MIMO毫米波雷达及其信号处理方法技术

本申请提供了一种MIMO毫米波雷达的信号处理方法，MIMO毫米波雷达包括m个发射天线和x个接收天线，其中，m个发射天线和x个接收天线非均匀分布，m和x均为正整数，MIMO毫米波雷达的信号处理方法包括：随机控制m个发射天线发射检测信号；计算n个虚拟接收通道接收检测信号经目标物体反射形成的回波信号，其中，x个接收天线和m个发射天线形成n个虚拟接收通道，n等于m与x的乘积；混合参考信号和回波信号以得到处理信号；对处理信号进行张量补全以得到补全信号；以及根据补全信号计算目标物体的目标距离、目标速度以及目标角度。此外，本申请还提供了一种主控设备和MIMO毫米波雷达。本申请提供的信号处理方法能够有效提高毫米波雷达的角分辨率。角分辨率。角分辨率。

【技术实现步骤摘要】
MIMO毫米波雷达及其信号处理方法


[0001]本申请涉及毫米波雷达
，尤其涉及一种MIMO毫米波雷达及其信号处理方法、主控设备。

技术介绍

[0002]在室内场景用于观测人的毫米波雷达系统中，受关注度比较高的是角分辨率提升的问题。角分辨率直接关系到目标分辨能力以及点云密度。在实际应用中，通常要求在有限硬件资源条件下尽可能地获得较高的角分辨能力。然而，角分辨率在理论上受物理孔径的长度决定，提高角分辨率意味着需要增加孔径数量，但是全部采用真实孔径提高角分辨的做法对于实际应用是行不通的。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，实有必要提供一种MIMO毫米波雷达及其信号处理方法、主控设备，能够有效提高毫米波雷达的角分辨率。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种MIMO毫米波雷达的信号处理方法，所述MIMO毫米波雷达包括m个发射天线和x个接收天线，其中，所述m个发射天线和所述x个接收天线非均匀分布，m和x均为正整数，所述MIMO毫米波雷达的信号处理方法包括：
[0005]随机控制所述m个发射天线发射检测信号；
[0006]计算n个虚拟接收通道接收所述检测信号经目标物体反射形成的回波信号，其中，所述x个接收天线和所述m个发射天线形成所述n个虚拟接收通道，n等于m与x的乘积；
[0007]混合参考信号和所述回波信号以得到处理信号；
[0008]对所述处理信号进行张量补全以得到补全信号；以及
[0009]根据所述补全信号计算所述目标物体的目标距离、目标速度以及目标角度。
[0010]第二方面，本申请实施例提供一种主控设备，所述主控设备包括：
[0011]存储器，用于存储程序指令；以及
[0012]处理器，用于执行所述程序指令以实现如上所述的MIMO毫米波雷达的信号处理方法。
[0013]第三方面，本申请实施例提供一种MIMO毫米波雷达，所述MIMO毫米波雷达包括：
[0014]m个发射天线，其中，所述m个发射天线非均匀分布，m为正整数；
[0015]x个接收天线，其中，所述x个接收天线非均匀分布，x为正整数；以及
[0016]如上所述的主控设备，所述主控设备分别与所述发射天线和所述接收天线电性连接。
[0017]上述MIMO毫米波雷达及其信号处理方法、主控设备，基于随机发射稀疏阵列MIMO的室内毫米波雷达成像方法，通过将发射天线和接收天线设置为非均匀线阵排布，并随机控制发射天线发射检测信号，使发射天线为随机分时发射，从而能够形成虚拟接收通道
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检测信号序列
‑
距离波数的三维接收矩阵。利用张量补全技术实现三维接收矩阵空白信号的
填补，在填补后的三维接收矩阵上完成测距、测速和测角，从而能够极大提高角分辨率。MIMO毫米波雷达有利于非均匀线阵的布局，随机时分复用的MIMO技术能够利用虚拟孔径提高角分辨率，性能表现良好，有助于在不增加天线通道数的情况下最大程度发掘MIMO毫米波雷达系统的性能潜力。
附图说明
[0018]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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的流程图。
[0020]图2为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第一子流程图。
[0021]图3为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第二子流程图。
[0022]图4为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第三子流程图。
[0023]图5为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第四子流程图。
[0024]图6为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第五子流程图。
[0025]图7为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第六子流程图。
[0026]图8为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的信号处理方法的第七子流程图。
[0027]图9为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的内部结构示意图。
[0028]图10为本申请实施例提供的常规MIMO毫米波雷达的信号序列示意图。
[0029]图11为图1所示的MIMO毫米波雷达的信号序列示意图。
[0030]图12为图1所示的MIMO毫米波雷达的处理信号的三维矩阵图。
[0031]图13为图1所示的MIMO毫米波雷达的补全信号的三维矩阵图。
[0032]图14为图2所示的MIMO毫米波雷达的通道坐标轴的示意图。
[0033]图15为本申请实施例提供的仿真场景的示意图。
[0034]图16为图15所示的MIMO毫米波雷达的内部结构示意图。
[0035]图17为图15所示的MIMO毫米波雷达的成像结果图。
[0036]图18为图15所示的常规MIMO毫米波雷达的成像结果图。
[0037]图19为图15所示的MIMO毫米波雷达的角度方向响应结果图。
[0038]图20为图15所示的常规MIMO毫米波雷达的角度方向响应结果图。
[0039]图21为本申请实施例提供的主控设备的内部结构示意图。
[0040]图22为本申请实施例提供的MIMO毫米波雷达的内部结构示意图。
[0041]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
[0042]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0043]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的规划对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，换句话说，描述的实施例根据除了这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，还可以包含其他内容，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于只清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0044]需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIMO毫米波雷达的信号处理方法，其特征在于，所述MIMO毫米波雷达包括m个发射天线和x个接收天线，其中，所述m个发射天线和所述x个接收天线非均匀分布，m和x均为正整数，所述MIMO毫米波雷达的信号处理方法包括：随机控制所述m个发射天线发射检测信号；计算n个虚拟接收通道接收所述检测信号经目标物体反射形成的回波信号，其中，所述x个接收天线和所述m个发射天线形成所述n个虚拟接收通道，n等于m与x的乘积；混合参考信号和所述回波信号以得到处理信号；对所述处理信号进行张量补全以得到补全信号；以及根据所述补全信号计算所述目标物体的目标距离、目标速度以及目标角度。2.如权利要求1所述的MIMO毫米波雷达的信号处理方法，其特征在于，计算n个虚拟接收通道接收所述检测信号经目标物体反射形成的回波信号具体包括：计算所述目标物体与所述虚拟接收通道之间的距离为虚拟距离；根据所述虚拟距离计算所述检测信号的检测时延；以及根据所述检测信号和所述检测时延计算所述回波信号。3.如权利要求2所述的MIMO毫米波雷达的信号处理方法，其特征在于，控制所述m个发射天线随机发射检测信号之前，所述MIMO毫米波雷达的信号处理方法还包括：构建通道坐标轴，其中，所述n个虚拟接收通道中的第一个虚拟接收通道位于所述通道坐标轴的原点；获取所述m个发射天线之间的间隔为第一间隔；获取所述x个接收天线之间的间隔为第二间隔；以及根据所述第一间隔和所述第二间隔计算所述n个虚拟接收通道中其余虚拟接收通道在所述通道坐标轴上的坐标。4.如权利要求3所述的MIMO毫米波雷达的信号处理方法，其特征在于，计算所述目标物体与所述虚拟接收通道之间的距离为虚拟距离具体包括：获取所述目标物体在所述通道坐标轴中与所述第一个虚拟接收通道之间的距离为原点距离；根据所述虚拟接收通道在所述通道坐标轴上的坐标和所述回波信号在所述通道坐标轴的入射角计算第一值；根据所述检测信号中每一脉冲信号的序列数、所述目标物体与所述MIMO毫米波雷达之间的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远，李伟，吴超，蒋彦波，
申请(专利权)人：深圳电目科技有限公司，
类型：发明
国别省市：