本申请公开了一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法、装置及相关设备，该方法包括：基于目标二维收发阵列中的回波数据矩阵，确定二维测角矩阵，并对其各行进行FFT或DBF处理，得到水平维度压缩后的二维测角矩阵；从该水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并基于该目标行确定各目标在水平方向的角度信息和索引信息；最后基于索引信息确定目标列，并利用超分辨率算法对目标列进行竖直方向的测角，得到竖直方向的角度信息。本申请无需对二维测角矩阵中的所有行以及所有列进行FFT或DBF，只需要二维测角矩阵中存在至少一行数目足够多的阵元，则可以通过合适的收发天线阵元排布，实现较为有效的角度测量。量。量。
【技术实现步骤摘要】
一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法、装置及相关设备
[0001]本申请涉及毫米波雷达
，更具体地说，是涉及一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法、装置及相关设备。
技术介绍
[0002]汽车行业正朝着更智能的方向发展，从高级辅助驾驶系统（Advanced Driver Assistance System，ADAS）到面向更高级别的自动驾驶，这些功能的实现离不开为决策系统提供周边环境信息感知的各类传感器。毫米波雷达有着探测距离远、可以测速、可以全天时全天候工作、成本低等优势，已经成为了汽车最为核心的传感器之一。
[0003]传统的毫米波雷达传感器只具备水平维度的测角功能，自动驾驶等级的提高对传感器的要求也更高，于是催生了近几年开始走向市场的4D毫米波雷达。4D雷达可以感知的目标物包括距离、速度、水平角度、竖直角度这四个维度的信息。相较于传统的车载4D毫米波雷达，4D雷达采用了二维面阵，具备了竖直向的测角能力，同时两个维度的测角分辨率也更高。
[0004]由于车载4D毫米波雷达是安装于汽车上的，其尺寸不能过大，这与4D雷达要求的极高的测角分辨率（一般要求水平向和竖直向的测角分辨率在1
°
左右）是相矛盾的：更高角分辨率的获得需要更大的天线面板尺寸。因此，如何利用有限面板尺寸的天线来对目标物进行角度测量，并使其满足角分辨率要求是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法、装置及相关设备，以实现在面板尺寸受限的前提下进行有效测角。
[0006]为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法，包括：基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵，所述二维测角矩阵包含各目标的位置和速度信息；对所述二维测角矩阵的各行进行快速傅里叶变换FFT或进行数字波束成形DBF处理，得到水平维度压缩后的二维测角矩阵；从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并基于所述目标行确定各目标在水平方向上的角度信息以及在水平方向上的索引信息，其中，每一所述阵元对应有一发射天线和一接收天线；基于每一目标的所述索引信息，从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定所述目标的目标列，并利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。
[0007]优选地，所述基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵的过程，包括：
对各回波数据矩阵进行二维快速傅里叶变换2D
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FFT，得到各距离
‑
多普勒谱；对所述距离
‑
多普勒谱进行非相关累积处理，得到累积后的距离
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多普勒谱；对各距离
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多普勒谱进行恒虚警率CFAR检测，得到各目标的距离和速度索引；基于所述各距离
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多普勒谱以及所述各目标的距离和速度索引，获取各目标对应的二维测角矩阵。
[0008]优选地，所述利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息的过程，包括：利用迭代自适应算法IAA或正交匹配追踪算法OMP对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。
[0009]优选地，基于所述目标行确定各目标在水平方向上的角度信息以及在水平方向的索引信息的过程，包括：基于所述目标行，利用找极大值法确定各目标在水平方向的角度信息以及在水平方向上的索引信息。
[0010]优选地，所述目标二维收发阵列为非均匀天线阵列，包括若干作为发射天线的发射阵元以及若干作为接收天线的接收阵元；所述目标二维收发阵列中，水平方向上的发射阵元/接收阵元的间距最小值为0.58，竖直方向上的发射阵元/接收阵元的间距最小值为1.45，为所采用的毫米波的波长。
[0011]优选地，所述目标二维收发阵列中，一半以上的发射阵元设置在同一行，各接收阵元排列成两行，且每行中相邻的接收阵元之间的间隔一致。
[0012]优选地，所述目标二维收发阵列包括12个发射阵元和16个接收阵元；所述12个发射阵元排列成4行，其中6个发射阵元设置在第2行或第3行，另外6个发射阵元均匀排列在另外3行；所述两行接收阵元分别设置在发射阵元的上、下两侧。
[0013]本申请第二方面提供了一种车载4D毫米波雷达的联合测角装置，包括：数据矩阵确定单元，用于基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵，所述二维测角矩阵包含各目标的位置和速度信息；数据矩阵压缩单元，用于对所述二维测角矩阵的各行进行快速傅里叶变换FFT或进行数字波束成形DBF处理，得到水平维度压缩后的二维测角矩阵；水平角度确定单元，用于从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并基于所述目标行确定各目标在水平方向的角度信息以及在水平方向的索引信息，其中，每一所述阵元对应有一发射天线和一接收天线；竖直角度确定单元，基于每一目标的所述索引信息，从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定所述目标的目标列，并利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。
[0014]本申请第三方面提供了一种车载4D毫米波雷达的联合测角设备，包括：存储器和处理器；所述存储器，用于存储程序；所述处理器，用于执行所述程序，实现上述的车载4D毫米波雷达的联合测角方法的各个步骤。
[0015]本申请第四方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述的车载4D毫米波雷达的联合测角方法的各个步骤。
[0016]经由上述的技术方案可知，本申请基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵。其中，所述二维测角矩阵包含各目标的位置和速度信息。接着，从所述二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行。其中，每一所述阵元对应有一发射天线和一接收天线。由于所述目标行包含阵元的数量最多，意味着所述目标行包含足够的水平方向上的角度信息。从而，通过对所述目标行进行快速傅里叶变换FFT或进行数字波束成形DBF处理，可以得到各目标在水平方向的角度信息以及在水平方向的索引信息。然后，基于每一目标的所述索引信息，从所述二维测角矩阵中确定所述目标的目标列，最后利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。本申请无需对二维测角矩阵中的所有行以及所有列进行FFT或DBF，且对每一行、每一列的元素稀疏度要求不高，只需要二维测角矩阵中存在至少一行数目足够多的阵元，则可以通过合适的收发天线阵元排布，实现较为有效的角度测量，并且满足角度分辨率的要求。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种车载4D毫米波雷达的联合测角方法，其特征在于，包括：基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵，所述二维测角矩阵包含各目标的位置和速度信息；对所述二维测角矩阵的各行进行快速傅里叶变换FFT或进行数字波束成形DBF处理，得到水平维度压缩后的二维测角矩阵；从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并基于所述目标行确定各目标在水平方向上的角度信息以及在水平方向上的索引信息，其中，每一所述阵元对应有一发射天线和一接收天线；基于每一目标的所述索引信息，从所述水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定所述目标的目标列，并利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于目标二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定各目标对应的二维测角矩阵的过程，包括：对各回波数据矩阵进行二维快速傅里叶变换2D
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FFT，得到各距离
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多普勒谱；对所述距离
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多普勒谱进行非相关累积处理，得到累积后的距离
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多普勒谱；对各距离
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多普勒谱进行恒虚警率CFAR检测，得到各目标的距离和速度索引；基于所述各距离
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多普勒谱以及所述各目标的距离和速度索引，获取各目标对应的二维测角矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用超分辨率算法对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息的过程，包括：利用迭代自适应算法IAA或正交匹配追踪算法OMP对各目标的所述目标列进行竖直方向上的测角，得到各目标在竖直方向的角度信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标行确定各目标在水平方向上的角度信息以及在水平方向的索引信息的过程，包括：基于所述目标行，利用找极大值法确定各目标在水平方向的角度信息以及在水平方向上的索引信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁鑫豪，王闯，胡建民，周斌，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：
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