[发明专利]等效多快拍的4D毫米波雷达测角方法、装置及相关设备

说明书

本申请公开了一种等效多快拍的4D毫米波雷达测角方法、装置及相关设备，该方法包括：基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定二维测角矩阵；从二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并利用DBF对目标行进行处理，得到各目标在水平方向上的水平角集合；从二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多、且包含实际阵元的数量相同的多个目标列，并利用多快拍超分辨测角方法对多个目标列进行处理，得到各目标在竖直方向上的俯仰角集合；对水平角集合中的各水平角和俯仰角集合中的各俯仰角进行匹配，得到各目标的角度信息。本申请可以使用有限的阵元以并不复杂的计算量在水平和竖直维度都实现较高的角度分辨率。

技术领域

本申请涉及毫米波雷达技术领域，更具体地说，是涉及一种等效多快拍的4D毫米波雷达测角方法、装置及相关设备。

背景技术

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 DriverAssistance System，ADAS)到无人驾驶，这些功能的落地需要车载传感器对车身周围环境信息进行感知。毫米波雷达有着探测距离远、可以同时测距和测速、可以全天时全天候工作、尺寸小等优势，已经成为了汽车最核心的传感器之一。

相较于传统的车载毫米波雷达，4D雷达使用了二维面阵，具备了竖直向测角能力，从而可以感知的目标物包括距离、速度、水平角度和竖直角度这四个维度的信息。目前，4D毫米波雷达一个亟需解决的难题是：如何在有限的孔径内，在水平和竖直向上都具备较高的角度分辨率。

现阶段，4D毫米波雷达普遍采用多芯片级联的方式来增加收发通道数，并基于（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术来拓展孔径以提高角度分辨率，但受限于面板尺寸和硬件芯片自身的条件，天线的通道数不宜过多，否则在包括成本、尺寸、级联芯片的控制与同步问题、功耗与散热问题、数据量等方面都没法满足实用要求。

此外，在测角方法上，因为车载毫米波雷达对检测结果的更新率有极高的要求(一般要求在10Hz-20Hz)，且实际应用中汽车绝大多数时间下处于运动状态，因此，所有的以增加观测时长来获取快拍数的超分辨测角方法无法用于车载毫米波雷达。而传统的基于数字波束成形（Digital Beam Forming，DBF）、傅里叶变换（FFT）的测角方法并不能突破瑞利限，其测角分辨率由阵列孔径唯一确定。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种等效多快拍的4D毫米波雷达测角方法、装置及相关设备，以实现在有限的面板尺寸下，使用有限的阵元以并不复杂的计算量在水平和竖直维度都实现极高的角度分辨率。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种等效多快拍的4D毫米波雷达测角方法，包括：

基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定二维测角矩阵，所述二维测角矩阵包含各目标的位置和速度信息；

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，并利用数字波束成形DBF对所述目标行进行处理，得到各目标在水平方向上的水平角集合，其中，每一所述阵元对应有一发射天线和一接收天线；

从所述二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多、且包含实际阵元的数量相同的多个目标列，并利用多快拍超分辨测角方法对所述多个目标列进行处理，得到各目标在竖直方向上的俯仰角集合；

对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进行匹配，得到各目标的角度信息。

优选地，所述基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定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-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-多普勒谱；