在此描述的概念、系統(tǒng)、電路、裝置和技術(shù)大體上涉及射頻(rf)電路，更具體地涉及汽車雷達系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

如本領(lǐng)域已知的，一些現(xiàn)有的汽車雷達系統(tǒng)檢測產(chǎn)生具有一信號強度的雷達返回信號的目標，所述信號強度超過范圍/多普勒空間中的閾值信號強度。然后，雷達對每個目標進行x-y位置和速度的估計。這種方法典型地需要為狀態(tài)機形式的并且以閾值和啟發(fā)式跟蹤的算法。

參照圖1-1a，一些傳統(tǒng)的汽車雷達系統(tǒng)使用兩個天線，每個天線饋送雙通道接收器的一個通道。如圖1a所示的，兩個通道中的信號之間的相位差提供角度信息，其可以用于檢測方位平面中的目標。理論上，二分之一波長(λ/2)的天線間隔使得這樣的雙通道汽車雷達系統(tǒng)能夠在180゜視場(fov)范圍內(nèi)提供明確的角度信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，一些汽車雷達系統(tǒng)使用相對較小且便宜的天線和其他部件。這是由于成本考慮和尺寸限制。天線中的這種限制導(dǎo)致天線質(zhì)量和天線與其上安裝有汽車雷達系統(tǒng)的車體相互作用的問題。特別地，并且根據(jù)在此描述的概念、系統(tǒng)和技術(shù)，已經(jīng)認識到，使用相對較小和便宜的天線導(dǎo)致汽車雷達系統(tǒng)中的方位角和相位差之間的復(fù)雜的相位關(guān)系。

還已經(jīng)認識到，傳統(tǒng)的雙通道汽車雷達系統(tǒng)(也稱為雙通道汽車“傳感器”系統(tǒng))產(chǎn)生不能容易地解決的模糊性。具體地，如圖1b中所示的，在實際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的雙通道汽車雷達系統(tǒng)的限制(即利用間隔開λ/2的兩個天線，每個天線饋送2-通道接收器的一個通道)變得很清楚。在傳統(tǒng)的雙通道汽車雷達系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，射頻(rf)能量與天線周圍環(huán)境的相互作用導(dǎo)致汽車雷達系統(tǒng)的相位響應(yīng)中的波動。汽車儀表板、支架、車體及其他結(jié)構(gòu)和因素都可能導(dǎo)致這種相位波動。此外，由于天線和雷達外殼的邊緣出現(xiàn)在具有顯著rf能量的位置處，因此雷達的小尺寸有助于相位失真。因此，如圖1b中所示的，在實際系統(tǒng)中生成的相位曲線具有一些區(qū)域(例如，在圖1b中在大約50和60度之間)，其中角分辨率使得存在模糊性，因此角分辨率是不可接受的。

根據(jù)在此所述的概念、系統(tǒng)和技術(shù)的一個方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過添加第三天線可以在雙通道汽車雷達系統(tǒng)中解決上述問題。因此，在此描述的是一種汽車雷達系統(tǒng)，其利用三通道切換天線來改善具有寬(即視野大于大約145或150度)的方位角跟蹤雙通道汽車雷達系統(tǒng)的角分辨率。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解到，在此描述的概念和技術(shù)也可以應(yīng)用于具有窄視場(fov)的系統(tǒng)中，即，小于約150度的fov—盡管視場窄要求可能允許在0和180度處具有衰減的rf能量傳播的天線設(shè)計，并且因此當(dāng)rf能量與天線附近的結(jié)構(gòu)相互作用時減少問題的數(shù)量和嚴重性，所述結(jié)構(gòu)包括但不限于例如天線的邊緣板，外殼框架和/或車體。

具體地，在雙通道汽車雷達系統(tǒng)中，第一天線與第二天線間隔開λ/2的距離，并且第三天線與第二天線間隔開λ的距離并且與第一天線3λ/2的距離。第一天線被耦合到雙通道接收器的第一通道，并且第二和第三天線(第二天線與第一天線間隔開λ/2并且第三天線與第一天線間隔開3λ/2)有選擇地通過開關(guān)耦合到第二接收器通道。因此，從兩個分離的天線接收的信號共享雙通道接收器的一個通道。

通過這種特定的布置，提供了一種具有不會導(dǎo)致模糊性的角分辨率的雙通道汽車雷達系統(tǒng)。特別地，通過提供具有三個適當(dāng)間隔開的天線并且兩個天線選擇性地共享單個通道的雙通道汽車雷達系統(tǒng)，雙通道汽車雷達系統(tǒng)可以生成兩個(2)不同的相位曲線，其中相位曲線中的第一相位曲線對應(yīng)于明確的相位曲線(與在具有λ/2天線間隔的傳統(tǒng)的雙通道系統(tǒng)中提供的基本相同)以及兩個相位曲線中的第二相位曲線對應(yīng)于具有不同于第一相曲線的斜率的斜率的相位曲線(例如通過使用λ/2天線間隔生成的相位曲線)。

使用這種系統(tǒng)的優(yōu)點包括但不限于：(1)3λ/2的相位曲線具有較高的方位角分辨率；(2)使用λ/2的相位曲線來解決3λ/2相位曲線中的模糊性；(3)系統(tǒng)

對放置和安裝不太敏感(較低的有效波動)；(4)系統(tǒng)提供了更好的視場(fov)性能。

根據(jù)在此描述的概念、系統(tǒng)和技術(shù)的另一方面，汽車雷達系統(tǒng)包括三個接收天線，第一天線與第二天線間隔開λ/2的距離，以及第三天線與第二天線間隔開λ的距離并且與第一天線間隔開3λ/2的距離。三個天線中的每一個都耦合到射頻(rf)接收器中的三個通道中的一個。因此，每個接收器通道具有耦合到三個天線中的相應(yīng)一個天線的輸入端。

利用這種特定的布置，提供了具有不會導(dǎo)致模糊性的角分辨率的三通道汽車雷達系統(tǒng)。特別地，通過提供具有三個適當(dāng)間隔開的天線的三通道汽車雷達系統(tǒng)，三通道汽車雷達系統(tǒng)可以生成兩個(2)不同的相位曲線，其中該相位曲線中的第一相位曲線對應(yīng)于明確的相位曲線(與具有λ/2天線間隔的傳統(tǒng)雙通道系統(tǒng)中提供的相位曲線基本相同)以及該相位曲線中的第二相位曲線對應(yīng)于具有與第一相位曲線的斜率不同的斜率的相位曲線(例如，通過使用3λ/2天線間隔生成的相位曲線)。

使用這種系統(tǒng)的優(yōu)點包括但不限于：(1)3λ/2的相位曲線具有較高的方位角分辨率；(2)λ/2的相曲線用于解算3λ/2的相位曲線中的模糊性；(3)所述系統(tǒng)對放置和安裝不太敏感(較低的有效波動)；以及(4)所述系統(tǒng)提供了更好的視場(fov)性能，因為雷達對衰減朝向0和180度方向的能量的需求較少。

根據(jù)本公開的另一方面，一種汽車雷達系統(tǒng)包括：三個或更多個接收天線；具有耦合到所述接收天線中的相應(yīng)一個的三個或更多個輸入端口和輸出端口的射頻(rf)開關(guān)；單通道rf接收器，其具有耦合到rf開關(guān)的輸出端以選擇性地接收來自接收天線的rf信號的輸入端口，以及具有輸出端口；以及具有耦合到所述rf接收器的輸出端口的輸入端口的單通道中頻(if)接收器，其中所述if接收器被配置為響應(yīng)于從目標反射的所發(fā)射的線性調(diào)頻脈沖，接收來自所述接收天線的交錯線性調(diào)頻脈沖返回信號并使用該交錯的線性調(diào)頻脈沖返回信號來確定目標的方位角和目標的多普勒速度。

根據(jù)本公開的另一方面，一種汽車雷達系統(tǒng)包括：三個或更多個接收天線；具有三個或更多個通道的射頻(rf)接收器，每個接收器通道具有耦合到相應(yīng)一個接收天線的輸入端口和輸出端口；具有耦合到所述rf接收器通道輸出端口中的相應(yīng)一個的三個或更多個輸入端口并具有輸出端口的中頻(if)開關(guān)；單通道if接收器，其具有耦合到if開關(guān)的輸出端口以從rf接收器通道選擇性地接收if信號，其中if接收器被配置為響應(yīng)于從目標反射的發(fā)射的線性調(diào)頻脈沖，從接收天線接收交錯(interleaved)的返回信號并且使用該交錯的返回信號來確定目標的方位角和目標的多普勒速度。

在一些實施例中，單通道if接收器被配置為：將在大循環(huán)內(nèi)收集的交錯的線性調(diào)頻脈沖返回信號轉(zhuǎn)換成一組時域采樣；對于每個接收天線，使用2d快速傅立葉變換(fft)將時域采樣轉(zhuǎn)換為頻域，以獲得在每個范圍/多普勒頻段中的目標的幅度和相位；對于每個接收天線，至少部分地基于所述每個接收天線來修正在每個范圍/多普勒箱中的目標的相位；以及基于每個范圍/多普勒箱中的目標的修正相位來確定目標的方位角和目標的多普勒速度。

在某些實施例中，接收天線包括：第一接收天線；第二接收天線，其與第一天線間隔開在大約0.4λ至大約0.5λ的范圍內(nèi)的距離；以及第三接收天線，其與所述第二天線間隔開大約λ的距離并且與所述第一天線間隔開大約在1.4λ至大約1.7λ的范圍內(nèi)的距離。在一些實施例中，雷達系統(tǒng)包括至少四個接收天線。

在此所描述的概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)可以有益于任何24ghz雷達，特別是那些使用寬視場(fov)天線設(shè)計的雷達。此外，在此描述的概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)可以用于各種應(yīng)用，包括但不限于盲點檢測、車道改變、cta和停車間隙測量。

應(yīng)當(dāng)注意到到，可以組合上述不同實施例的各個概念、特征(或元件)和技術(shù)以形成在此未具體闡述的其他實施例。此外，可以單獨地或以任何合適的子組合提供以組合形式描述的各種概念、特征(或元件)和技術(shù)。因此，期望在此未具體描述的其它實施例也在本公開的范圍內(nèi)。

附圖說明

在此描述的概念的前述和其它方面、特征和優(yōu)點從下面的特定實施例的描述中將變得是顯而易見的，如在附圖中所示的，其中相同的附圖標記在整個的不同視圖中指的是相同的部件。附圖不一定按比例，而是重點放在說明本公開內(nèi)容的原理。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的雙通道汽車雷達系統(tǒng)的框圖；

圖1a是用于圖1的雙通道汽車雷達系統(tǒng)的理想相位差與角度的曲線圖；

圖1b是用于圖1的雙通道汽車雷達系統(tǒng)的測量的相位差與角度的曲線圖；

圖2是利用三通道開關(guān)天線的汽車雷達系統(tǒng)的框圖；

圖2a是用于與圖2結(jié)合描述的系統(tǒng)相同或相似的利用三通道開關(guān)天線的汽車雷達系統(tǒng)的理想的相位差與角度的曲線圖；

圖2b是用于與圖2結(jié)合描述的系統(tǒng)相同或相似的利用三通道開關(guān)天線的車輛安裝的汽車雷達系統(tǒng)的測量的相位差與角度的曲線圖；

圖3是可與圖2中所示的系統(tǒng)相同或相似的利用三通道開關(guān)天線的汽車雷達系統(tǒng)的透視圖；

圖4是具有三通道接收器的汽車雷達系統(tǒng)的框圖；

圖5和圖5a是具有三個接收天線、單通道rf接收器和單通道if接收器的的汽車雷達系統(tǒng)的框圖；

圖6和圖6a是具有三個接收天線、三通道rf接收器和單通道if接收器的汽車雷達系統(tǒng)的框圖；以及

圖7是具有三個接收天線、三通道rf接收器和三通道if接收器的汽車雷達系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

在此描述的是汽車雷達系統(tǒng)(在此也有時稱為汽車傳感器系統(tǒng))和適于提供用于定位目標的明確的相位信息的技術(shù)。在此描述的技術(shù)適用于頻率調(diào)制連續(xù)波(fmcw)汽車雷達系統(tǒng)，然而，應(yīng)當(dāng)理解到，在此所述的系統(tǒng)和技術(shù)也可以用于非fmcw汽車雷達以及不是汽車雷達的雷達中。

現(xiàn)在參照圖2，利用三通道開關(guān)天線來提高方位跟蹤雙通道汽車雷達系統(tǒng)的角分辨率的汽車雷達系統(tǒng)20包括與第二天線24間隔λ/2的距離的第一天線22和第三天線26，該第三天線與第二天線24隔開λ的距離并且與第一天線隔開3λ/2的距離。第一天線22耦合到雙通道rf接收器28的第一射頻(rf)接收器通道28a。在圖2的示例系統(tǒng)中，接收器通道28a被示為單個rf下變頻器。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，接收器通道28a當(dāng)然可以包括大量通常已知的大量其它部件(例如，低噪聲放大器)。

第二和第三天線24，26通過rf開關(guān)28選擇性地耦合到第二接收器通道28b。因此，在圖2的示例系統(tǒng)中，從兩個分開的天線(即，天線24，26)接收的信號共享雙通道接收器28的一個通道(即通道28b)。

如上所述的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，接收器通道28b可以包括大量通常已知的大量其他部件(例如低噪聲放大器)。還應(yīng)當(dāng)理解到，開關(guān)30未被示出為rf接收器28的適當(dāng)部件。然而，在閱讀在此提供的描述之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，開關(guān)30可以提供作為與接收器28分開的部件或可以提供作為接收器28的一部分。此外，在一些應(yīng)用中，開關(guān)30甚至可以被提供作為rf接收器通道28b的一部分。

接收器通道28a，28b，接收rf信號從天線22-26中的相應(yīng)天線提供給它，并且將信號下變頻到第一中頻，用于由中頻(if)接收器通道32a，32b中的相應(yīng)那些進行進一步處理。

重要的是，通過接收器通道28a，28b和開關(guān)30處理rf信號保持與通過相應(yīng)天線22-26接收的信號相關(guān)聯(lián)的相關(guān)相位信息。當(dāng)場景與通過λ/2間隔測量時的場景是相同的時候，當(dāng)達到3λ/2的模糊度分辨率時，實現(xiàn)了優(yōu)選結(jié)果。因此，優(yōu)選的設(shè)計盡可能快地交替使用λ/2和3λ/2的間隔。開關(guān)頻率被選擇為以提供模糊度分辨率的最新模糊定時。在利用大和小處理循環(huán)的汽車雷達系統(tǒng)中，例如轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的美國專利6,707,419b2中所述的，并入在此作為參考，對于40毫秒(ms)的大循環(huán)(cycle)中，80ms被用于每個3λ/2天線，以及每個天線為80ms。

if接收器32a，32b處理從相應(yīng)rf接收器通道28a，28b饋送到其的信號。這樣的處理可以包括將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

如上所述的，rf接收器通道32b從天線24和天線26接收信號。由于天線22和天線24之間的間隔與天線22和天線26之間的間隔是不同的，所以通過在兩個天線之間切換，系統(tǒng)生成兩(2)個不同的相位曲線。

相位曲線是測量的相位差和實際方位角之間的測量關(guān)系。每個天線對(例如，作為一對的天線22，24或作為一對的天線22，26)具有唯一的關(guān)系或相位曲線。假設(shè)40ms大循環(huán)時間和超過80ms的相對穩(wěn)定的雷達場景，例如，可以使用一個相位曲線來解決另一個的模糊性。兩個相位差測量都具有關(guān)于目標的有用信息。信噪比和方位誤差之間的關(guān)系可以用于加權(quán)212相位曲線對凈方位估計的貢獻。

無論是模擬處理、數(shù)字處理還是模擬和數(shù)字處理的組合，然而，接收器32中的這樣的處理生成兩個不同的相位曲線，例如圖2a中所示的相位曲線。應(yīng)當(dāng)理解到，在利用四(4)個或更多個天線的一些應(yīng)用中，例如，利用兩個以上的相位曲線會是有利的。例如，可能希望汽車雷達系統(tǒng)利用具有三個或更多個相位曲線的同時處理的四(4)個天線。

現(xiàn)在參考圖2a所示，相位曲線40中的第一相位曲線對應(yīng)于明確的相位曲線，并且兩個相位曲線42中的第二相位曲線對應(yīng)于具有與第一相位曲線的斜率不同的斜率的相位曲線。在該示出的示例中，通過使用來自于間隔開λ/2的天線(例如由圖2的天線22和24提供的天線)的信號來生成第一相位曲線40(即，明確的相位曲線)。應(yīng)當(dāng)注意到，明確的相位曲線基本上對應(yīng)于與會由具有λ/2天線間隔的傳統(tǒng)雙通道系統(tǒng)(例如圖1的系統(tǒng))提供的相位曲線相同的相位曲線。通過使用間隔開3λ/2的一對天線(例如由圖2的天線22和26提供的天線)生成第二相位曲線42。由于相位曲線40，42具有不同的斜率，所以使用兩個相位曲線40，42使所述系統(tǒng)能夠在180°視場(fov)上提供明確的角度信息。

具體地，相位曲線42(由3λ/2的天線間隔生成)具有高于相位曲線40的方位角分辨率。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)注意到，相位曲線42本身可以具有模糊性。因此，相位曲線40(由λ/2天線間隔生成)可用于解決3λ/2相位曲線中的模糊性。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用至少一個相位曲線具有與另一相位曲線的斜率不同的斜率的兩個或更多個相位曲線，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比對車輛上的物理放置和安裝較不敏感(較低有效波動)的汽車雷達系統(tǒng)被提供。應(yīng)該注意到，3λ/2的間隔生成三(3)倍于2λ/2間隔的斜率。此外，與更寬的天線間隔相關(guān)的效果會導(dǎo)致天線處于針對體反射的較小的相干相位環(huán)境中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用至少一個相位曲線具有不同于另一相位曲線的斜率的斜率的兩個或更多個相位曲線，提供了具有更好fov性能的汽車雷達系統(tǒng)。

現(xiàn)在參照圖2b，示出了由在車載汽車雷達系統(tǒng)中進行的測量生成的相位曲線。相位曲線44對應(yīng)于明確的相位曲線(即，具有λ/2天線間隔的相位曲線)，相位曲線46對應(yīng)于以3λ/2天線間隔生成的相位曲線(應(yīng)當(dāng)注意到，相位曲線46被“展開”)。

現(xiàn)在參照圖3示，汽車雷達系統(tǒng)50包括發(fā)射天線，在此由貼片天線元件52a-52d的線性陣列52提供。雷達系統(tǒng)50還包括在此由三個天線54，56，58提供的接收天線。重要地，天線54與天線56間隔開2λ/2，天線58與天線56間隔開λ的距離以及與天線54間隔開3λ/2的距離。

在圖3的示出實施例中，每個天線54，56，58被示出設(shè)置為貼片天線元件54a-54d，56a-56d，58a-58d的線性陣列。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解到，天線54，56，58不需要被設(shè)置為陣列天線，對于操作作為如在此與圖2-2b結(jié)合所描述的三通道切換天線汽車雷達系統(tǒng)。還應(yīng)當(dāng)理解到，在將天線54，56，58中的一個或所有的設(shè)置為陣列天線的情況下，不需要將它們設(shè)置為線性陣列天線(例如，一個或所有的天線54，56，58可被設(shè)置為二維陣列天線)。此外，陣列可以由任何類型和數(shù)量的天線元件提供(即，可以使用任何類型的天線元件，包括但不限于貼片天線元件)。

因此，汽車雷達系統(tǒng)50利用三通道切換天線來改善系統(tǒng)50的角分辨率。因此，汽車雷達系統(tǒng)50可以如上所述的結(jié)合圖2-2b操作。

現(xiàn)在參照圖4，汽車雷達系統(tǒng)的另一個實施例，其可以實現(xiàn)與上面結(jié)合圖2描述的系統(tǒng)相同或相似的結(jié)果，可使用用三個或更多個通道62a，62b，62c代替如上結(jié)合圖2所述的切換的第二通道的接收器60。每個接收器通道62a，62b，62c接收來自天線64，66，68中的相應(yīng)一個天線的信號。該方法具有同時處理增加的通道但增加成本的可能性。

在上面結(jié)合圖1-4描所述的汽車雷達系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)比較從多個不同天線同時進行的測量?？梢允褂萌齻€或更多個天線來提供高分辨率并解決模糊性。因為對于同時使用的每個接收天線所述雷達系統(tǒng)需要分開的rf和if硬件，所以以上結(jié)合圖1-4所描述的各個實施例利用rf開關(guān)以在三個接收天線對之間切換。假設(shè)40ms主循環(huán)時間和超過80ms的相對穩(wěn)定的雷達場景，例如，可以通過從交替的接收天線對進行測量來解決模糊性。主循環(huán)時間是指經(jīng)由每個天線接收預(yù)定數(shù)量的接收信號(即，測量)所需的時間。

在此理解到，每隔40ms切換可允許場景變化足以降低在測量之間關(guān)聯(lián)檢測的能力。因此，更快的切換可以提高關(guān)聯(lián)測量的能力，還應(yīng)當(dāng)理解到，為了準確地測量多普勒，汽車雷達系統(tǒng)需要大約25ms內(nèi)獲取的相干組的測量。天線之間更快的切換意味著場景更加穩(wěn)定，與場景變化相關(guān)的誤差最小化，從而提高了多普勒精度。

參照圖5，適用于各種汽車應(yīng)用的說明性雷達系統(tǒng)80

包括三個接收天線82，84，86，其經(jīng)由單刀、三擲(1p3t)rf開關(guān)88(有時稱為(1p3t)或“3:1”rf開關(guān))來選擇性地耦合到單通道射頻(rf)接收器90。因此，在圖5的示例系統(tǒng)中，從三個單獨的天線82-86接收到的信號共享接收器90的單個通道。

可以選擇接收天線82-86之間的間隔，以便使雷達系統(tǒng)80能夠使用下面所述的技術(shù)來解決方位角和多普勒。為了解決模糊性，可優(yōu)選的是(在理想意義上)，使第一天線82與第二天線84間隔開半波長(2λ/2)的距離以及第三天線86與第二天線82間隔開一個波長(λ)的距離以及與第一天線82間隔開1.5個波長(3λ/2)的距離。實際上，可優(yōu)選的是，將天線82，84隔開小于半波長以考慮測量時的噪聲。因此，在一些實施例中，第二天線84與第一天線82間隔開在大約0.4λ至約0.5λ的范圍內(nèi)的距離。還實際上，可優(yōu)選的是，將天線84，86間隔開多于一個半波長(3λ/2)。在某些實施例中，第三天線86與第二天線84間隔開約一個波長(λ)的距離以及與第一天線82間隔開大約在約1.4λ到大約1.7λ的范圍內(nèi)的距離。

在圖5的示例系統(tǒng)中，說明性的rf接收器90被示出為具有rf下變頻器90a。當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，rf接收器可以包括如通常已知的其他組件(例如，設(shè)置在下變換器90a之前的一個或更多個低噪聲放大器)。還應(yīng)當(dāng)理解到，rf開關(guān)88未被示出為接收器90的適當(dāng)部分。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，在實際系統(tǒng)中，rf開關(guān)88可以被提供為rf接收器90的一部分。

rf接收器90被耦合到單通道if接收器92。if接收器92可以包括本領(lǐng)域中通常已知的各種部件，包括但不限于if濾波器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)，以及數(shù)字信號處理器(dsp)。

在操作中，雷達系統(tǒng)80經(jīng)由發(fā)射天線(圖5中未示出)發(fā)射rf信號。雷達光束內(nèi)的射頻能量照射在物體(或場景)上，由物體反射或以其他方式重新定向到雷達80的射頻能量由接收天線82-86接收。發(fā)射的rf能量可以是以規(guī)則間隔發(fā)送的線性調(diào)頻連續(xù)波(fmcw)線性調(diào)頻脈沖信號的形式。例如，在一些實施例中，系統(tǒng)80大約每一百零七(107)usec傳送線性調(diào)頻脈沖(例如，八十五(85)usec線性調(diào)頻脈沖，二十二(22)usec回掃)。

開關(guān)88在適當(dāng)時間點提供接收天線82-86的相應(yīng)接收天線和接收器90的rf輸入之間的rf信號路徑，如下面將進一步詳細討論的。單通道rf接收器90接收從相應(yīng)的天線82-86提供給其的rf信號，并將信號下變頻到給定的中間頻率，以供if接收器92進一步處理。

在一個說明性實施例中，rf開關(guān)88可以與發(fā)射器同步，以選擇性地循環(huán)穿過三個天線82-86，在一個給定接收天線上駐留(dwell)持續(xù)一個線性調(diào)頻脈沖(即在該說明性實施例中，開關(guān)將天線之一耦合到rf接收器一段相當(dāng)于一個線性調(diào)頻脈沖的時間)。三個天線82-86中的單個進程被稱為小循環(huán)。為了收集附加數(shù)據(jù)(例如，可用于獲得不模糊的方位測量的數(shù)據(jù))，雷達系統(tǒng)80可以執(zhí)行統(tǒng)稱為大循環(huán)的若干小循環(huán)。在一些實施例中，雷達系統(tǒng)80每個大循環(huán)傳送一百九十二(192)個線性調(diào)頻脈沖，從而從每個天線得到六十四(64)個可能的測量結(jié)果。因此，通過八十五(85)usec線性調(diào)頻脈沖和二十二(22)usec回掃，雷達系統(tǒng)80可以大約每二十(20)ms完成一個大循環(huán)。

當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解到，在其他系統(tǒng)中，可以使用不同的切換速度或模式，只要通過每個天線82，84，86接收的數(shù)據(jù)量(例如返回信號)足以允許發(fā)生精確處理來確定具有雷達fov的物體的位置，如在此在下面將要描述的

if接收器92處理從rf接收器耦合到其上的信號。在各種實施例中，if接收器92在大循環(huán)內(nèi)接收192次測量(例如，三個接收天線82-86中的每個六十四(64)個線性調(diào)頻脈沖)并使用這些交錯測量來確定在雷達fov內(nèi)(例如通過明確解算)方位角和多普勒內(nèi)的對象的位置。

在某些實施例中，if接收器92執(zhí)行以下處理以解算明確的方位角和多普勒。在其他實施例中，如將在下面進一步描述的，這樣的處理可以由處理器執(zhí)行。

步驟1：對于每個接收天線82-86，將在大循環(huán)內(nèi)收集的相應(yīng)模擬線性調(diào)頻脈沖返回信號變換成一組時域采樣。將時間序列采樣存儲在存儲器中以備后續(xù)處理。

步驟2：對于每個接收天線82-86，使用2d快速傅里葉變換(fft)將時域采樣轉(zhuǎn)換為頻域，以獲得在每個范圍/多普勒頻段中的目標的幅度和相位。由于系統(tǒng)在接收天線82-86之間快速切換，所以可以假設(shè)來自每個天線的交錯測量是相干場景。

步驟3：針對每個接收天線82-86修正基于目標的相位。要注意到，每個頻域頻段中的目標相位取決于大循環(huán)內(nèi)的平均范圍(由特定天線測量)。由于接收天線82-86具有不同的位置(以及因此目標相移)，并且由于目標的移動會導(dǎo)致平均相位改變(由于多普勒)，所以有必要將相位按比例移動到線性調(diào)頻脈沖時間和多普勒。

步驟4：使用來自三個接收天線82-86的多普勒修正相位來確定方位角和多普勒。因為每個天線在稍微不同的時間測量范圍和方位角，并且目標在測量之間的范圍內(nèi)移動，所以存在三個測量(相位)和兩個未知數(shù)(多普勒和方位角)。任何合適的技術(shù)可用于求解兩個未知數(shù)。

在一些實施例中，三個天線相位測量結(jié)果可以被組合和平均，以減少相位噪聲對接收信號的影響。特別地，如果從目標到天線的距離遠大于天線間隔，則來自目標的返回信號可以被視為射線彼此平行的“平面波”。在每個天線82-86處看到的相位取決于天線位置和到達角度。由于對于每個天線82-86的到達角度是相同的，所以可以組合和平均三個天線位置與相位線性關(guān)系，以減少相位噪聲對接收信號的影響。例如，在一些實施例中，可以繪制三個點(相位與天線位置)，并且可以找到通過三個點的“最佳擬合”直線解。

應(yīng)當(dāng)理解到，上述處理步驟僅僅是一個示例，并且可以使用其他實施方式來使用來自三個接收天線的交錯測量結(jié)果來求解多普勒和方位角。

如上所述的，相位曲線是測量的與目標的相位差和實際方位角之間的關(guān)系。每個天線對(例如，作為一對的天線22，24或作為一對的天線22，26)具有唯一的關(guān)系或相位曲線。假設(shè)40ms大循環(huán)時間和在80ms內(nèi)的相對穩(wěn)定的雷達場景，例如，可以使用一個相位曲線來解算另一相位曲線的模糊性。在多通道接收器(例如，圖2的接收器32)中，可以使用從多個不同天線同時獲取的測量結(jié)果來計算相位差。在單通道接收器(例如，圖5的接收器92)中，必須采取不同的方法。在各種實施例中，接收器92使用“幾乎同時”從多個不同天線獲取的測量結(jié)果來確定相位差。如在此所使用的，短語“幾乎同時”意味著連續(xù)測量之間的時間顯著小于場景改變花費的時間。

如上所述的，優(yōu)選使用在大約λ/2天線間隔和在大約3λ/2天線間隔處的相位差測量結(jié)果來完成模糊性解算。在單通道接收器90中，這可以這樣實現(xiàn)：通過在三個天線82-86之間快速切換使得在天線82，84和86處獲得幾乎同時的測量結(jié)果。從所有三個天線82-86接收的幾乎同時的相位信息可用于生成明確的方位測量。在某些實施例中，這是使用圖6中示出的并且在下面與其結(jié)合描述的說明性描述的過程來實現(xiàn)的。

應(yīng)當(dāng)認識到，上面結(jié)合圖5描述的雷達系統(tǒng)設(shè)計和相關(guān)處理技術(shù)提供了若干優(yōu)點。單通道rf降低了硬件成本，并且消除了對精密雙通道跟蹤的需要，同時快速切換允許明確的方位測量。

還將認識到，所公開的雷達系統(tǒng)設(shè)計和處理技術(shù)可以擴展到更多數(shù)量的天線(例如，四(4)或更多個天線)，而不需要額外的rf或if硬件，只要切換可以足夠快地執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)認識到，增加天線之間的間隔對于方位角的變化生成更大的相位差，這可以減少相位噪聲的影響和車輛的影響。使用附加的天線允許可以增加天線間隔，而不會引起模糊。

圖5a示出了可以與圖5的雷達系統(tǒng)80相同或類似的說明性雷達系統(tǒng)100。雷達系統(tǒng)100包括接收天線102，104，106，其可以以上文結(jié)合圖5所述的任何合適的間隔來提供。三個天線102-106經(jīng)由3:1rf開關(guān)108選擇性地耦合到單通道射頻(rf)接收器110。為了改善性能，可以選擇開關(guān)具有低損耗，以提供遠小于線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時間的開關(guān)速度，以及提供在通道之間大于30db的隔離。在該示例中，rf接收器110包括lna112和下變頻器114。rf接收器110

耦合到單通道if接收器116，其在該示例中包括if放大器118，第一if濾波器120，第二if放大器122(其可以與所示的第二if濾波器組合提供)，以及處理器124。

處理器124接收從if接收器提供給其的信號，并執(zhí)行上述處理以計算對象檢測(例如方位角和多普勒信息)。

說明性雷達系統(tǒng)100還包括發(fā)射器電路126，其耦合到處理器124和發(fā)射天線128，如所示的。在一些實施例中，雷達系統(tǒng)100還可以包括輸入/輸出端口130，電源子系統(tǒng)132和/或波束選擇134。

應(yīng)該是圖5a所示的雷達系統(tǒng)100僅僅是如上所述的圖5中所示的廣義雷達系統(tǒng)設(shè)計的一個可能的實施方式。因此，在其他實施方式中，系統(tǒng)100的部件可以被增加，移除和/或組合。例如，應(yīng)當(dāng)認識到，處理器124可以包括用于數(shù)字化if信號的adc和處理數(shù)字化信號的dsp?；蛘?，可以與處理器124分離地提供adc。

圖6示出了利用與單通道if接收器組合的三個接收天線的另一個汽車雷達系統(tǒng)設(shè)計。說明性雷達系統(tǒng)150包括與第二天線154間隔開大約0.4λ至約0.5λ的距離的第一天線152，以及第三天線156，其與第二天線154間隔開大約λ的距離并且與第一天線152間隔開大約1.4λ到大約1.7λ的距離。三個天線152-156耦合到三通道rf接收器的相應(yīng)通道158a-158c.。每個rf接收器通道158a-158c具有選擇性地通過3:1if開關(guān)160耦合到單通道if接收器162的輸入端的輸出端。在一些實施例中，接收器包括頻率響應(yīng)到mhz區(qū)域并且通道隔離大于30db的標準模擬開關(guān)160。

每個rf接收器通道158a-158c可以是與圖5的接收器通道90a相同的或相似的。因此，給定的rf接收器通道158a-158c可以包括通常已知的rf下變頻器，低噪聲放大器和/或其他部件。

單通道if接收器162可以是與上面結(jié)合圖5描述的if接收器92相同的或類似的。特別地，if接收器162可以包括處理器，其被配置為使用來自三個接收天線152-156和上述技術(shù)的交錯測量結(jié)果來解算明確的方位角和多普勒。

在操作中，三通道rf接收器158同時接收從三個接收天線152-156中的每個提供給其的rf信號。相應(yīng)的rf通道158a-158c下變頻rf信號以生成相應(yīng)的if信號，其被提供為if開關(guān)160的三個輸入端。if開關(guān)160可以與發(fā)射器同步以選擇性地循環(huán)通過三個if信號，從而從三個天線152-156收集交錯的范圍和多普勒測量結(jié)果。將認識到，在圖6的實施例中由if接收器162收集的類型信息可以基本上與圖5的if接收器92收集的是相同的，因此，可以應(yīng)用相同或相似的信號處理技術(shù)來解算明確的方位角和多普勒。

圖6a示出了可以與圖6的雷達系統(tǒng)150相同或類似的說明性雷達系統(tǒng)180。雷達系統(tǒng)180包括接收天線182，184，186，其可以如上結(jié)合圖6所述地間隔開。三個天線182-186被耦合到三通道rf接收器188的輸入端(在此每個通道被示為具有l(wèi)na和下變頻器)，并且rf接收器188的輸出端經(jīng)由3:1if開關(guān)190被選擇性地耦合到if接收器192。if接收器192可以包括通常已知的組件，例如放大器，濾波器，adc和/或dsp。在一些實施例中，adc能夠以3mhz操作。說明性雷達系統(tǒng)180還包括發(fā)射器電路194，輸入/輸出端口198和電源子系統(tǒng)200，如所示的。

圖7示出了利用與三通道if接收器組合的三個接收天線的汽車雷達系統(tǒng)設(shè)計。說明性雷達系統(tǒng)220包括與第二天線224間隔開大約0.4λ到0.5λ的距離的第一天線222，以及第三天線226，其與第二天線224間隔開大約λ的距離并且與第一天線222隔開約1.4λ至大約1.7λ的距離。三天線222-226被耦合到三通道rf接收器228的相應(yīng)通道228a-228c，其反過來又耦合到三通道if接收器230的相應(yīng)通道230a-230c。if接收器通道230a-230c的輸出端可以作為到處理器232的輸入端。在一些實施例中，處理器232被設(shè)置為if接收器230的一部分。

在操作中，三通道rf接收器230同時從三個接收天線222-226中的每一個接收提供其的rf信號。相應(yīng)的rf通道228a-228c對rf信號進行下變頻以生成if信號，if信號作為輸入量饋送到if通道230a-230c中的相應(yīng)的一個。if通道可以執(zhí)行各種if處理，例如濾波和放大。所生成的if信號可以由處理器232同時接收。

處理器232可以被配置為采用與上面結(jié)合圖5描述的技術(shù)類似的技術(shù)以及上述技術(shù)、利用來自三個接收天線152-156的同時測量結(jié)果來解算明確的方位角和多普勒。應(yīng)當(dāng)理解到，通過消除單獨采樣中的時間偏移，提供同時通道簡化了方位角的計算。它還允許更快的測量周期。

如從在此提供的描述中將會顯而易見的，在此描述的概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)可以使任何24ghz雷達，特別是使用寬視場(fov)天線設(shè)計的雷達受益。此外，在此描述的概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)可以用于各種應(yīng)用，包括但不限于盲點檢測、車道改變、cta和停車間隙測量。

已經(jīng)描述了用于說明作為本公開的主題的各種概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)的優(yōu)選實施例，現(xiàn)在對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，顯而易見的是，結(jié)合這些概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)的其他實施例可以使用。例如，應(yīng)當(dāng)注意到，在此描述的不同實施例的各種概念、特征(或元件)和技術(shù)可以組合以形成上面未具體闡述的其他實施例。此外，在單個實施例的上下文中描述的各種概念、特征(或元件)和技術(shù)也可以單獨提供或以任何合適的子組合提供。因此，期望在此未具體描述的其它實施例也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

因此，雖然已經(jīng)示出和描述了在此所描述的概念、系統(tǒng)和技術(shù)的特定實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以進行形式和細節(jié)上的各種改變和修改，而不脫離如由下面的權(quán)利要求限定的公開內(nèi)容的精神和范圍。

因此，所附權(quán)利要求包括其范圍內(nèi)的所有這些改變和修改。