信号处理单元和方法技术

本发明专利技术涉及一种信号处理单元和方法，用于从时域信号(y(t)，y(kTs))准确地估计至少一个复指数的至少一个频率(fi)和相应振幅(Ai)。信号处理单元被配置为将时域信号(y(t)，y(kTs))转换成频域信号(Y(f))，检测频域信号(Y(f))功率谱中的至少一个峰值频率(fpeak)。信号处理单元进一步被配置为确定与至少一个峰值频率(fpeak)对应的至少一个感兴趣频带(BoI)，并确定与至少一个感兴趣频带(BoI)对应的至少一个信噪比(SNRBoI)。信号处理单元进一步被配置为执行至少一个后续时域处理步骤，从而根据时域信号(y(t)，y(kTs))，使用至少一个感兴趣频带(BoI)和/或至少一个信噪比(SNRBoI)来准确估计至少一个复指数的至少一个频率(fi)和相应振幅(Ai)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于根据一个时域信号准确地估计至少一个复指数的至少一个频率和相应的振幅。本专利技术还涉及一种包括上述信号处理单元的对象检测系统，用于检测一定距离内的至少一个目标对象。本专利技术还涉及用于实施上述信号处理方法的一种计算机程序和一种非临时性计算机可读介质。
技术介绍
用于确定一定距离内的目标对象的对象检测系统又被称为雷达系统(无线电检测和测距)。调频连续波(FMCW)对象检测或雷达系统使用一个具有线性增加频率的传输信 号，所述频率包括多个连续的啁啾(chirp)。上述系统包括一个用于发射传输信号的发射机和一个用于接收来自目标对象的反射传输信号作为接收信号的接收机。所述目标对象的距离可使用所述传输信号和接收信号之间的频率差，即拍频进行估计。所述拍频与所述目标对象的距离成正比。距离分辨率的定义是两个可成功分离的目标对象之间的最小距离。当使用传统的频域技术时，距离分辨率仅取决于啁啾的带宽和传播速度。例如，us 2009/0224978A1公开了一种使用这种频域技术的用于估计到达方向的检测装置和方法。特别地，US2009/0224978A1公开了一种具有由η个传感元件组成的发射传感器阵列和接收传感器阵列的检测装置，该检测装置用于根据由所述发射传感器阵列发出且由目标反射的传输信号的反射信号来估计表示目标数量的目标计数，以及根据所述目标计数来估计每个反射信号的入射角度。然而，时域技术能获得更高的分辨率(即所谓的超高分辨率技术)。例如，US6，529，794Β1公开了一种FMCW传感器系统。发射的信号经目标反射后被接收，经处理形成一个被测信号，然后对该被测信号的频谱进行分析。在现有的序列中，离散的等距样本被排列在一个双汉克尔(Hankel)矩阵中。所述矩阵与奇异值分解成对角线关系，且仅使用主值来确定一近似值，从而使用已知方法来计算频率及其振幅。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有更高性能的，用于根据一个时域信号准确地估计至少一个复指数的至少一个频率和相应的振幅，特别地，所述具有更少的计算负荷、更高的距离分辨率、低信噪比(SNR)条件下更高的鲁棒性和/或更低的绝对和相对定位误差。本专利技术的另一个目的在于提供一种包括或使用上述信号处理单元的对象检测系统，和用于实施上述信号处理方法的一种计算机程序和一种非临时性计算机可读介质。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于根据一个时域信号准确地估计至少一个复指数的至少一个频率和相应振幅的信号处理单元。所述信号处理单元配置为将时域信号转换成频域信号，并且检测所述频域信号功率谱中的至少一个峰值频率。所述信号处理单元进一步配置为确定与所述至少一个峰值频率对应的至少一个感兴趣频带，并且确定与所述至少一个感兴趣频带对应的至少一个信噪比。进一步地，所述信号处理单元配置为执行至少一个后续时域处理步骤，从而根据所述时域信号，使用所述至少一个感兴趣频带和/或至少一个信噪比来准确估计所述至少一个复指数的至少一个频率和相应振幅。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于检测一定距离内的至少一个目标对象的对象检测系统。所述系统包括一个用于发射传输信号的发射机和一个用于接收来自至少一个目标对象的反射传输信号作为接收信号的接收机。所述接收机包括一个用于根据所述传输信号和接收信号产生一个复合信号的混合器。所述系统还包括根据本专利技术所述的信号处理单元，其中，所述复合信号是所述时域信号。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于根据一个时域信号准确地估计至少一个复指数的至少一个频率和相应振幅的信号处理方法。所述方法包括将时域信号转换成频域信号，以及检测所述频域信号功率谱中的至少一个峰值频率。所述方法进一步包括确定与所述至少一个峰值频率对应的至少一个感兴趣频带，以及确定与所述至少一个感兴趣频带对应的至少一个信噪比。进一步地，所述方法包括执行至少一个后续时域处理步骤，从而根据所述时域信号，使用所述至少一个感兴趣频带和/或至少一个信噪比来准确估计所述至少一个复指数的至少一个频率和相应振幅。根据本专利技术的另一些方面，提供了一种计算机程序和一种非临时性计算机可读介质，其中，所述计算机程序包括使计算机执行本专利技术所述方法的步骤的程序，且所述计算机程序是在计算机上运行的，在所述非临时性计算机可读介质上存储有指令，当在计算机上执行这些指令时，计算机执行本专利技术所述方法的步骤。本专利技术的优选实施例由所附权利要求定义。应该清楚，根据权利要求的方法、计算机程序和计算机可读介质具有与根据权利要求的信号处理单元或对象检测系统以及所附权利要求中定义的内容相似和/或相同的优选实施例。本专利技术的基本思路是，通过确定至少一个感兴趣频带和频域内的相应信噪比，在 初始阶段进行预估计；并且在至少一个(尤其是多个)后续时域处理步骤，尤其是超高分辨率时域处理步骤中，使用所确定的感兴趣频带或相应信噪比(尤其是信噪比)。这样，后续的阶段或步骤能适应当前的情况。特别地，后续阶段或步骤中所需的计算负荷能被优化调整。举例来说，所确定的感兴趣频带可被用于自适应带通滤波器对所述时域信号进行滤波。特别地，所确定的信噪比可被用于多个方面。举例来说，所确定的信噪比可与一给定阈值相比。在一个实例中，只有当所确定的信噪比等于或大于上述给定阈值时，才能执行后续处理步骤。在另一个实例中，如果所确定的信噪比等于或大于所述给定阈值，可执行一个特定的方法，和/或如果所确定的信噪比低于所述给定阈值，则执行另一个方法。在另一个实例中，所确定的信噪比参数可用于定义某一参数。例如，当在一个模型定阶算法中使用在预估计阶段所确定的信噪比来估计模型阶时，在低信噪比的情况或条件下能提高鲁棒性。在另一个实例中，当在降秩汉克尔近似(RRHA, reduced-rank-Hankel approximation)中使用在预估计阶段所确定的信噪比时,在低信噪比的情况或条件下能提高鲁棒性。在另一个实例中，当在求精阶段使用在预估计阶段所确定的信噪比来求精至少一个估计频率时，能降低绝对和相对定位误差。通过本文所述的使用超高分辨率时域处理的，与使用传统的频域技术相比，能获得更好的结果，特别是更高的距离分辨率。例如，通过本文所述的，与距离分辨率被限制在c/ (2 Δ f)的频域技术相比，可将距离分辨率最高提高15倍。附图说明下面，将参照下文的实施例对本专利技术的各个方面进行详细描述。在附图中图I为一种对象检测系统的实施例的示意图；图2为用于图I的对象检测系统的示例性FMCW传输信号的图解；图3为图2的FMCW传输信号的一部分和相应接收信号的一部分的图解； 图4为一种信号处理方法或单元的实施例的图解；图5为图4的预估计步骤的实例；图6为图4的时域特征值分解步骤的第一实例；图7为图4的时域特征值分解步骤的第二实例的图解；图8为图7的模型定阶步骤的实例；图9为示例性功率谱的图示；和图10为示例性功率谱的图示，该功率谱示出了与快速傅里叶变换(FFT)相比，时域超高分辨率方法的结果。具体实施例方式下文将参照对象检测系统，特别是根据图I的实施例的对象检测系统10，对进行描述。但是，应该清楚，所述还可以在任何其他适合的系统中实施，特别是对象检测系统，例如，主动成像系统、安全传感器系统、医用传感器系统、光谱系统、汽车雷达系统(如用于停车和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理单元，用于从时域信号(y(t)，y(kTs))准确地估计至少一个复指数的至少一个频率(fi)和相应振幅(Ai)，所述信号处理单元配置为：将时域信号(y(t)，y(kTs))转换成频域信号(Y(f))，检测频域信号(Y(f))的功率谱中的至少一个峰值频率(fpeak)，确定与所述至少一个峰值频率(fpeak)对应的至少一个感兴趣频带(BoI)，确定与所述至少一个感兴趣频带(BoI)对应的至少一个信噪比(SNRBoI)，执行至少一个后续时域处理步骤，从而基于所述时域信号(y(t)，y(kTs))，使用所述至少一个感兴趣频带(BoI)和/或所述至少一个信噪比(SNRBoI)来准确估计所述至少一个复指数的至少一个频率(fi)和相应振幅(Ai)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米克尔·泰斯塔，理查德·斯蒂林加拉彻，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：