等等。但是上述这几类特性往往相互矛盾的。

测角精度主要由天线阵列的有效孔径决定,有效孔径越大,测角精度越高。对于车载毫米波雷达而言,天线阵列一般采用线性阵列,其有效孔径是最远的天线单元与参考单元(一般为第一个天线单元)之间的间距,若要保证测角无模糊,需要将天线单元排布成间隔为半波长的均匀线性阵列,这就需要更多的天线单元。替代方案是,通过优化天线单元的数目和位置排布,来保证相同有效孔径下使用更少的天线单元,这样优化得到的阵列也称为稀疏阵列。

目前,市场上存在的车载毫米波雷达产品,基本上都是采用稀疏阵列来实现。与此同时带来的问题就是无模糊测角范围的缩小、高旁瓣和栅瓣的影响。发明人在实施本申请实施例的过程中发现,目前对于一维稀疏阵列,大多都采用优化天线布阵的方式或者限制无模糊测角范围来解决栅瓣的问题,对于阵列形式固定,在要求的波束覆盖范围内仍然存在栅瓣的解决方案研究不多。通过优化天线布阵虽然可以解除栅瓣,但是相当于是把栅瓣的能量转移到了其他旁瓣,尤其是在波长大于1/2λ时,由此会带来高旁瓣的问题,影响测角准确度;而限制无模糊测角范围的形式,则直接减小了波束覆盖范围。

因此,本申请提供一种稀疏阵列解栅瓣方法。参照图1所示,为本申请稀疏阵列解栅瓣方法较佳实施例的流程图。该方法可以由一个装置执行,该装置可以由软件和/或硬件实现。在本实施例中,稀疏阵列解栅瓣方法包括:

步骤S10,基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度。

本申请实施例中,对于基线长度大于半波长1/2λ的基线进行测角。其中,对于稀疏阵列的毫米波雷达的天线阵列,采用雷达的整个稀疏阵列对目标回波信号进行DBF测角,得到DBF的方向图,选取方向图中2个最高的波瓣峰值点,主峰值点对应角度设为第一峰值角度A1,次峰值点对应角度设为第二峰值角度A2。由于栅瓣角度可能会大于等于真实角度,或与真实角度相近,而采用DBF测角并不能区分,哪个是真实角度哪个是栅瓣角度,因此本发明实施例选取两个峰值角度。DBF测角的具体方式,本申请实施例不做具体限制。

步骤S20,根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差。

本发明实施例中,事先通过理论仿真或者暗室采集的关注角度范围内各个角度的通道数据得到的对应的两类先验信息,这两类先验信息分别为基线先验信息及相位先验信息。

其中,基线选取先验信息,指的是对应于不同的目标真实角度(先验角度),需要选取不同基线来进行相位法测角解除栅瓣,这是因为:对于同一组基线,对于目标回波信号1存在的栅瓣角度,可能是目标回波信号2的真实角度,因此选取各先验角度下能解除栅瓣的基线作为先验信息。因此,本申请实施例中的基线先验信息包括不同基线的基线长度以及不同基线长度所对应的先验角度,该先验角度指各个先验信号(回波信号)所在的真实角度。具体地,需要确定先验角度对应的基线:获取各个先验角度;从稀疏阵列中任意选取两个基线为一组,采用相位法测角,得到测量角度;将所述测量角度与所述先验角度一致的一组基线之间的基线长度,确定为与所述先验角度对应的基线长度,确定该组基线对应该先验角度,从而可以分别确定各个先验角度对应的各组基线,并确定各组基线之间的基线长度。将先验角度、先验角度对应的基线以及基线长度等基线先验信息预先存储。所述先验角度指各个先验信号所在的角度,也即一般是指雷达可视范围(即FOV)内的各角度。

本申请实施例中,相位先验信息指的是采用大于半波长1/2λ的基线进行相位法测角时,对应于各先验角度下不同基线之间的相位差,不同基线之间的相位差根据基线长度具有不同的周期性,因此需要先得到每个真实目标角度θ(先验角度)对应于不同基线的周期相位值,而通常情况下栅瓣角度对应的基线的相位值则不同。因此,相位先验信息包括不同基线之间的相位差以及不同基线的相位差所对应的先验角度。也就是说,在确定了基线选取先验信息后,则确定了各个先验角度所对应的基线,而不同的基线长度所对应的相位差不同,本发明实施例中,在处理相位先验信息时,预先对不同基线之间的相位差进行补齐,从而得到各个基线之间的相位先验信息,其中各个基线之间的相位差一般为kπ,k为自然数。因此,在确定了各个先验角度所对应的基线后,与基线选取先验信息及相位先验信息进行匹配。具体地,分别确定与所述第一峰值角度及所述第二峰值角度匹配的先验角度,得到第一峰值角度所匹配的先验角度,以及第二峰值角度所匹配的先验角度;根据匹配的先验角度确定第一峰值角度对应的目标基线及目标基线长度,以及第二峰值角度对应的目标基线及目标基线长度;根据目标基线长度,确定所述目标基线长度对应的目标相位差根据基线长度确定各个先验角度所对应的相位差。从而确定第一峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,以及第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差。

步骤S30,基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角。

其中,在得到第一峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,以及第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差后,根据目标基线长度、目标相位差及相位测角法对目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角。

具体地,相位测角法如图2所示,B和C为两个接收天线单元,间距为d,d<<目标回波信号到振源的距离,因此通常情况下,认为通过目标反射到达接收点的电磁波是一个平面波。这里假设目标到A、B两点的距离相等,回波到达A、B两点的相位也相等,称为等相位波前;则回波到达B、C两个接收天线单元的距离差为dsin(θ),假设回波到达B、C两个接收点的相位差为一个波长λ的相位差为2π,则对应于距离为dsin(θ)的相位差为:

通过B、C两个接收通道的相位差可以得到目标到接收点的角度θ为:

时,通过上述公式得到的θ只有一个取值,称为无模糊角,假设对应于[-π,π]的无模糊测角区间为其中:

从上式可知,越大,对应的θmax越大。

因此,本申请实施例在得到目标基线长度及目标相位差后,根据上述相位测角法,得到第一峰值角度对应的第一相位角及第二峰值角度对应的第二相位角:

其中,θ分别对应为第一相位角或第二相位角,所述为目标相位差,所述d为目标基线长度。

步骤S40,计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值。

本申请实施例中,由于第一相位角及第二相位角根据相位测角法计算得到,第一峰值角度及第二峰值角度根据DBF测角法计算得到,而根据DBF测角法并不能区分第一峰值角度及第二峰值角度是否为栅瓣角度,而当其中一个为栅瓣角度时,由于预先设置了基线先验信息及相位先验信息,因此根据基线先验信息及相位先验信息确定对应的基线。对于峰值角度为真实角度的情况,其通过相位测角法测量得到的相位角与真实角度(先验角度)将会一致,而对于峰值角度为栅瓣角度时,其采用相位测角法测量得到的相位角与真实角度不一致。因此,根据第一差值及第二差值从而可以确定第一峰值角度及第二峰值角度是否是真实角度。

步骤S50,根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

其中,比较所述第一差值与所述第二差值的大小,当第一差值小于所述第二差值时,将所述第一峰值角度确定为目标回波信号的目标角度,从而解除了最短基线长度大于半波长的稀疏阵列的栅瓣。

上述实施例提出的稀疏阵列解栅瓣方法,基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度,并根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,然后基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角,进一步计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值,最后根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度,在不改变阵列布阵形式和不限制无模糊测角范围的情况下,结合DBF测角和多基线相位法测角的方法,有效地解除了稀疏阵列在波束覆盖范围内存在的栅瓣和由此带来的测角模糊问题。

本申请提供一种稀疏阵列解栅瓣装置。参照图3所示,为本申请稀疏阵列解栅瓣装置较佳实施例的示意图。在本实施例中,稀疏阵列解栅瓣装置可以是PC(PersonalComputer,个人电脑),也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、便携计算机等终端设备。

该稀疏阵列解栅瓣装置包括存储器11、处理器12,通信总线13,以及网络接口14。

其中,存储器11至少包括一种类型的可读存储介质,所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是稀疏阵列解栅瓣装置的内部存储单元,例如该稀疏阵列解栅瓣装置的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是稀疏阵列解栅瓣装置的外部存储设备,例如稀疏阵列解栅瓣装置上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,存储器11还可以既包括稀疏阵列解栅瓣装置的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于稀疏阵列解栅瓣装置的应用软件及各类数据,例如稀疏阵列解栅瓣系统的代码等,还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片,用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据,例如执行稀疏阵列解栅瓣系统的功能等。

通信总线13用于实现这些组件之间的连接通信。

网络接口14可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口),通常用于在该装置与其他电子设备之间建立通信连接。

图3仅示出了具有组件11-14以及稀疏阵列解栅瓣系统的稀疏阵列解栅瓣装置,但是应理解的是,并不要求实施所有示出的组件,可以替代的实施更多或者更少的组件。

可选地,该装置还可以包括用户接口,用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地,在一些实施例中,显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)触摸器等。其中,显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元,用于显示在稀疏阵列解栅瓣装置中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

在图3所示的装置实施例中,存储器11中存储有稀疏阵列解栅瓣系统;处理器12执行存储器11中存储的稀疏阵列解栅瓣系统的功能时实现如下步骤:

A、基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度。

本申请实施例中,对于基线长度大于半波长1/2λ的基线进行测角。其中,对于稀疏阵列的毫米波雷达的天线阵列,采用雷达的整个稀疏阵列对目标回波信号进行DBF测角,得到DBF的方向图,选取方向图中2个最高的波瓣峰值点,主峰值点对应角度设为第一峰值角度A1,次峰值点对应角度设为第二峰值角度A2。由于栅瓣角度可能会大于等于真实角度,或与真实角度相近,而采用DBF测角并不能区分,哪个是真实角度哪个是栅瓣角度,因此本发明实施例选取两个峰值角度。DBF测角的具体方式,本申请实施例不做具体限制。

B、根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差。

其中,基线选取先验信息,指的是对应于不同的目标真实角度(先验角度),需要选取不同基线来进行相位法测角解除栅瓣,这是因为:对于同一组基线,对于目标回波信号1存在的栅瓣角度,可能是目标回波信号2的真实角度,因此选取各先验角度下能解除栅瓣的基线作为先验信息。因此,本申请实施例中的基线先验信息包括不同基线的基线长度以及不同基线长度所对应的先验角度,该先验角度指各个先验信号(回波信号)所在的真实角度。具体地,需要确定先验角度对应的基线:获取各个先验角度;从稀疏阵列中任意选取两个基线为一组,采用相位法测角,得到测量角度;将所述测量角度与所述先验角度一致的一组基线之间的基线长度,确定为与所述先验角度对应的基线长度,确定该组基线对应该先验角度,从而可以分别确定各个先验角度对应的各组基线,并确定各组基线之间的基线长度。将先验角度、先验角度对应的基线以及基线长度等基线先验信息预先存储。

本申请实施例中,相位先验信息指的是采用大于半波长1/2λ的基线进行相位法测角时,对应于各先验角度下不同基线之间的相位差,不同基线之间的相位差根据基线长度具有不同的周期性,因此需要先得到每个真实目标角度θ(先验角度)对应于不同基线的周期相位值,而通常情况下栅瓣角度对应的基线的相位值则不同。因此,相位先验信息包括不同基线之间的相位差以及不同基线的相位差所对应的先验角度。也就是说,在确定了基线选取先验信息后,则确定了各个先验角度所对应的基线,而不同的基线长度所对应的相位差不同。因此,在确定了各个先验角度所对应的基线后,与基线选取先验信息及相位先验信息进行匹配。具体地,分别确定与所述第一峰值角度及所述第二峰值角度匹配的先验角度,得到第一峰值角度所匹配的先验角度,以及第二峰值角度所匹配的先验角度;根据匹配的先验角度确定第一峰值角度对应的目标基线及目标基线长度,以及第二峰值角度对应的目标基线及目标基线长度;根据目标基线长度,确定所述目标基线长度对应的目标相位差根据基线长度确定各个先验角度所对应的相位差。从而确定第一峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,以及第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差。

C、基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角。

其中,在得到第一峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,以及第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差后,根据目标基线长度、目标相位差及相位测角法对目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角。

具体地,相位测角法如图2所示,B和C为两个接收天线单元,间距为d,d<<目标回波信号到振源的距离,因此通常情况下,认为通过目标反射到达接收点的电磁波是一个平面波。这里假设目标到A、B两点的距离相等,回波到达A、B两点的相位也相等,称为等相位波前;则回波到达B、C两个接收天线单元的距离差为dsin(θ),假设回波到达B、C两个接收点的相位差为一个波长λ的相位差为2π,则对应于距离为dsin(θ)的相位差为:

通过B、C两个接收通道的相位差可以得到目标到接收点的角度θ为:

时,通过上述公式得到的θ只有一个取值,称为无模糊角,假设对应于[-π,π]的无模糊测角区间为其中:

从上式可知,越大,对应的θmax越大。

因此,本申请实施例在得到目标基线长度及目标相位差后,根据上述相位测角法,得到第一峰值角度对应的第一相位角及第二峰值角度对应的第二相位角:

其中,θ分别对应为第一相位角或第二相位角,所述为目标相位差,所述d为目标基线长度。

D、计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值。

本申请实施例中,由于第一相位角及第二相位角根据相位测角法计算得到,第一峰值角度及第二峰值角度根据DBF测角法计算得到,而根据DBF测角法并不能区分第一峰值角度及第二峰值角度是否为栅瓣角度,而当其中一个为栅瓣角度时,由于预先设置了基线先验信息及相位先验信息,因此根据基线先验信息及相位先验信息确定对应的基线。对于峰值角度为真实角度的情况,其通过相位测角法测量得到的相位角与真实角度(先验角度)将会一致,而对于峰值角度为栅瓣角度时,其采用相位测角法测量得到的相位角与真实角度不一致。因此,根据第一差值及第二差值从而可以确定第一峰值角度及第二峰值角度是否是真实角度。

E、根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

其中,比较所述第一差值与所述第二差值的大小,当第一差值小于所述第二差值时,将所述第一峰值角度确定为目标回波信号的目标角度,从而解除了最短基线长度大于半波长的稀疏阵列的栅瓣。

可选地,在其他的实施例中,稀疏阵列解栅瓣系统还可以被分割为一个或者多个模块,一个或者多个模块被存储于存储器11中,并由一个或多个处理器(本实施例为处理器12)所执行,以完成本申请,本申请所称的模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段。例如,参照图4所示,为本申请稀疏阵列解栅瓣装置一实施例中的稀疏阵列解栅瓣系统的模块示意图,该实施例中,稀疏阵列解栅瓣系统可以被分割为第一测角模块10、第一确定模块20、第二测角模块30、计算模块40以及第二确定模块50,示例性地:

第一测角模块10用于基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;

第一确定模块20用于根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差;

第二测角模块30用于基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角;

计算模块40用于计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值;

第二确定模块50用于根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

上述第一测角模块10、第一确定模块20、第二测角模块30、计算模块40以及第二确定模块50被执行所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同,在此不再赘述。

本申请提出的稀疏阵列解栅瓣方法,基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度,并根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差,然后基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角,进一步计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值,最后根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度,在不改变阵列布阵形式和不限制无模糊测角范围的情况下,结合DBF测角和多基线相位法测角的方法,有效地解除了稀疏阵列在波束覆盖范围内存在的栅瓣和由此带来的测角模糊问题。

如图5所示,本申请实施例还提供一种毫米波雷达,该毫米波雷达包括上述的稀疏阵列解栅瓣装置。本申请实施例中的稀疏阵列解栅瓣装置的具体所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同,此处不再赘述。

此外,本申请实施例还提供一种自动驾驶设备,该自动驾驶设备包括上述的毫米波雷达,上述的毫米波雷达包括本申请实施例中的稀疏阵列解栅瓣装置。本申请实施例中的稀疏阵列解栅瓣装置的具体所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同,此处不再赘述。

此外,本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有稀疏阵列解栅瓣程序,所述稀疏阵列解栅瓣程序可被一个或多个处理器执行,以实现如下操作:

基于数字波束形成DBF对目标回波信号测角,得到第一峰值角度及第二峰值角度;

根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差;

基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角;

计算所述第一峰值角度与所述第一相位角的第一差值,以及所述第二峰值角度与所述第二相位角的第二差值;

根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度。

进一步地,可选地,所述基线先验信息包括不同基线的基线长度以及不同基线长度所对应的先验角度,所述先验角度指各个先验信号所在的角度;所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤,包括:将所述第一峰值角度及所述第二峰值角度分别与各个所述先验角度进行匹配;确定匹配的所述先验角度所对应的基线长度。

进一步地,所述根据所述第一差值及所述第二差值,确定所述目标回波信号的目标角度的步骤包括:比较所述第一差值与所述第二差值的大小;当第一差值小于所述第二差值时,将所述第一峰值角度确定为所述目标角度。

进一步地,所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤之前包括:获取各个先验角度;对于各个先验角度,采用任一组基线进行相位法测角,得到测量角度;将所述测量角度与所述先验角度一致的一组基线之间的基线长度,确定为与所述先验角度对应的基线长度。

进一步地,所述相位先验信息包括不同基线之间的相位差以及不同基线的相位差所对应的先验角度;所述根据基线先验信息及相位先验信息分别确定所述第一峰值角度及所述第二峰值角度对应的目标基线长度及目标相位差的步骤包括:分别确定与所述第一峰值角度及所述第二峰值角度匹配的先验角度;根据匹配的先验角度确定目标基线及目标基线长度;根据所述目标基线长度,确定所述目标基线长度对应的目标相位差。

进一步地,所述基于所述目标基线长度及所述目标相位差,根据相位测角法对所述目标回波信号测角,得到第一相位角及第二相位角的步骤包括:

根据下述公式分别计算所述第一相位角及所述第二相位角:

其中,θ分别对应为第一相位角或第二相位角,所述为目标相位差,所述d为基线长度。

本申请计算机可读存储介质具体实施方式与上述稀疏阵列解栅瓣方法和装置各实施例基本相同,在此不作累述。

需要说明的是,上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,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、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

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