使用互补对波形的雷达系统的空间时间频率复用（STFM）的制作方法

使用互补对波形的雷达系统的空间时间频率复用(stfm)
1.要求优先权
2.本专利申请要求2019年6月13日提交的题为“space time frequency multiplexing(stfm)for radar systems using complementary pair waveforms”的非临时申请第16/440,934号的优先权，该申请已转让给本受让人，并在此通过引用明确地并入本文。


背景技术：

3.雷达技术用于各种汽车应用，并且被认为是未来自动驾驶系统的关键技术之一。由于可以在恶劣的天气和照明条件下可靠地工作从而在多目标场景中提供对目标范围、速度和角度的准确测量，其可以成为汽车和其他应用中特别有用的数据源。然而，未来雷达系统的分辨率和速度要求可能超出了在至少一些当前汽车应用中使用的雷达系统的能力。


技术实现要素：

4.本文描述的技术通过利用空间时间频率复用(stfm)方案来解决这些和其他问题，在该方案中使用多个频率在不同时间发送互补的序列对(或“golay(格雷)对”)。序列的发送和接收可以发生在多个发送(tx)和/或接收(rx)无线电扇区上，以扫描整个区域中对象的距离、方位角、仰角和(可选的)速度。
5.根据描述，一种用于使用空间时间频率复用(stfm)进行射频(rf)感测的示例性方法包括：执行发送序列，其中发送序列包括使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第一序列，然后在无线发送第一互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第一序列。发送序列还包括：在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第二序列，以及在无线发送第一互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第二序列。该方法还包括执行接收序列，其中接收序列包括接收第一互补序列对，以及接收第二互补序列对。该方法还包括基于接收的第一互补序列对和接收的第二互补序列对确定对象的距离。
6.根据描述，一种用于使用空间时间频率复用(stfm)执行射频(rf)感测的示例性雷达系统包括发送电路。发送电路被配置为执行发送序列，该发送序列包括：使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第一序列，以及在无线发送第一互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第一序列。发送序列还包括：在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第二序列，以及在无线发送第一互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第二序列。该雷达系统还包括接收电路，该接收电路被配置为执行接收序列，该接收序列包括接收第一互补序列对，以及接收第二互补序列对。雷达系统还包括与发送电路和接收电路通信耦接的处理电路，其中处理电路被配置为基于接收的第一互补序列对和接收的第二互补序列对确定对象的距离。
7.根据描述，一种用于使用空间时间频率复用(stfm)进行射频(rf)感测的示例性设
备包括用于执行发送序列的部件。用于执行发送序列的部件包括用于使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第一序列的部件，以及用于在无线发送第一互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第一序列的部件。用于执行发送序列的部件还包括用于在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第二序列的部件，以及用于在无线发送第一互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第二序列的部件。该设备还包括用于执行接收序列的部件，包括用于接收第一互补序列对的部件，以及用于接收第二互补序列对的部件。该设备还包括用于基于接收的第一互补对和接收的第二互补对确定对象的距离的部件。
8.根据描述，一种存储有用于使用空间时间频率复用(stfm)执行射频(rf)感测的指令的非暂时性计算机可读介质。指令在由一个或多个处理单元执行时，使一个或多个处理单元执行发送序列，该发送序列包括：使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第一序列；在无线发送第一互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第一序列；在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第二序列；以及在无线发送第一互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第二序列。当指令由一个或多个处理单元执行时，还使一个或多个处理单元执行接收序列，该接收序列包括接收第一互补序列对，以及接收第二互补序列对。当指令由一个或多个处理单元执行时，还使一个或多个处理单元基于接收的第一互补序列对和接收的第二互补序列对确定对象的距离。
附图说明
9.图1是golay处理模块的框图，示出了如何处理互补序列以提供没有旁瓣的脉冲响应(impulse response)。
10.图2是根据第一实施例的空间时间频率复用(stfm)方案的图示。
11.图3是根据第二实施例的stfm方案的图示。
12.图4是根据一些实施例的能够提供本文描述的功能的stfm雷达系统的组件的框图。
13.图5是模拟相控阵(analog phase-array)雷达的实施例的图示。
14.图6是根据实施例的使用stfm对对象进行rf感测的方法的流程图。
15.图7是电子设备的实施例的框图。
16.根据某些示例性实施方式，各个附图中的相同附图标记指示相同元件。此外，元件的多个实例可以通过在元件的第一个数字后跟一个字母或连字符和第二个数字来表示。例如，元件110的多个实例可以表示为110-1、110-2、110-3等或表示为110a、110b、110c等。当仅使用第一个数字来指代这样的元件时，应理解为元件的任何实例(例如，在先前示例中的元件110将指代元件110-1、110-2和110-3或指代元件110a、110b和110c)。
具体实施方式
17.现在将关于形成其一部分的附图描述几个例示性实施例。随后的描述仅提供实施例，并不旨在限制本公开的范围、适用性或配置。而是，实施例的随后描述将为本领域技术
人员提供用于实现实施例的有用描述。应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
18.还可以进一步注意到，虽然本文描述的实施例是在汽车应用的上下文中描述的，但实施例不限于此。实施例可以用于其他对象感测应用(例如，对对象的位置、距离、速度等的感测)。此外，本文的实施例通常涉及使用毫米波(mmwave)雷达技术，该技术通常在76至81ghz下操作，并且可以更广泛地在30至300ghz下操作。也就是说，根据期望的功能、制造关注和/或其他因素，实施例可以使用更高和/或更低的rf频率。
19.如本文所用，术语“波形”、“序列”及其派生词可互换使用以指代由雷达系统的发送器生成并由雷达系统的接收器接收以用于对象检测的射频(rf)信号。“脉冲(pulse)”及其派生词在本文中通常被称为互补序列对。此外，术语“发送器”、“tx”及其派生词用于描述用于形成和/或发送rf信号的雷达系统的组件。(如下文进一步详细描述，这可以包括硬件和/或软件组件，诸如处理器、专用电路和一个或多个天线。)类似地，术语“接收器”、“rx”及其派生词用于描述用于接收和/或处理rf信号的雷达系统的组件。(同样，这可以包括硬件和/或软件组件，诸如处理器、专用电路和一个或多个天线。)
20.如前所述，由于在恶劣的天气和照明条件下的可靠性，雷达技术在汽车应用中特别有用。然而，自动驾驶技术的快速发展提出了新的要求，并促使现代汽车雷达系统从经典的对象检测传感器发展为具有对象识别和分类能力的超高分辨率成像设备。例如，这些未来的雷达系统可以以每秒30帧的实时刷新率为自动驾驶车辆提供4d雷达图像(其中提供对象的距离、方位角、仰角和速度的图像)。
21.汽车成像雷达的典型规格包括例如300米的大范围覆盖、90度的宽视场(fov)和
±
50m/s的大速度范围以及0.5米的高距离分辨率、以及1度的角分辨率和0.5m/s的多普勒分辨率。为了满足汽车工业这些非常苛刻的要求，下一代雷达系统通常配备有数百个元件的超大型发送和接收天线阵列，并使用高带宽信号(约1ghz)、约20μs的短脉冲补充间隔和约4ms的长观测时间。
22.当今最先进的雷达传感器使用啁啾序列调制脉冲(例如调频连续波雷达(fmcw))和全数字多入多出(mimo)雷达系统，该雷达系统具有多个高速模数转换器(adc)和数模转换器(dac)，具备从每个发送天线同时发送不同信号并在所有接收天线上同时接收的能力。然而，这可能需要将现有的mimo雷达从几个发送器/接收器(tx/rx)链扩展到数十或数百个tx/rx链。这需要更多的硬件，而硬件成本的增加以及随之而来的复杂性可能会使这种方法实际上不受欢迎。
23.替代的更具成本效益的技术，诸如模拟相控阵波束扫描、混合波束成形和时分复用mimo，使用时分复用方法以显著降低tx/rx链的数量和复杂性，但代价是扫描时间变慢。遗憾的是，啁啾序列通常很长(几十微秒)，因此时分复用方法可能无法满足高多普勒分辨率要求(其中通过在单个方向上发送多个脉冲来确定移动)和雷达帧速率要求。(例如，具有1
°
分辨率的90
°
fov可能需要在90个不同方向上发送脉冲。)
24.本文提供的实施例通过使用短得多的基于互补对的雷达波形(例如，约1μs)长度和高效的空间时间频率复用来解决这些和其他问题。这提供了对扇区、天线或子阵列的快速扫描，从而以少得多的数量的tx/rx链实现更实用和更具成本效益的雷达方案。具体地，相位编码波形的短互补对(例如，golay互补序列)可以与时间和频率自由度一起用于大规
模mimo雷达系统中不同天线和/或扇区的高效复用和快速扫描。
25.互补波形的一个吸引人的特性是它们的自相关函数之和等于完美的脉冲响应函数，从而实现零范围旁瓣。图1是golay处理100的框图，示出了golay二进制互补序列(本文也称为“golay对”或“互补对”)可以如何由雷达系统的接收器(rx)处理以提供没有旁瓣的脉冲响应。如本领域普通技术人员将理解的，golay处理100是一种数字信号处理形式，其可以在例如图4所示的雷达系统的接收器(rx)处由硬件和/或软件实现。
26.此处，golay对包括第一序列ga和第二序列gb。golay处理100包括分别使用ga相关器110-1和gb相关器110-2使ga序列和gb序列自相关。然后对每个相关器的输出执行求和120以提供输出130：没有旁瓣的完美脉冲响应。为了利用雷达脉冲的这种互补特性，序列ga和gb可以在时间上单独地发送，使得这两个发送之间的时间间隔大于到最远对象的往返延迟。否则，第一序列和第二发送序列的长目标回波之间的互相关将破坏零旁瓣特性。
27.考虑到这一点，本文描述的实施例可以利用互补序列之间的这种空闲时间并且使用正交频率子带和不同的tx天线/扇区配置来发送附加的互补序列对。这可以以几乎零开销的方式高效且快速地扫描tx天线/扇区。切换tx天线/扇区配置意味着相同的tx链/dac可以被重复使用和/或被连接到不同的天线或模拟扇区，从而减少所需的tx链/dac的数量。
28.由于在rx天线/扇区配置可以被更改之前，rx侧必须等待往返延迟以接收最长的回波，因此快速切换(类似于tx天线/扇区)对于rx天线/扇区可能不可行。也就是说，rx天线/扇区的任何切换都有很大的惩罚时间，其等于到最远目标的往返延迟(通常，最大往返延迟比golay脉冲长)。因此，根据许多实施例，可以最小化rx天线/扇区的切换。在某些情况下，例如，rx天线/扇区可以仅根据需要而频繁出现。也就是说，由于其他因素，一些实施例可以涉及rx天线/扇区的频繁切换。
29.图2是根据实施例的空间时间频率复用(stfm)方案200的图示。如图所示，横轴表示时间。纵轴表示tx频率210、tx无线电扇区220、rx无线电扇区230、rx频率240和rx多频带相关周期250(对于每个频率)。对于本示例来说，可以假设模拟相控阵雷达系统用于扫描所有tx和rx扇区以获得雷达图像。可以理解，决定输出数据分辨率的tx和/或rx扇区的数量可以根据所需的功能而变化。
30.在图2中，符号如下：
31.ga、gb
–
golay序列对
32.tg
–
单个golay序列持续时间
33.trtd
–
对应于最远对象的往返延迟(定义两个互补golay脉冲之间空闲周期的最短持续时间)
34.tpulse
–
golay对脉冲间隔(等于两倍golay持续时间和两倍空闲时间)
35.多普勒pri
–
用于目标速度估计的相同tx/rx扇区的脉冲重复间隔
36.tburst
–
突发(burst)间隔(burst是用于速度估计的脉冲序列)
37.ts
–
发送扇区
38.rs
–
接收扇区
39.golay对序列ga和gb如tx频率210图中所示被发送。可以看出，ga和gb序列之间的空闲时间trtd可以大约等于单个ga/gb脉冲的持续时间以帮助最大化stfm方案200的效率。(然而，在替代的实施例中，情况可能并非如此。)因此，如图所示，可以高效地时分复用两个
golay对，以在一个脉冲持续时间tpulse中扫描两个tx扇区。如tx无线电扇区220图所示，tx扇区ts1和ts2在第一脉冲持续时间内被扫描，并且tx扇区ts3和ts4在第二脉冲持续时间内被扫描。因此，在第一脉冲持续时间和第二脉冲持续时间期间可以使用一个或多个不同的天线。
40.同样如tx频率210图中所示，不同的golay对在分离的频率子带f1和f2上发送，以避免rx侧的两个对之间的互相关干扰。此处，tx中的时分复用对在时间上不重叠并且不需要彼此正交，但是发送的脉冲可能从多个不同的目标反射，因此可能在重叠的时间到达接收器。因此，根据一些实施例，一对中的ga和gb可以与第二对中的ga和gb两者正交。
41.以这种正交方式发送golay对可以类似于真正的mimo，其中两个正交信号同时发送然后在接收器侧分离。然而，在stfm方案200中，可以使用单个tx链连同时间交织一起来发送两个不同的脉冲并在rx侧实现相同的mimo效果。然后，rx侧可能同时接收(重叠的)两个正交信号，因此可能需要在它们之间进行分离。
42.如前所述，可以多次扫描扇区以进行多普勒确定(例如，任何所检测对象的移动)。在一些实施例中，例如，可以将100到200个脉冲发送到单个方向以用于多普勒确定。(换句话说，golay对可以使用相同的tx和rx无线电扇区发送100至200次，从而导致tburst时间比tpulse长100至200倍。)然而，在其他实施例中，可以发送更多或更少量的脉冲。(一些实施例可能不需要多普勒确定，因此可以省略这些重复扫描。)扫描扇区的频率可以确定雷达系统可以明确估计的最大速度。在图2的stfm方案200中，多普勒脉冲重复间隔(pri)是golay对持续时间tpulse的两倍。因此，额外的两个golay对可以被时分复用和发送，从而在单个多普勒pri中扫描四个tx扇区(ts1、ts2、ts3和ts4)。相比之下，在fmcw汽车雷达的典型情况下，在单个多普勒pri间隔中只能发送单个脉冲。因此，图2中所示的stfm方案200导致比典型的fmcw汽车雷达快四倍的波束扫描。
43.继续图2中所示的stfm方案200，重复四个tx扇区复用的模式以扫描所有可用的tx扇区，同时保持相同的rx扇区。每个扇区被扫描的次数的量可以不同，这取决于所需的功能。如前所述，如果不需要多普勒确定，一些实施例可以只扫描每个扇区一次。其他实施例，包括确实提供多普勒确定的那些实施例，可以扫描每个扇区多次。对所有tx无线电扇区的扫描(如前所述，其可以包括在单个方向上发送/接收多个脉冲)被称为“突发(burst)”，并且完成该突发所需的时间在图2中表示为tburst。(在一些实施例中，tburst可以是例如2ms或4ms。然而，替代的实施例可以具有更长或更短的tburst周期。)对整个扫描区域(例如，90
°
fov)进行扫描所需的突发量可以取决于诸如每个突发扫描的tx无线电扇区的数量以及用于扫描该区域的tx和rx无线电扇区的数量等因素。
44.如前所述，基于雷达系统所扫描的区域内最长反射路径的往返延迟，rx扇区之间的切换具有一定的开销trtd。因此，可以最小化rx扇区之间的切换以减少这种开销。在stfm方案200中，一旦所有tx扇区都已被扫描，则发生rx扇区之间的切换。一旦rx扇区已被切换(例如，从rs1到rs2)，则tx扇区可以以类似的方式被扫描。此外，可以为rx扇区之间的切换的开销分配时间。即，在发送最后一个tx扇区突发的最后一个脉冲之后，如图2所示，可以分配长度为trtd的rx扇区切换开销周期255以在可以切换到下一个rx扇区之前等待接收第一个中的最后一个发送序列的所有回波。
45.rx频率240的图示出了接收的ga序列260和接收的gb序列265(与发送的序列并
列)。(为了避免混乱，仅标记了接收的ga序列260和接收的gb序列265的一部分。)此处，接收的ga序列260和gb序列265被延迟和衰减。延迟量取决于反射对应的发送信号的对象的距离，而衰减量可以取决于多种因素，包括对象的距离和组成。如图所示，序列的接收可以在序列的发送完成之前开始(同样，基于对象的距离)。
46.rx多频带相关周期250的图示出了可如何使用多个相关器来并行处理在不同频率上接收的脉冲。也就是说，ga相关器可以在发送序列的周期tg以及周期trtd期间操作，从而允许最大的往返延迟。这有助于确保对雷达系统远处和附近的对象均能进行检测。一旦ga相关器的周期完成，gb相关器就可以用于检测gb序列的发送的反射。可以看出，ga相关器和gb相关器的操作周期可以针对每个频率(f1和f2)偏移，对应于两个频率之间的ga序列和gb序列发送的偏移。
47.通过使用更多golay对的时间频率复用，这个想法可以很容易地扩展到两个以上的频带。图3中示出了一个这样的示例。
48.图3是示出stfm方案300的图表，其中显示了四脉冲复用(即，在四个频率上使用golay对)。类似于图2，横轴表示时间，纵轴表示tx频率310、tx无线电扇区320、rx无线电扇区330、rx频率340和rx多频带相关周期350(对于每个频率)。然而，此处，两个发送的互补序列ga和gb之间的空闲时间trtd大约等于单个ga/gb序列持续时间tg的三倍。因此，可以高效地对四个golay对进行时间频率复用以在一个脉冲持续时间tpulse中扫描四个tx扇区(ts1至ts4)，并在一个多普勒pri中扫描八个tx扇区，因此stfm方案300可以比传统fmcw汽车雷达快8倍地进行tx无线电扇区扫描。
49.此处可以注意到，使用四个正交频率子频带(f1至f4)以实现所有四个golay对的ga和gb之间的相互正交。通过使用更短的脉冲、额外的频率和/或ga和gb之间的更短间隔，可以获得额外的波束扫描加速。尽管在rx处可能需要额外的相关器来执行并行相关，但tx仍然只发送一个时间脉冲。因此，在许多实施例中，在诸如图3的stfm方案300之类的stfm方案中使用许多频率可能是具有成本效益的解决方案。
50.在图3中，接收的ga序列360和接收的gb序列365在rx频率340中示出。(同样，为了避免混乱，仅标记了接收的ga序列360和接收的gb序列365的一部分。)类似于图2中的接收的序列，这些接收的序列可能重叠。因此，可以并行地对在不同频率上接收的信号进行处理。在rx多频带相关周期350中示出了在频率f1至f7上对各种golay对的并行处理。
51.可以注意到，图3(和随后的图)示出了多个接收的ga序列360和接收的gb序列365，其对应于单个相应的发送的ga或gb序列。这是为了例示由于发送的信号被照射扇区中的多个目标反射，所以可能会出现多个反射信号。(虽然在图2中未示出，但在该实施例中也可能出现这种现象。)此外，反射的信号可能彼此重叠和/或与发送的信号重叠。
52.图4是根据一些实施例的能够提供本文描述的功能的stfm雷达系统400的组件的框图。stfm雷达系统400包括具有单链/dac发送器402和单链/adc接收器404的模拟相控阵雷达，尽管根据所需的功能，替代的实施例可以使用不同类型的相控阵雷达，并且可以包括多链/dac发送器和/或多链/adc接收器。
53.在发送器402中，多频带脉冲发生器405、dac 410、混频器415、rf tx放大器420和移相器阵列425操作以发送四个频率的ga和gb脉冲，如tx频谱图430中所示(类似于图3的stfm方案300)。更具体地，时间频率复用信号可以由多频带脉冲发生器405以数字方式生
成，使用单个宽带dac410转换为模拟信号，然后使用混频器415混合到rf频率。
54.tx模拟扇区切换可以与脉冲的定时同步以实现所需的stfm方案。可以使用输入tx扇区配置445来控制该扇区切换。处理单元或其他硬件和/或软件组件(未示出)可以用于向tx扇区配置435提供输入，并且可以与多频带脉冲发生器405和/或其他组件通信耦接以帮助确保tx扇区切换的同步。最终，图4所示实施例中的tx链(多频带脉冲发生器405、dac 410、混频器415、rf tx 420和移相器阵列425)操作以生成波束扫描模式，其中使用四个不同的频率子频带(f1-f4)扫描四个复用扇区。
55.在图4中，由扫描生成的rf信号被对象445反射并在移相器阵列450处被接收。如图2和图3所示，在多个tx扇区的扫描期间可以使用单个rx扇区。类似地，图4示出单个rx扇区被用于接收来自四个复用tx扇区的波束扫描模式的信号。
56.移相器阵列450与rf rx放大器455、混频器460、adc 465和带通滤波器组470一起工作以分离接收到的golay对，如rx频谱图475所示。更具体地，在移相器阵列450处接收的信号由rf rx放大器455放大，使用混频器460下混频到基带，并使用单个宽带adc 465采样。由于每个tx扇区处的多目标反射不同，四个脉冲的回波可能会重叠。因此，rx信号通过带通滤波器组以进行正交信号分离。类似于用于tx的移相器阵列425，可以使用用于rx扇区配置473的输入来管理rx的移相器阵列450的配置。
57.如图所示，并行处理475可以在所有四个接收的脉冲上发生。即，将不同的golay相关器同时(以重叠的时间)应用于以不同频率接收的脉冲以提取四个相关器配置文件，一个用于四个tx扇区中的每一个(例如，如图3的rx多频带相关周期图350所示)。如图1所示，ga序列和gb序列的自相关之和(例如，由求和模块执行)可以产生四个tx扇区中的每一个的信道脉冲响应(cir)。如本领域技术人员将理解的，然后可以基于tx/rx扇区的信道脉冲响应来确定扫描区域中一个或多个对象的范围(距离)、方位角、仰角和/或速度。
58.例如，在其中tx用于方位角扫描、rx用于仰角扫描的模拟相控阵雷达中，可能会出现在保持相同rx扇区的同时扫描tx扇区的情况。图5示出了这种模拟相控阵雷达的实施例的例示。
59.如图5所示，该模拟相控阵雷达500包括水平tx天线阵列510。(tx天线阵列510的示例在图5中显示为单行图和2行8列阵列。)模拟相控阵雷达500还包括垂直rx天线阵列520。(rx天线阵列520的示例在图5中显示为单列图和8行2列阵列。)这种布置使tx扇区在方位角方向上窄而在仰角方向上宽。相比之下，rx扇区在方位角方向上宽而在仰角方向上窄。因此，通过保持相同的rx仰角扇区(如图2至图4所示)，可以扫描所有tx方位角扇区。
60.所提出的stfm方法可以高效地用于加速各种大规模mimo雷达架构中的雷达扫描，其中在tx中应用时分复用以降低雷达系统的硬件复杂性。其包括模拟相控阵、时分复用(tdm)mimo和各种模数混合波束成形(bf)方案。
61.图6是根据实施例的使用stfm对对象进行rf感测的方法600的流程图。方法600捕获了在以上实施例中描述并在图2至图5中示出的功能的一部分。图6所示的框中描述的一个或多个功能可以由电子设备(诸如图7中所示和以下所描述的电子设备)的软件和/或硬件组件(例如，数字信号处理器(dsp))和/或图4中所示的一个或多个组件(其可结合到图7中所示的电子设备中)执行。此外，本领域普通技术人员将理解，替代的实施例可以通过添加、省略、组合、分离和以其他方式改变图6的框中所示的功能，在实现图6中所示的这些功
能的方式方面变化。
62.在框610处，功能包括至少部分地通过执行在框610-a至610-d中描述的功能来执行发送序列。框610-a处的功能包括使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第一序列。在框610-b处，功能包括在无线发送第一互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第一序列。在框610-c处，功能包括在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率无线发送第一互补序列对中的第二序列。在框610-d处的功能包括在无线发送第一互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率无线发送第二互补序列对中的第二序列。如前所述，互补序列或golay对可以在每个序列单独自相关后提供脉冲响应，并且随后将所产生的每个序列的自相关相互求和。这对于确定对象的距离特别有用。此外，因为互补序列相对较短(与fmcw扫描相比)，实施例可以能够在比使用fmcw雷达完成扫描将花费的时间更短的时间内发送多个golay对(脉冲)。每个互补对的第一序列和第二序列的发送之间的时间可以基于发送器和要扫描的最大距离处的对象之间的最大往返延迟。
63.用于执行在框610处功能的部件可包括例如多频带脉冲发生器405、dac410、混频器415、rf tx 420、移相器阵列425和一个或多个天线，如图4所示和上文所述。此外，这些组件中的一个或多个可以被包括在通信子系统730(包括无线通信接口733)和/或电子设备700的其他硬件和/或软件组件中，如图7所示并在下面进一步详细描述。
64.实施例的功能可以变化，如以上描述中所指出的。因为互补对是正交的，所以第一互补序列对可以具有与第二互补序列对相同的值。(即，第一互补序列对与第二互补序列对相同，但正交地发送。)首先附加地或替代地，如图2至图4所示，不同的互补序列对可用于扫描不同的tx扇区。即，第一互补序列对可以沿第一方向发送，而第二互补序列对可以沿第二方向发送。
65.这可以扩展到两个以上的方向。例如，如图2所示，一些实施例可以使用两个频率在四个方向上进行扫描。在这种情况下，如图6的框610所示的执行发送序列的功能可以进一步包括使用第一频率沿第三方向无线发送第三互补序列对中的第一序列，以及在无线发送第三互补序列对中的第一序列之后，使用第二频率沿第四方向无线发送第四互补序列对中的第一序列。执行发送序列可以进一步包括，在无线发送第四互补序列对中的第一序列之后，使用第一频率沿第三方向无线发送第三互补序列对中的第二序列，以及在无线发送第三互补序列对中的第二序列之后，使用第二频率沿第四方向无线发送第四互补序列对中的第二序列。
66.实施例还可以使用两个以上的频率。例如，一些实施例，诸如图3至图4所示的实施例，可以使用四个频率在四个方向上进行扫描。在这种情况下，如图6的框610中所示的执行发送序列的功能可以进一步包括使用第三频率发送第三互补序列对，以及使用第四频率发送第四互补序列对。如图3至图4的实施例中进一步指示的，无线发送第三互补序列对中的第一序列和发送第四互补序列对中的第一序列可以发生在无线发送第二互补序列对中的第一序列之后并且在无线发送第一互补序列对中的第二序列之前。
67.再次参考图6，方法600还包括在框620处至少部分地通过执行在框620-a和框620-a处的功能来执行接收序列。在框620-a处，功能包括接收第一互补序列对，并且在框620-b处，功能包括接收第二互补序列对。
68.用于执行在框620处功能的部件可以包括例如一个或多个天线、移相器阵列450、rf rx 455、混频器460、adc 465、带通滤波器组470和并行处理475，如图4所示和上文所述。此外，这些组件中的一个或多个可以被包括在通信子系统730(包括无线通信接口733)和/或电子设备700的其他硬件和/或软件组件中，如图7所示并在下面进一步详细描述。
69.在框630处，功能包括基于接收的第一互补对和接收的第二互补对确定对象的距离。如以上实施例中所指出的，距离可以基于第一互补对和第二互补对中的任一个或两个被发送和接收的时间(例如，计算的往返时间)来确定。接收到脉冲的时间可以通过如图1所示生成的脉冲响应，通过对该对中的每个序列进行自相关，然后对该对中的两个序列的自相关求和来确定。可以用并行处理475来确定每对的脉冲响应，如图4所示。这可以在硬件和/或软件中实现。因此，用于执行在框630处功能的部件可以包括例如被配置为执行图4的并行处理475的模块，如上所述。该模块可以在硬件(例如，专用电路)和/或软件(例如，由处理单元执行的软件)中实现，其可以包括在通信子系统730(包括无线通信接口733)、处理单元710和/或电子设备700的其他硬件和/或软件组件中，如图7所示并在下面进一步详细描述。
70.如本文先前指出的和图4中所示的，实施例提供单个tx和/或rx链的使用。这对于制作能够实现本文详述的stfm方案的低成本rf感测电路特别有帮助。因此，框610的发送序列可以用具有单个dac的发送电路来执行。附加地或替代地，框620的接收序列可以由具有单个adc的接收电路来执行。然而，其他实施例可以利用多个tx和/或rx链。
71.一些实施例可以允许通过在单个方向上发送多个脉冲(每个脉冲包括互补序列对的发送)来确定所检测对象的多普勒信息。因此，方法600还可以包括连续多次执行发送序列和接收序列。在一些实施例中，可以在每个发送序列期间扫描多个tx扇区。在这种情况下，多普勒pri可以基于在每个方向上发送脉冲所需的总时间量。
72.图7示出了电子设备700的实施例，其可以能够使用上述实施例中描述的stfm来执行rf感测，包括图6中描述的方法的一个或多个功能。如前所述，图4中所示的组件可以结合到电子设备700的一个或多个硬件元件中，诸如通信子系统730。
73.应注意，图7仅意在提供对各种组件的一般化说明，可视情况利用其中的任何或所有组件。因此，图7广泛地示出了可以如何以相对分离或相对更集成的方式实施各个系统元件。此外，可以注意到，图7所示的组件可以本地化到单个设备和/或分布在各种联网设备中，这些联网设备可以设置在不同的物理位置(例如，汽车中的不同位置)。对于汽车应用，电子设备700可以包括汽车的车载计算机。
74.电子设备700被显示为包括可以经由总线705电耦接(或者可以视情况以其他方式进行通信)的硬件元件。硬件元件可以包括处理单元710，其可以包括但不限于一个或多个通用处理器、一个或多个专用处理器(诸如数字信号处理器(dsp)、图形处理单元(gpu)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等)和/或其他处理结构，其可以被配置为执行本文描述的方法中的一个或多个功能，包括图6中所示的方法。电子设备700还可以包括：一个或多个输入设备715，该一个或多个输入设备可以包括但不限于触摸屏显示器或其他用户界面、用于自动车辆的一个或多个自动化系统等；以及一个或多个输出设备720，该一个或多个输出设备可以包括但不限于显示设备、用于自动车辆的一个或多个自动化系统等。
75.电子设备700还可以包括(和/或与之通信)一个或多个非暂时性存储设备725，其可以包括但不限于本地和/或网络可访问的存储装置，和/或可以包括但不限于磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态存储设备(诸如随机存取存储器(ram))和/或只读存储器(rom)，其可以是可编程的、闪存可更新的，等等。此类存储设备可以被配置为实现任何适当的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构等。
76.电子设备700还可以包括通信子系统730，其可以包括对有线通信技术和/或由无线通信接口733管理和控制的或无线通信技术(在一些实施例中)的支持。通信子系统730可以包括调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组等。通信子系统730可以包括一个或多个输入和/或输出通信接口，诸如无线通信接口733，以允许与网络、移动设备、其他计算机系统和/或本文所述的任何其他电子设备交换数据和信令。如前所述，图4中所示的一个或多个组件可以结合到能够根据本文提供的实施例进行rf感测以及通信的无线通信接口733中。在其他实施例中，图4中所示的组件可包括或结合到专用感测单元中，该专用感测单元可用作输入设备715。
77.在许多实施例中，电子设备700还包括工作存储器735，其可以包括ram和/或rom设备。被示为位于工作存储器735内的软件元件可以包括操作系统740、设备驱动程序、可执行库和/或其他代码，诸如应用745，其可以包括由各种实施例提供的计算机程序，和/或可被设计成实现由其他实施例提供的方法和/或配置系统，如本文所述。仅作为示例，关于上述方法(诸如关于图6描述的方法)描述的一个或多个功能可以实现为(例如，临时地)存储在工作存储器735中并且可由计算机(和/或计算机内的处理单元，诸如处理单元710)执行的代码和/或指令；然后，在一方面，这样的代码和/或指令可以用于配置和/或适配通用计算机(或其他设备)以执行根据所述方法的一个或多个操作。
78.这些指令和/或代码的集合可以存储在非暂时性计算机可读存储介质上，诸如上述存储设备725。在一些情况下，存储介质可以结合到计算机系统中，诸如电子设备700。在其他实施例中，存储介质可以与计算机系统分离(例如，可移除介质，诸如光盘)，和/或在安装包中提供，使得存储介质可以用于以存储在其上的指令/代码来编程、配置、和/或适配通用计算机。这些指令可以采用可由电子设备700执行的可执行代码的形式，和/或可以采用源代码和/或可安装代码的形式，其在电子设备700上编译和/或安装时(例如，使用各种通用编译器、安装程序、压缩/解压缩实用工具等中的任何一种)，则采用可执行代码的形式。
79.可以注意到，尽管本文可能已在实施例中提供特定的频率、硬件和其他特征，但是替代的实施例可以变化。即，替代的实施例可以利用附加的或替代的频率、天线元件(例如，具有不同尺寸/形状的天线元件阵列)、帧速率、电子设备和/或本文实施例中描述的其他特征。本领域普通技术人员将理解这种变化。
80.本领域的普通技术人员将另外理解，本文描述的实施例的各个方面可以以各种方式实施。例如，脉冲生成、相关和/或其他类型的信号生成和/或处理可以在硬件、软件(例如，固件)或两者中实现。此外，硬件和/或软件功能可以分布在不同的组件和/或设备之间。
81.本文提供的实施例可用于自动驾驶和/或其他应用。一般而言，图4中所示的架构可以被结合到多种不同类型的计算设备和/或系统的任何一种中。这些设备/系统通常可以包括处理单元(其可以包括例如通用处理器、专用处理器(诸如数字信号处理(dsp)芯片、图形加速处理器、专用集成电路(asic)等)，和/或其他处理结构或部件)；输入设备(其可以包
括例如键盘、触摸屏、触摸板、麦克风、按钮、拨号盘、开关等)；输出设备(其可以包括例如显示器、发光二极管(led)、音频扬声器等)；将电子设备的各种组件通信耦接在一起的通信总线；通信接口；等等。
82.前述存储器可以包括非暂时性机器可读介质。本文使用的术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可以涉及向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以供执行。附加地或替代地，机器可读介质可以用于存储和/或携载这样的指令/代码。在许多实施方式中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。此类介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如磁性和/或光学介质，ram、prom、eprom、flash-eprom，任何其他存储芯片或盒式磁带，和/或计算机可以从中读取指令和/或代码的任何其他介质。
83.本文讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以视情况省略、替代或添加各种过程或组件。例如，关于某些实施例描述的特征可以在各种其他实施例中组合。可以以类似方式组合实施例的不同方面和元件。本文提供的附图的各种组件可以体现在硬件和/或软件中。此外，技术在发展，因此，许多元件是示例，不将本公开的范围限制为那些特定示例。
84.主要出于通用的原因，已经证明有时将此类信号称为位、信息、值、元素、符号、字符、变量、项、数字、数词等是方便的。然而，应当理解，所有这些或类似的术语都应与适当的物理量相关联并且仅仅是方便的标签。除非另有特别说明，如从以上讨论中显而易见的，应当理解，贯穿本说明书，诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”、“查明”、“识别”、“关联”、“测量”、“执行”之类的术语等指的是特定装置(诸如专用计算机或类似的专用电子计算设备)的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够操纵或转换信号，该信号通常表示为存储器、寄存器或专用计算机或类似专用电子计算设备的其他信息存储设备、传输设备或显示设备中的物理量、电子量、电气量或磁量。
85.本文使用的术语“和”和“或”可以包括多种含义，这些含义也预期至少部分取决于使用这些术语的上下文。此外，本文所使用的术语“一个或多个”可用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或可用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅仅是说明性示例并且要求保护的主题不限于该示例。此外，如果用于关联诸如a、b或c之类的列表，则术语
“……
中的至少一个”可以解释为表示a、b和/或c的任何组合，诸如a、ab、aa、aab、aabbccc等。
86.已经描述了若干实施例，在不脱离本公开的精神的情况下可以使用各种修改、替代构造和等效物。例如，以上元件可以仅仅是更大系统的组件，其中其他规则可以优先于或以其他方式修改各种实施例的应用。此外，可以在考虑上述元件之前、期间或之后采取多个步骤。因此，以上描述不限制本公开的范围。