本主题公开涉及一种用于码分多址(cdma)雷达系统操作的分段双曲线波形。
背景技术：
车辆(例如汽车、卡车、建筑设备、农用设备、自动化工厂设备)包括许多传感器，以获取关于车辆及其环境的信息。例如，除了向驾驶员发出警报之外，来自传感器的信息还可以促进自主操作或半自主操作系统(例如自适应巡航控制、避免碰撞、自动制动)。示例性传感器包括无线电检测和测距(雷达)系统、光检测和测距(激光)系统以及相机。例如，雷达系统可以是具有单个接收元件和多个发射元件的单输入多输出(simo)系统，或者可以是具有多个接收元件和多个发射元件的多输入多输出(mimo)系统。当使用多个发射元件时，使用诸如时分多址(tdma)、频分多址(fdma)或cdma之类的传输方案来确保由各种传输产生的反射是可区分的。因此，期望提供一种用于cdma雷达系统操作的分段双曲线波形。
技术实现要素：
在一示例性实施例中，一种方法包括生成码字族。该码字族的每个码字包括三个段，其中三个段之一是双曲频率调制(hfm)段，而三个段中的两个是线性频率调制(lfm)段。该方法还包括使用不同的发射天线元件来发射码字族的每个码字。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括在单输入多输出(simo)系统中的一个接收天线元件处接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括在多输入多输出(mimo)系统中的两个或更多个接收天线元件处接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射。
除了本文所述的一个或多个特征之外，使用不同的发射天线元件来发射每个码字是同时完成的。
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括码字族的具有相同带宽和持续时间的每个码字。
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括对于码字族的每个码字改变lfm段和hfm段的持续时间。
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括将lfm段之一的持续时间定义为：
m是码字族的码字的数量，c(m)＝m，其是码字的索引，t是码字的持续时间。
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括将lfm段中的另一个的持续时间定义为：
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括将hfm段的持续时间定义为：
除了本文所述的一个或多个特征之外，生成码字族包括生成码字族的每个码字，其中lfm段之一作为三个段中的第一个，hfm段作为三个段中的第二个，而lfm段中的另一个作为三个段中的第三个。
在另一示例性实施例中，一种系统包括雷达系统的发射部分，以生成码字族。该码字族的每个码字包括三个段，其中三个段之一是双曲频率调制(hfm)段，而三个段中的两个是线性频率调制(lfm)段。系统还包括多个发射天线元件。多个发射天线元件中的每个发射天线元件发射码字族的码字中的相应一个。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该系统还包括一个接收天线元件，以接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射。该系统是车辆中的单输入多输出(simo)雷达系统。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该系统还包括两个或更多个接收天线元件，以接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射。该系统是车辆中的多输入多输出(mimo)雷达系统。
除了本文所述的一个或多个特征之外，不同的发射天线元件同时发射。
除了本文所述的一个或多个特征之外，码字族的每个码字具有相同的带宽和持续时间。
除了本文所述的一个或多个特征之外，对于码字族的每个码字，lfm段和hfm段的持续时间是不同的。
除了本文所述的一个或多个特征之外，将lfm段之一的持续时间定义为：
m是码字族的码字的数量，c(m)＝m，其是码字的索引，t是码字的持续时间。
除了本文所述的一个或多个特征之外，将lfm段中的另一个的持续时间定义为：
除了本文所述的一个或多个特征之外，将hfm段的持续时间定义为：
除了本文所述的一个或多个特征之外，处理器生成码字族的每个码字，其中lfm段之一作为三个段中的第一个，hfm段作为三个段中的第二个，而lfm段中的另一个作为三个段中的第三个。
当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅通过示例的方式在下面的详细描述中出现，该详细描述参考附图，其中：
图1是根据一个或多个实施例的使用分段双曲线波形用于cdma雷达系统操作的车辆的框图；
图2是详细示出根据一个或多个实施例的使用分段双曲线波形用于cdma操作的雷达系统的各方面的框图；
图3示出了根据一个或多个实施例的示例性分段双曲线波形；以及
图4详细描述了根据一个或多个实施例的分段双曲线波形。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。
如前所述，可以在simo和mimo雷达系统中使用不同的传输方案。尽管tdma使用传输的时间间隔来区分每个所产生的反射，但来自多个发射元件的同时传输可能会提供增加的最大检测范围和明确多普勒。有利于同时传输的cdma方案可能涉及相位或频率调制以生成波形正交性，其有助于能够分离由不同传输产生的反射。相对于其他方案，在最大雷达检测范围和最大明确多普勒(即相对速度)方面的改进与发射信号的数量成比例。每个cdma发射信号(即波形)可被称为码字，并且发射信号集可被称为编码族或码字集。典型的cdma编码族(例如gold、hadamard)的动态范围可能有限。这降低了区分多个物体的能力。本文详述的系统和方法的实施例涉及改进互相关特性的分段双曲线波形，使得雷达系统的视场(fov)中的多个物体可以彼此区分。
根据示例性实施例，图1是使用分段双曲线波形用于cdma雷达系统操作的车辆100的框图。图1中所示的示例性车辆100是汽车101。车辆100包括雷达系统110，将参考图2对其进一步讨论。车辆100还可以包括可布置在车辆100之内或之上的任何位置的其他传感器130(例如激光雷达系统、相机)。雷达系统110是simo或mimo雷达系统，其分别从多个发射元件210(图2)发射多个发射信号205(图2)并且在一个或多个接收元件220(图2)处接收所得反射215(图2)。
车辆100包括控制器120，其从雷达系统110和其他传感器130获得信息，并且控制车辆100的一个或多个操作(例如避免碰撞、自适应巡航控制)或结果向驾驶员提供警报。反射215(图2)在雷达系统110内、通过控制器120或利用两者的结合而被处理。雷达系统的处理器和控制器120包括处理电路，其可以包括专用集成电路(asic)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其他合适部件。
图2是详细示出根据一个或多个实施例的使用分段双曲线波形用于cdma操作的雷达系统的各方面的框图。雷达系统110包括发射部分201和接收部分202。发射部分201耦合到分别发送发射信号205-1至205-m(通常称为205)的发射天线元件210-1至210-m(通常称为210)。根据一个或多个实施例，发射部分201生成每个码字，将其作为发射信号205发射。根据一个或多个实施例的生成每个码字需要使用数模转换器(dac)或专用码字生成器。参考图3和4进一步讨论码字和编码族。如前所述，发射信号205可以由发射天线元件210同时发射。
接收部分202可以包括mimo系统中的接收元件220a至220x(通常称为220)。根据图2中所示的示例，仅一个接收元件220a是simo系统的一部分。无论接收部分202是否包括一个或多个接收元件220，每个接收元件220都接收反射215a至215n(通常称为215)。因为接收元件220接收由所有发射信号205产生的反射215，所以构成发射信号205的码字之间的正交性对于区分反射和准确地提取与反射发射信号205以生成反射215的物体有关的信息是必要的。
图3示出了根据一个或多个实施例的作为发射信号205而被发送的示例性分段双曲线波形。如图所示，构成发射信号205的码字由三个段i、ii和iii构成。第一和第三段(i和iii)是线性频率调制(lfm)段，而第二段(ii)是双曲线频率调制(hfm)段。码字的带宽为b，持续时间为t。每个lfm段的带宽为δb(≤b)，每个lfm段(i和iii)的持续时间为δt(≥0和≤t/2)。hfm段(ii)的带宽也为b，但时间段为t-2δt，如图所示。根据图2所示的示例性实施例，雷达系统110包括m个发射天线元件210a至210m。因此，存在作为发射信号205-1至205-m而被发射的m个不同码字。编码通过段持续时间完成。即例如，c(m)＝m，使得m∈[1,2,…,m]定义第m个码字的δt。参照图4进一步定义第m个码字。
图4详细描述了根据一个或多个实施例的分段双曲线波形。详细说明第m个码字xm(t)(即给定的发射信号205m)。具体地，详细说明了构成第m个码字xm(t)的三个段i、ii和iii。如图所示，第一段i是lfm段，由下式给出：
如前所述，该族中共有m个码字，t是码字的持续时间。另外，α是lfm段的斜率(即在lfm段的持续时间内的lfm段的频率增加率)。而且，c(m)＝m，其是码字的索引。第三段iii也是lfm段，其c(m)的符号与第一段i不同。具体地，第三段iii由下式给出：
第二段ii是hfm段，并且如图4所示，由下式给出：
在每个码字内，hfm段的符号与lfm段的符号相反。
一些参数对于编码族的所有码字是共有的。这些包括每个码字的持续时间t和带宽b，带宽b是每个码字的以及每个码字的hfm段的带宽。所有码字共有的波形参数还可以包括每个lfm段的带宽δb。可以通过更改每个lfm段的带宽来实现附加正交性。可替代地或另外，通过使用(-1)m 1在编码族中的各码字间切换hfm段的符号，可以实现附加正交性。对于编码族的每个码字，某些参数是不同的。这些包括c(m)，其定义δt，即每个lfm段的持续时间，并且如前所述，还可以包括带宽δb。
如前所述，使用根据一个或多个实施例的分段双曲线码字改善了互相关特性。互相关是指反射215与未导致反射215的发射信号205的相关。相对于自相关结果的低互相关结果(即将反射215与确实导致反射215的发射信号205相关的相关结果)有助于轻松识别雷达系统110的fov中的物体。例如，在m＝64时，使用根据一个或多个实施例的码字，最低互相关峰值旁瓣可能约为-45分贝(db)且平均值可以约为-24.5db。另一方面，使用双相位编码族(例如hadamard)，最低互相关峰值旁瓣可以约为-17db且平均值可以约为-15db。作为常规编码族的另一示例，通过使用坦西频率调制(tsfm)编码族，最低互相关峰值旁瓣可以约为-36db且平均值可以约为-20db。因此，根据一个或多个实施例生成的编码族减少了互相关结果，从而增加了动态范围以及在雷达系统110的fov中分离多个物体的能力。
尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。
1.一种方法，包括：
生成码字族，该码字族的每个码字包括三个段，其中三个段之一是双曲频率调制(hfm)段，而三个段中的两个是线性频率调制(lfm)段；以及
使用不同的发射天线元件来发射码字族的每个码字。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在单输入多输出(simo)系统中的一个接收天线元件处或者在多输入多输出(mimo)系统中的两个或更多个接收天线元件处，接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用不同的发射天线元件来发射每个码字是同时完成的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成码字族包括码字族的具有相同带宽和持续时间的每个码字。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成码字族包括对于码字族的每个码字改变lfm段和hfm段的持续时间，所述生成码字族包括将lfm段之一的持续时间定义为：
m是码字族的码字的数量，c(m)＝m，其是码字的索引，t是码字的持续时间，所述生成码字族包括将lfm段中的另一个的持续时间定义为：
所述生成码字族包括将hfm段的持续时间定义为：
所述生成码字族包括生成码字族的每个码字，其中lfm段之一作为三个段中的第一个，hfm段作为三个段中的第二个，而lfm段中的另一个作为三个段中的第三个。
6.一种系统，包括：
雷达系统的发射部分，其配置为生成码字族，该码字族的每个码字包括三个段，其中三个段之一是双曲频率调制(hfm)段，而三个段中的两个是线性频率调制(lfm)段；以及
多个发射天线元件，多个发射天线元件中的每个发射天线元件配置为发射码字族的码字中的相应一个。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括：一个接收天线元件，其配置为接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射，其中，所述系统是车辆中的单输入多输出(simo)雷达系统；或者两个或更多个接收天线元件，每个配置为接收由不同的发射天线元件通过发射所生成的反射，其中，所述系统是车辆中的多输入多输出(mimo)雷达系统。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，不同的发射天线元件配置为同时发射。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述码字族中的每个码字具有相同的带宽和持续时间。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，对于码字族的每个码字，所述lfm段的持续时间和所述hfm段的持续时间是不同的，将lfm段之一的持续时间定义为：
m是码字族的码字的数量，c(m)＝m，其是码字的索引，t是码字的持续时间，将lfm段中的另一个的持续时间定义为：
将hfm段的持续时间定义为：
处理器配置为生成码字族的每个码字，其中lfm段之一作为三个段中的第一个，hfm段作为三个段中的第二个，而lfm段中的另一个作为三个段中的第三个。
技术总结