[發明專利]等效多快拍的4D毫米波雷達測角方法、裝置及相關設備

有效

• 申請號: 202211264230.X
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115327473B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 袁鑫豪;王闖;胡建民;周斌
• 申請（專利權）人: 廣東大灣區空天信息研究院
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S7/41;G01S13/06;G01S13/58;G01S13/931;G06F17/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任文生

本申請公開了一種等效多快拍的4D毫米波雷達測角方法、裝置及相關設備，該方法包括：基于二維收發陣列中各接收天線接收到的回波數據矩陣，確定二維測角矩陣；從二維測角矩陣中確定包含實際陣元的數量最多的目標行，并利用DBF對目標行進行處理，得到各目標在水平方向上的水平角集合；從二維測角矩陣中確定包含實際陣元的數量最多、且包含實際陣元的數量相同的多個目標列，并利用多快拍超分辨測角方法對多個目標列進行處理，得到各目標在豎直方向上的俯仰角集合；對水平角集合中的各水平角和俯仰角集合中的各俯仰角進行匹配，得到各目標的角度信息。本申請可以使用有限的陣元以并不復雜的計算量在水平和豎直維度都實現較高的角度分辨率。

技術領域

本申請涉及毫米波雷達技術領域，更具體地說，是涉及一種等效多快拍的4D毫米波雷達測角方法、裝置及相關設備。

背景技術

汽車行業正朝著更智能的方向發展，從高級輔助駕駛系統(Advanced DriverAssistance System，ADAS)到無人駕駛，這些功能的落地需要車載傳感器對車身周圍環境信息進行感知。毫米波雷達有著探測距離遠、可以同時測距和測速、可以全天時全天候工作、尺寸小等優勢，已經成為了汽車最核心的傳感器之一。

相較于傳統的車載毫米波雷達，4D雷達使用了二維面陣，具備了豎直向測角能力，從而可以感知的目標物包括距離、速度、水平角度和豎直角度這四個維度的信息。目前，4D毫米波雷達一個亟需解決的難題是：如何在有限的孔徑內，在水平和豎直向上都具備較高的角度分辨率。

現階段，4D毫米波雷達普遍采用多芯片級聯的方式來增加收發通道數，并基于（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術來拓展孔徑以提高角度分辨率，但受限于面板尺寸和硬件芯片自身的條件，天線的通道數不宜過多，否則在包括成本、尺寸、級聯芯片的控制與同步問題、功耗與散熱問題、數據量等方面都沒法滿足實用要求。

此外，在測角方法上，因為車載毫米波雷達對檢測結果的更新率有極高的要求(一般要求在10Hz-20Hz)，且實際應用中汽車絕大多數時間下處于運動狀態，因此，所有的以增加觀測時長來獲取快拍數的超分辨測角方法無法用于車載毫米波雷達。而傳統的基于數字波束成形（Digital Beam Forming，DBF）、傅里葉變換（FFT）的測角方法并不能突破瑞利限，其測角分辨率由陣列孔徑唯一確定。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種等效多快拍的4D毫米波雷達測角方法、裝置及相關設備，以實現在有限的面板尺寸下，使用有限的陣元以并不復雜的計算量在水平和豎直維度都實現極高的角度分辨率。

為實現上述目的，本申請第一方面提供了一種等效多快拍的4D毫米波雷達測角方法，包括：

基于二維收發陣列中各接收天線接收到的回波數據矩陣，確定二維測角矩陣，所述二維測角矩陣包含各目標的位置和速度信息；

從所述二維測角矩陣中確定包含實際陣元的數量最多的目標行，并利用數字波束成形DBF對所述目標行進行處理，得到各目標在水平方向上的水平角集合，其中，每一所述陣元對應有一發射天線和一接收天線；

從所述二維測角矩陣中確定包含實際陣元的數量最多、且包含實際陣元的數量相同的多個目標列，并利用多快拍超分辨測角方法對所述多個目標列進行處理，得到各目標在豎直方向上的俯仰角集合；

對所述水平角集合中的各水平角和所述俯仰角集合中的各俯仰角進行匹配，得到各目標的角度信息。

優選地，所述基于二維收發陣列中各接收天線接收到的回波數據矩陣，確定二維測角矩陣的過程，包括：

對各回波數據矩陣進行二維快速傅里葉變換2D-FFT，得到各距離-多普勒譜；

對所述距離-多普勒譜進行非相關累積處理，得到累積后的距離-多普勒譜；