发明内容
本申请提供了一种信息测量方法及信息测量装置,可提高时间利用率;还可提高发射通道的利用率。
第一方面,本申请实施例提供了一种信息测量方法,包括:发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;接收目标反射所述第一测量信号的信号作为第一反射信号,以及接收所述目标反射所述第二测量信号的信号作为第二反射信号;根据所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息;所述状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。
本申请实施例中,发射第一测量信号的同时发射第二测量信号,即在一个测量周期内,发射第一测量信号的同时发射第二测量信号。具体的,发射第一测量信号的同时发射第二测量信号可理解为第一测量信号与第二测量信号的发射时间间隔小于目标时间间隔,该目标时间间隔远小于一个测量周期的时间。该目标时间间隔可由测量装置自主设置,也可由用户设置等等。
本申请实施例中,目标可以为反射第一测量信号与得到第一反射信号的障碍物,或者,该目标也可为反射第二测量信号与得到第二反射信号的障碍物,又或者,该目标为反射该第一测量信号与得到该第一反射信号的障碍物,且该目标也为发射该第二测量信号与得到该第二反射信号的障碍物。也就是说,反射第一测量信号与得到第一反射信号的障碍物,可以与发射第二测量信号与得到第二反射信号的障碍物相同,也可以不同,本申请实施例不作限定。
本申请实施例中,状态信息可以为运动信息,或者,该状态信息为方位信息,或者,该状态信息为运动信息和方位信息。
实施本申请实施例,通过同时发射第一测量信号和第二测量信号,以及接收第一反射信号和第二反射信号,使得测量装置在一个测量周期内通过两个测量信号完成对目标的方位信息的测量,或者,使得测量装置在两个测量周期内通过两个测量信号完成对该目标的运动信息的测量。不仅可有效提高测量信息的时间利用率,而且还可提高发射通道的利用率,避免在不同测量周期内发射一个测量信号而导致发射通道无法有效利用的情况。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变;或者,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化。
本申请实施例中,在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变,即可以理解为在一个测量周期内,不管第一测量信号的频率随时间如何变化(如以图1为例,在一个测量周期如t2至t3时间内,测量信号的频率随时间发生变化),或者,不管第二测量信号的频率随时间如何变化,均需要保证该第一测量信号的频率与该第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变的情况下,所述第一测量信号与所述第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+α(k)×Δfmn;其中,fm(t)为所述第一测量信号的频率,fn(t)为所述第二测量信号的频率,所述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为所述第一测量信号与所述第二测量信号的初始频率偏差,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化的情况下,所述第一测量信号与所述第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+h(t)×Δfmn;h(t)=α(k)+h0×t;其中,fm(t)为所述第一测量信号的频率,fn(t)为所述第二测量信号的频率,所述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为所述第一测量信号与所述第二测量信号的初始频率偏差,h(t)为第k个测量周期内随时间变化的频率变化率因子,h0为初始频率变化率因子,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
在一种可能的实现方式中,α(k)=α0;或者,α(k)=α0+g×k;其中,α0为常数,g为随k变化的线性因子。
可理解,其中,g可为正值,也可为负值。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息,包括:根据所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的差,所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息。
本申请实施例中第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的差,可以理解第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的差的绝对值。
实施本申请实施例,通过第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的关系,可以使得信息测量装置根据该第一测量信号的频率与该第二测量信号的频率的关系来计算目标的状态信息,从而提高测量的效率。
在一种可能的实现方式中,所述状态信息包括所述方位信息,所述发射第一测量信号的同时发射第二测量信号包括:在第一时间段内发射所述第一测量信号的同时发射所述第二测量信号;所述第一时间段至少为一个测量周期。
在一种可能的实现方式中,所述状态信息包括所述运动信息,所述发射第一测量信号的同时发射第二测量信号包括:在第二时间段内发射所述第一测量信号的同时发射所述第二测量信号;所述第二时间段至少为两个测量周期。
第二方面,本申请实施例提供了一种信息测量装置,包括:发射单元,用于发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;接收单元,用于接收目标反射所述第一测量信号的信号作为第一反射信号,以及接收所述目标反射所述第二测量信号的信号作为第二反射信号;计算单元,根据所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息;所述状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变;或者,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变的情况下,所述第一测量信号与所述第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+α(k)×Δfmn;其中,fm(t)为所述第一测量信号的频率,fn(t)为所述第二测量信号的频率,所述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为所述第一测量信号与所述第二测量信号的初始频率偏差,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
在一种可能的实现方式中,在一个测量周期内,所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化的情况下,所述第一测量信号与所述第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+h(t)×Δfmn,h(t)=α(k)+h0×t;其中,fm(t)为所述第一测量信号的频率,fn(t)为所述第二测量信号的频率,所述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为所述第一测量信号与所述第二测量信号的初始频率偏差,h(t)为第k个测量周期内随时间变化的频率变化率因子,h0为初始频率变化率因子,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
在一种可能的实现方式中,α(k)=α0;或者,α(k)=α0+g×k;其中,α0为常数,g为随k变化的线性因子。
在一种可能的实现方式中,所述计算单元,具体用于根据所述第一测量信号的频率与所述第二测量信号的频率的差,所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息。
在一种可能的实现方式中,所述状态信息包括所述方位信息,所述发射单元,具体用于在第一时间段内发射所述第一测量信号的同时发射所述第二测量信号;所述第一时间段至少为一个测量周期。
在一种可能的实现方式中,所述状态信息包括所述运动信息,所述发射单元,具体用于在第二时间段内发射所述第一测量信号的同时发射所述第二测量信号;所述第二时间段至少为两个测量周期。
第三方面,本申请实施例还提供了一种信息测量装置,可以实现上述第一方面中的信息测量方法。例如该信息测量装置可以是芯片如通信芯片等;或者该信息测量装置可以是设备如信息测量设备等。该信息测量装置可以通过软件、硬件、或者通过硬件执行相应的软件实现上述方法。
当上述信息测量方法中的部分或全部通过软件来实现时,所述信息测量装置包括处理器、存储器和收发器,所述处理器、所述存储器和所述收发器通过线路互联;其中,所述收发器,用于发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;接收目标反射所述第一测量信号的信号作为第一反射信号,以及接收所述目标反射所述第二测量信号的信号作为第二反射信号;所述存储器中存储有程序指令,所述程序指令被所述处理器执行时,使所述处理器执行以下操作:根据所述第一测量信号与所述第一反射信号的差异,以及所述第二测量信号与所述第二反射信号的差异,计算所述目标的状态信息;其中,所述状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。
在一种可能的实现方式中,上述存储器可以是物理上独立的单元,也可以与处理器集成在一起。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种包括指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行描述。
下面将具体介绍本申请实施例中的技术术语。
连续波调频(frequency modulated continuous wave,FMCW),指的是汽车雷达测量波形采用连续波调频信号,如图3所示,图3是本申请实施例提供的一种连续波调频测量信号的示意图。该连续波调频测量信号的频率随时间变化。其中,图3所示的测量信号的频率变化可如下所示:f(t)=f0+k×(t-t0);
其中,f(t)为当前时刻的测量信号的频率,f0为测量信号的起始频率,t0为测量信号产生的起始时间,k为测量信号的频率随时间的变化率。
测量周期,可指测量装置连续发射测量信号的时间。以图1为例,t0至t1即为一个测量周期,t2至t3也为一个测量周期。
状态信息,本申请实施例中,该状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。也就是说,该状态信息可以为运动信息,或也可为方位信息,或也可为运动信息和方位信息,本申请实施例不作限定。
方位信息,本申请实施例中,目标的方位信息可包括目标的角度信息、高度信息或与目标的距离信息等等。其中,与目标的距离信息也可理解为信息测量装置与目标的距离信息。
运动信息,本申请实施例中,目标的运动信息可为目标的速度信息等。
目标,本申请实施例中,目标可以任意能够反射测量信号的障碍物,如该目标可以为反射第一测量信号的障碍物,也可以为反射第二测量信号的障碍物。具体的,该目标可以为反射第一测量信号与得到第一反射信号的障碍物,或者,该目标也可为反射第二测量信号与得到第二反射信号的障碍物,又或者,该目标为反射该第一测量信号与得到该第一反射信号的障碍物,且该目标也为发射该第二测量信号与得到该第二反射信号的障碍物。可理解,为便于理解与描述以下将反射第一测量信号与得到第一反射信号的障碍物称为第一目标,将反射第二测量信号与得到第二反射信号的障碍物称为第二目标。也就是说,该第一目标可以与该第二目标为同一个障碍物,或者,该第一目标可以与该第二目标为不同的障碍物。
图4是本申请实施例提供的一种信息测量装置的结构示意图,如图4所示,该信息测量装置可包括:处理器,该处理器可为信号处理器,具体的,如为数字信号处理(digitalsignal process,DSP)系统、信号发生器(waveform generation)、与发射通道相连的至少一个发射天线和与接收信道相连的至少一个接收天线。图中示出了2个发射通道如TX1和TX2,4个接收通道如RX1、RX2、RX3和RX4。具体的,发射通道可用于放大需要发射的测量信号,接收通道可用于放大并解调反射信号。信号发生器可用于产生测量信号,并控制所产生的测量信号输出至发射通道。DSP系统可用于处理接收通道输出的反射信号,计算目标的状态信息。
本申请实施例中的信息测量装置可安装于汽车中,用于对汽车行驶环境的检测。例如可用于检测处于相同行驶区域的其他汽车、非机动车以及行人等障碍物。如图5所示,图5是本申请实施例提供的一种信息测量的场景示意图。可理解,本申请实施例中的目标可为其他汽车、非机动车和行人等障碍物,本申请实施例对于该目标具体为何种障碍物不作唯一性限定。可理解,本申请实施例中的障碍物是相对于信息测量装置所属的设备(如汽车等)而言,该障碍物也可能包含其他名称,因此,不应将本申请实施例中障碍物的名称理解为限定意义。
可理解,本申请实施例中的信息测量装置可为芯片,如通信芯片,也可为设备,如信息测量设备等,本申请实施例对于该信息测量装置的具体承载形式不作限定。
在图1和图2所示的示意图中,在计算目标的状态信息时,在一个测量周期内只有一个发射通道发射测量信号,即通过采用分时发射测量信号的方式来计算目标的状态信息。通过上述方式,会使得时间利用率和发射通道的利用率低下。因此,本申请实施例提供了一种信息测量方法,可在一个测量周期内同时发射多个测量信号,不仅可以提高时间利用率,还可缩短测量周期,提高测量分辨率和精度。
下面将对本申请实施例中的原理进行介绍。
可理解,以下以第一测量信号和第二测量信号为例来说明本申请实施例中的原理。具体的,该第一测量信号和该第二测量信号可包括:三角波信号、梯形波信号、锯齿波信号、单音信号和频移键控信号等等,本申请实施例不作限定。
原理一、
在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变,也即在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率随时间的变化率相同。
第一测量信号与第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+α(k)×Δfmn;
其中,fm(t)为第一测量信号的频率,fn(t)为第二测量信号的频率,t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为第一测量信号与第二测量信号的初始频率偏差,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。其中,m≤M,n≤N,m≠n,且k≤t<k+1。t大于或等于k,小于k+1表示t为第k个测量周期内的时间。
具体的,Δfmn可为常数,可由测量装置自主设置,也可由用户来设置等等,本申请实施例不作限定。
α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数,可以随不同的测量周期而变化,即不同测量周期间,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率随时间的变化率可不同,或者也可以相同等。其中,若有L个测量周期,则k≤L。
本申请实施例中,第k个测量周期内的频率偏差系数可以为常数,如α(k)=α0,α0可为常数。或者,第k个测量周期内的频率偏差系数可以随k而变化,如α(k)=α0+g×k,其中,g为随k变化的线性因子,具体的,g可为正值,也可为负值。如在一个测量周期k内g可为常数,如可为1、0.1或0.08等等,本申请实施例对于该g为多少不作限定。
可理解,第k个测量周期内的频率偏差系数也可为上述三种形式的组合,如图6所示,图6是本申请实施例提供的一种频率偏差系数的组合示意图。可理解,图6中仅示出了一个测量周期,以图6中的一个波形示意图为例,在多个测量周期内的变化可如图7所示;以图6中的多个波形示意图为例,在多个测量周期内的变化可如图8所示。可理解,图7和图8所示的示意图仅为示例,不应理解为对本申请实施例的限定。
为了形象的理解本申请实施例所提供的原理,如图9所示,图9是本申请实施例提供的一种在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变的示意图,即在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率随时间的变化率相同的示意图。如图9所示,可知在同一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率随时间的变化率是相同的,而在不同测量周期间,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率随时间的变化率不同。
原理二、
在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化。
第一测量信号与所述第二测量信号之间的关系,如下所示:fm(t)=fn(t)+h(t)×Δfmn;其中,h(t)=α(k)+h0×t。
其中,fm(t)为第一测量信号的频率,fn(t)为第二测量信号的频率,t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为第一测量信号与第二测量信号的初始频率偏差,h(t)为第k个测量周期内随时间变化的频率变化率因子,h0为初始频率变化率因子,该h0可为正数,也可为负数,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。其中,对于α(k)的具体实现方式可参考原理一的具体描述,这里不再赘述。
为了形象的理解本申请实施例所提供的原理,如图10所示,图10是本申请实施例提供的一种在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化的示意图。
可理解,本申请实施例中,在同时发射多个测量信号时,该多个测量信号可以由信号发生器产生,并通过信号发生器控制输出至发射通道。该多个测量信号可以同时输出至一个发射通道,也可以分别输出至不同的发射通道,本申请实施例不作限定。
在介绍本申请实施例中的原理后,下面对本申请实施例中的信息测量方法进行介绍。
图11是本申请实施例提供的一种信息测量方法的流程示意图,如图11所示,该信息处理方法包括:
101、发射第一测量信号的同时发射第二测量信号。
本申请实施例中,发射第一测量信号的同时发射第二测量信号,包括:在一个测量周期内,发射第一测量信号的同时发射第二测量信号。也就是说,本申请实施例中,在一个测量周期内,可以同时发射多个测量信号,且该多个测量信号的具体关系可参考前述实施例,这里不再赘述。
102、接收目标反射上述第一测量信号的信号作为第一反射信号,以及接收上述目标反射上述第二测量信号的信号作为第二反射信号。
本申请实施例中,由于第一反射信号与第二反射信号所遇到的目标可能会不同,即在信息测量装置发射出去两个测量信号后,该两个测量信号可能会分别遇到不同的目标。因此,本申请实施例对于第一测量信号所遇到的目标与第二测量信号所遇到的目标是否相同不作限定。
具体的,在测量装置发射第一测量信号后,该第一测量信号会被其他物体(如第一目标)反射,被其他物体反射后的信号即为第一反射信号,该测量装置便可接收该第一反射信号。同样的,在测量装置发射第二测量信号后,该第二测量信号会被其他物体(如第二目标)反射,被其他物体反射后的信号即为第二反射信号,该测量装置便可接收该第二反射信号。可理解,该第一目标与该第二目标可以相同,也可以不同,本申请实施例不作限定。
103、根据上述第一测量信号与上述第一反射信号的差异,以及上述第二测量信号与上述第二反射信号的差异,计算上述目标的状态信息。
本申请实施例中,状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。其中,目标的运动信息可表示目标的速度信息,目标的方位信息可表示目标与测量装置之间的距离信息,以及目标在测量装置的具体角度信息等等。
具体的,在第一测量信号经过目标反射后,第一反射信号的振幅会与第一测量信号的振幅不同,第一反射信号的相位与第一测量信号的相位也可能会发生变化。同时,第二反射信号的振幅与第二测量信号的振幅也会不同,以及第二反射信号的相位与第二测量信号的相位也不同。因此,通过振幅或相位的不同可计算目标的状态信息。可理解,由于第一反射信号和第二反射信号可能由不同的物体所发射,因此,以下以目标包括第一目标和第二目标为例。具体的,第一测量信号经过第一目标反射后,该第一测量信号会发生变化,被该第一目标反射后的信号即为第一反射信号。在第二测量信号经过第二目标反射后,该第二测量信号也会发生变化,被该第二目标反射后的信号即为第二反射信号。其中,在第一目标和第二目标相同的情况下,第一测量信号与第一反射信号的差异,可能会与第一目标和第二目标不同的情况下的差异不同,以及第二测量信号与第二反射信号的差异,也可能会与第一目标和第二目标不同的情况下的差异不同,因此,本申请实施例对于具体第一测量信号与第一反射信号的差异,和第二测量信号与第二反射信号的差异不作限定。
具体的,本申请实施例还提供了一种根据第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的关系,来计算目标的状态信息的方法,如下所示:
上述根据上述第一测量信号与上述第一反射信号的差异,以及上述第二测量信号与上述第二反射信号的差异,计算上述目标的状态信息,包括:
根据上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的差,上述第一测量信号与上述第一反射信号的差异,以及上述第二测量信号与上述第二反射信号的差异,计算上述目标的状态信息。
本申请实施例中,在一个测量周期内,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变,或者,第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化。因此,本申请实施例可根据该第一测量信号的频率和第二测量信号的频率的关系,对接收到的反射信号进行处理如可以将其中一个反射信号如第一反射信号进行频移处理,然后对频移处理后的第一反射信号和第二反射信号进行联合处理,从而得到目标的状态信息。
本申请实施例中,还可根据测量目标的不同信息,通过不同的测量周期发射第一测量信号和第二测量信号,如下所示:
上述状态信息包括方位信息,上述发射第一测量信号的同时发射第二测量信号包括:
在第一时间段内发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;上述第一时间段至少为一个测量周期。
在一种可能的实现方式中,上述状态信息包括运动信息,上述发射第一测量信号的同时发射第二测量信号包括:
在第二时间段内发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;上述第二时间段至少为两个测量周期。
其中,在计算目标的方位信息时,可通过一个测量周期即可完成对目标的方位信息的测量,且在该一个测量周期内,通过两个反射信号来计算目标的方位信息,还可有效提高方位信息的测量精度。在计算目标的速度信息时,可通过两个测量周期完成对目标的速度信息的测量,且在该两个测量周期内,可以得到四个反射信号,由此可有效提高速度的测量精度,以及与一个测量周期发射一个测量信号相比,可有效提高时间利用率,提高发射通道的利用率。
实施本申请实施例,通过在一个测量周期内发射多个测量信号,不仅可有效提高发射通道的利用率,而且还可在一个测量周期内得到多个反射信号,提高目标的状态信息的测量精度。
以下结合具体实施例来说明本申请实施例所提供的信息测量方法。
实施例一、
图12a是本申请实施例提供的一种信息测量方法的场景示意图,如图12a所示,测量装置可分别通过TX1和TX2发射第一测量信号和第二测量信号,该第一测量信号的频率和第二测量信号的频率随时间的变化如图12b所示。
其中,TX1发送的第一测量信号如St1用于中距测量,TX2发送的第二测量信号如St2用于长距测量,在同一个测量周期内,St1和St2的频差偏差保持恒定如为Δf(即为前述实施例中的Δfmn)。如,TX1发送的第一测量信号的频率相对于TX2发送的第二测量信号的频率低Δf,即ftx2=ftx1+Δf。本申请实施例中,长距测量与中距测量可共用一套接收系统,接收系统的本振可由TX1提供。具体的,对于初始频率偏差的设置可如Δf×(ΔR/c)≤IF;其中,IF为系统接收机的中频带宽,ΔR为长距离测量相对于中距离测量增加的相对距离,c为光速。
如在第一个测量周期内,系统接收到的信号为Sr1=A1×St1(t1-τ1)+A2×St2(t1-τ2);其中,τ1由中距离测量范围内的目标(如第一目标)所处的距离决定,τ2由处于中距离测量范围外,长距离测量范围内的目标(如第二目标)所处的距离决定,且τ2≥τ1。
信息测量装置对接收到的信号Sr1进行滤波处理,得到Sr11=A1×St1(t1-τ1)和Sr12=A2×St2(t1-τ2);对Sr12进行移频Δf,得到Sr12f。可理解,本申请实施例在一个测量周期内,便可得到Sr11和Sr12f,由此相对于在一个测量周期内,发射一个测量信号而得到一个反射信号来说,有效提高了时间利用率,缩短了测量周期。
在得到Sr11和Sr12f之后,便可根据该Sr11和Sr12f得到第一目标的方位信息,以及第二目标的方位信息。而且由于通过TX1和TX2所发射的测量信号不同,由此还可提高测量的精度。
在第二个测量周期内,系统接收到的信号为Sr2=A1×St1(t2-τ1)+A2×St2(t2-τ2),根据上述所介绍的方法可以得到Sr22,从而进行频移处理得到Sr22f。以及在第三个测量周期或者更多的测量周期同样可以获得更多的反射信号。可理解,上述t1和t2分别表示发送测量信号的起始时间。
根据至少两个测量周期的信号Sr11,Sr12f以及Sr21,Sr22f,就可以分别获得第一目标的速度信息以及第二目标的速度信息。
实施本申请实施例,通过发射双频测量信号,还可以避免远距离内的目标反射的测量信号到接收机的时延相对近距离内的目标反射的测量信号时延长,而超出测量装置接收机接收带宽的问题,从而实现长距测量与中短距测量同时进行。同时不同测量周期间的Δf还可以设计为随测量周期变化,从而在接收处理上进行相应的频率变换,还有利于信号混淆以及干扰等。
实施例二、
图13a是本申请实施例提供的一种信息测量方法的场景示意图,如图13a所示,测量装置可分别通过TX1和TX2发射第一测量信号和第二测量信号,该第一测量信号的频率和第二测量信号的频率随时间的变化如图13b所示。
可理解,图13a示出的是在MIMO场景下测量装置测量目标的运动信息或方位信息的示意图。在同一个测量周期内,TX1发射的第一测量信号如St1和TX2发射的第二测量信号如St2的频率偏差保持恒定如为Δf。
在第一个测量周期内,系统接收到的信号为Sr1=A1×St1(t1-τ1)+A2×St2(t1-τ2);其中,τ1为第一个测量周期内第一测量信号和第一反射信号的延迟时间,τ1由目标在第一测量周期内所处的距离决定。τ2为第一个测量周期内第二测量信号和第二反射信号的延迟时间,τ2由目标在第一测量周期内所处的距离决定。
在第二个测量周期内,系统接收到的信号为Sr2=A1×St1(t2-τ1)+A2×St2(t2-τ2),根据上述所介绍的方法可以得到Sr22,从而进行频移处理得到Sr22f。以及在第三个测量周期或者更多的测量周期同样可以获得更多的反射信号。
根据频差Δf对Sr1和Sr2分别进行滤波处理,分别获得Sr11=A1×St1(t1-τ1),Sr12=A2×St2(t1-τ2),以及Sr21=A1×St1(t2-τ1),Sr22=A2×St2(t2-τ2)。
对Sr12和Sr22进行移频处理,得到Sr12f和Sr22f。
对Sr11,Sr12f以及Sr21和Sr22f进行联合处理,即可获得目标的角度,距离以及速度信息等等。
本申请实施例中,不同测量周期间的Δf可以设计为随测量周期变化,在接收处理上则进行相应的频率变换,有利于信号混淆以及干扰等。
可理解,实施例一和实施例二示出的是在α(k)为常数1的情况下示出的,对于不同测量周期间α(k)变化的情况的计算方式可以参考实施例一和实施例二的实现方式,如可根据Δfmn×α(k)对滤波处理后的信号进行频移处理等等,这里不再一一详述。
实施例三、
图14a是本申请实施例提供的一种信息测量方法的场景示意图,如图14a所示,测量装置可分别通过TX1和TX2发射第一测量信号和第二测量信号,该第一测量信号的频率和第二测量信号的频率的相对变化率随时间的变化如图14b所示。
其中,第一测量信号和第二测量信号被目标反射后通过接收通道接收,假设总共延时时间为t,频率分别为f1和f2,则第一测量信号与第一反射信号的相位差异为Φ1=2πf1t,第二测量信号与第二反射信号的相位差异为Φ2=2πf2t,Φ1和Φ2为接收机的输出结果,t为待测量的值,由被测物体(即目标)的距离决定,因此,根据Φ1-Φ2=2πf1t-2πf2t,计算出t=(Φ1-Φ2)/(2πf1-2πf2),由此,本申请实施例可以用于提升距离精度。
可理解,尽管第一测量信号的频率与第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化,但是本申请实施例还可以根据实施例一和实施例二所示的方法来计算目标的状态信息。这里本申请实施例不再一一详述。
实施本申请实施例,经过TX1发射的双频测量信号被目标反射后,双频的频差即携带了反射目标的特征信息,该双频测量信号被接收通道接收。从而对双频频差信息进行计算和处理,有利于提升系统的测量精度和分辨率。
以下将具体介绍本申请实施例提供的信息测量装置。
图15是本申请实施例提供的一种信息测量装置的结构示意图,如图15所示,该信息测量装置包括:
发射单元1501,用于发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;
接收单元1502,用于接收目标反射上述第一测量信号的信号作为第一反射信号,以及接收上述目标反射上述第二测量信号的信号作为第二反射信号;
计算单元1503,根据上述第一测量信号与上述第一反射信号的差异,以及上述第二测量信号与上述第二反射信号的差异,计算上述目标的状态信息;上述状态信息包括运动信息和方位信息中的一项或多项。
可理解,图4所示的发射通道以及与发射通道相连接的天线可用于执行发射单元1501所执行的方法,图4所示的接收通道以及与接收通道连接的天线可用于执行接收单元1502所执行的方法,处理器如DSP系统可用于执行计算单元1503所执行的方法。
实施本申请实施例,通过在一个测量周期内发射多个测量信号,不仅可有效提高发射通道的利用率,而且还可在一个测量周期内得到多个反射信号,提高目标的状态信息的测量精度。
可能的,在一个测量周期内,上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变;或者,在一个测量周期内,上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化。
可能的,在一个测量周期内,上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的相对变化率随时间不变的情况下,上述第一测量信号与上述第二测量信号之间的关系,如下所示:
fm(t)=fn(t)+α(k)×Δfmn
其中,fm(t)为上述第一测量信号的频率,fn(t)为上述第二测量信号的频率,上述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为上述第一测量信号与上述第二测量信号的初始频率偏差,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
可能的,在一个测量周期内,上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的相对变化率随时间线性变化的情况下,上述第一测量信号与上述第二测量信号之间的关系,如下所示:
fm(t)=fn(t)+h(t)×Δfmn
h(t)=α(k)+h0×t
其中,fm(t)为上述第一测量信号的频率,fn(t)为上述第二测量信号的频率,上述t为第k个测量周期内的时间,Δfmn为上述第一测量信号与上述第二测量信号的初始频率偏差,h(t)为第k个测量周期内随时间变化的频率变化率因子,h0为初始频率变化率因子,α(k)为第k个测量周期内的频率偏差系数。
其中,α(k)=α0;或者,α(k)=α0+g×k;其中,α0为常数,g为随k变化的线性因子。
具体的,上述计算单元,具体用于根据上述第一测量信号的频率与上述第二测量信号的频率的差,上述第一测量信号与上述第一反射信号的差异,以及上述第二测量信号与上述第二反射信号的差异,计算目标的状态信息。
具体的,上述状态信息包括方位信息,上述发射单元,具体用于在第一时间段内发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;上述第一时间段至少为一个测量周期。
具体的,上述状态信息包括运动信息,上述发射单元,具体用于在第二时间段内发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;上述第二时间段至少为两个测量周期。
可理解,图15所示的各个单元的具体实现方式还可参考图11所示的信息测量方法的具体实现方式,以及实施例一、实施例二和实施例三的具体实现方式,这里不再一一赘述。
图16示出了一种简化的信息测量装置的结构示意图。该信息测量装置可用于执行图11所示的信息测量方法中的信息测量装置的操作,或者,该信息测量装置也可以执行图15所示的方法中信息测量装置的操作。
为了便于说明,图16仅示出了信息测量装置的主要部件。如图16所示,信息测量装置包括处理器、存储器、射频电路以及天线。处理器主要用于对通信协议以及通信数据进行处理,以及对信息测量装置进行控制,执行软件程序,处理软件程序的数据等。例如该处理器可用于支持信息测量装置执行图11所描述的方法。存储器主要用于存储软件程序和数据。射频电路主要用于基带信号与射频信号的转换以及对射频信号的处理。天线主要用于收发电磁波形式的射频信号。例如,可以接收无线信号和发送无线信号等。可理解,图16所示的信息测量装置还可包括信号发生器,图中未示出。
为便于说明,图16中仅示出了一个存储器和处理器。在实际的信息测量装置产品中,可以存在一个或多个处理器和一个或多个存储器。存储器也可以称为存储介质或者存储设备等。存储器可以是独立于处理器设置,也可以是与处理器集成在一起,本申请实施例对此不做限制。
示例性的,在本申请实施例中,可以将具有收发功能的天线和射频电路视为信息测量装置的接收单元和发送单元(也可以统称为收发单元1601),将具有处理功能的处理器视为信息测量装置的处理单元1602。如图16所示,信息测量装置包括收发单元1601和处理单元1602。收发单元也可以称为收发器、收发机、收发装置等等。处理单元也可以称为处理器,处理单板,处理模块、处理装置等。
例如,在一个实施例中,收发单元1601用于执行图11所示实施例中的步骤101和步骤102;如收发单元1601可用于发射第一测量信号的同时发射第二测量信号;以及用于接收目标反射该第一测量信号的信号作为第一反射信号,接收该目标反射该第二测量信号的信号作为第二反射信号。处理单元1602用于执行图11所示实施例中的步骤103;如处理单元1602可用于根据该第一测量信号与该第一反射信号的差异,以及该第二测量信号与该第二反射信号的差异,计算该目标的状态信息。
又例如,在一个实施例中,处理单元1602还可用于执行图15所示的计算单元1503所执行的方法。
可理解,收发单元1601和处理单元1602的具体实现方式可参考前述实施例的具体实现方式,这里不再一一赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriberline,DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,数字通用光盘(digital versatiledisc,DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk,SSD))等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成,该程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括:只读存储器(read-only memory,ROM)或随机存储存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。