[发明专利]互质编码(CPC)多普勒分割复用(DDM)MIMO雷达方法和系统

说明书

一种互质编码的DDM MIMO雷达系统、设备、架构和方法配备有参考信号发生器(112)，其产生发射参考信号；多个DDM发射模块(11)，其产生、调节和发射多个发射信号，每个发射信号具有与所述发射参考信号不同的互质编码(CPC)的渐进式相位偏移；接收器模块(12)，其接收通过目标从所述多个发射信号反射的目标返回信号并且根据所述目标返回信号产生数字信号；以及雷达控制处理单元(20)，其被配置成检测所述数字信号中的多普勒频谱峰值，其中所述雷达控制处理单元包括多普勒消歧模块(25)，所述多普勒消歧模块(25)被配置成具有CPC解码器以使每个检测到的多普勒频谱峰值与对应DDM发射模块相关联，由此产生多个与发射器相关联的多普勒频谱峰值检测。

技术领域

本发明大体上涉及雷达系统和相关联的操作方法。在一个方面，本发明涉及一种由多输入多输出(MIMO)雷达阵列形成的汽车雷达系统。

背景技术

雷达系统可用于检测附近目标的范围、速度和角度。随着技术的进步，雷达系统现在可以应用于许多不同的应用，例如汽车雷达安全系统越来越多地使用雷达系统检测周围环境的变化，例如接近另一汽车以进行盲点检测或检测改进巡航控制的领先车辆。准确的雷达检测也是自主车辆控制系统不可或缺的一部分。然而，在使用可构造在汽车上的雷达系统准确地检测对象的位置和移动方面存在挑战。提高汽车雷达系统的角度分辨率的常用方法是使用多个发射天线和接收天线来实施多输入多输出(MIMO)汽车雷达系统。在MIMO雷达系统中，虚拟阵列由多个阵列元件组成，所述多个阵列元件等于多个发射天线和接收天线的乘积。MIMO雷达相比于单个发射器系统具有增大的孔径会提高基于对象的到达方向(DOA)而分离对象的能力。但是，MIMO雷达发射器必须从多个发射器发射正交波形，以分离接收器端的综合响应。

用于提供正交性的现有解决方案包括对发射的雷达波形进行编码，例如通过在不同的时刻或以不同的中心频率发射频率调制连续波(FMCW)波形，或通过改变FMCW波形的相位或幅度。在传统的汽车雷达系统中，特别是在多普勒分割复用(DDM)MIMO汽车雷达系统中，最大多普勒频率通常不足以防止汽车因多个发射天线的多普勒频谱重叠而产生的速度模糊。DDM MIMO系统产生的歧义是，每个检测到的多普勒频谱峰值必须与其对应的照明发射器正确地相关联，但如果目标的径向速度超出分配给发射器的预算最大速度，则频谱峰值将出现在分配给另一发射器的频谱部分，从而导致不正确的关联。对于服务于具有许多发射器和有限多普勒频谱带宽的高度动态驾驶场景的系统而言，所述问题更加严重。

现有的雷达系统试图通过对每个FMCW波形进行两次测量来解决这些挑战，所述FMCW波形具有一个增加频率的“向上线性调频脉冲”和一个减少频率的“向下线性调频脉冲”，但此类解决方案过于复杂，因为向上线性调频脉冲和向下线性调频脉冲需要与彼此相关联以进行雷达处理。其它解决方案使用时分(TD)复用技术在时间上分离来自不同发射器的LFM波形，从而在每个接收信道处分离来自不同发射器的信号，从而构造虚拟MIMO阵列。然而，由于相干停留时间(即目标的回波信号可以在移动目标上相干地集成的持续时间)通常是有限的，因此可与TD-MIMO系统一起使用的发射器的数量是有限的。常规TD-MIMO系统的另一缺点是，较长的帧或线性调频脉冲序列持续时间可能会导致可以在没有歧义的情况下测量的最大多普勒频移(或实际上为目标的径向速度)多次下降，又限制了可用于TD-MIMO系统的发射器的数量。由于这些限制，现有的MIMO汽车雷达系统通常仅限于使用少量发射器(例如，3个)来构造一个相对较小的MIMO虚拟阵列。综上所述，在现有雷达系统应用的性能、设计、复杂性和成本限制下，现有雷达系统解决方案在实践层面上是极其困难的，因为要实现更大尺寸雷达的性能优势，以实现更高分辨率的雷达成像都面临挑战。

发明内容