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CN114076941A - 利用调频连续波探测的方法、雷达和计算机可读存储介质 - Google Patents

利用调频连续波探测的方法、雷达和计算机可读存储介质 Download PDF

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CN114076941A CN202010851384.3A CN202010851384A CN114076941A CN 114076941 A CN114076941 A CN 114076941A CN 202010851384 A CN202010851384 A CN 202010851384A CN 114076941 A CN114076941 A CN 114076941A
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Hesai Technology Co Ltd
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Abstract

利用调频连续波探测的方法、雷达和计算机可读存储介质。本发明提供了一种利用调频连续波进行探测的方法，包括以下步骤：发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号；接收所述探测波在所述目标物上反射后的回波；根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号；和根据所述实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度。本发明提出了一种基于非线性扫频的雷达方案，可在单周期内完成距离/速度信息的解耦分离。在单扫频周期内可以完成距离/速度的解耦分离，维持了系统的探测概率不被恶化；同时，单边带的调制形式可以使系统达到较高的灵敏度。

Description

利用调频连续波探测的方法、雷达和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，更具体的，涉及利用调频连续波进行探测的方法、雷达和计算机可读存储介质。
背景技术
调频连续波FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave)雷达，是指发射频率受特定信号调制的连续波雷达。调频连续波雷达通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率之差方法来得到目标的距离信息，距离正比于两者的频率差。目标的径向速度和距离可由测量的二者频率差处理后得到。与其它类型的测距测速雷达相比，调频连续波雷达的结构更简单。所需的发射功率峰值较低、容易调制、成本低、信号处理简单，是一种常用的雷达方案。
在FMCW雷达中，一般采用线性扫频信号作为雷达的发射信号，探测目标的距离以及速度信息都会导致最终探测到的拍频信号频率发生变化。为了将探测目标的距离以及速度信息分离开来，一般采用多扫频调制或双边带调制的方案。图1A示出了多扫频调制的方案，即调制信号在时域上采用多段不同扫频速率的线性扫频组合而成，由于扫频速率会影响目标距离对于拍频频率的变化系数，因此可以分离出目标的距离以及速度信息。最常见的方式是通过扫频速率互为相反数的三角波调制方案，见图1A。图1B示出了双边带调制的方案，即利用电光调制器实现的双边带调制过程，直接产生扫频速率互为相反数的上/下边带，从而完成目标距离以及速度信息的分离。
对于多扫频调制而言，其时分复用的本质使得目标的解耦完全依赖于每段扫频信号所探测目标特性的一致性。其中对于三角波调制方案来说，上升沿与下降沿是否针对同一目标是一个非常关键的前提。即使是同一目标，在相干探测中由散斑效应引入的探测概率问题将会在多扫频调制方案中被放大：例如当系统对一特定目标的探测概率为90％时，三角波调制方案的探测概率将降低至81％(＝90％×90％)，这将极大影响最终雷达点云的质量。
对于双边带调制而言，一个非常关键的指标是单边带能量在总能量中的占比。一般的双边带调制方案包括强度调制器和相位调制器：强度调制器有较高的有效能量比，但调制效率很低；相位调制器的调制效率较高，但有效能量比很低。因此双边带调制方案一般需要在电光调制后额外引入滤波和放大模块，增加了系统的成本和复杂度。
其中，FMCW雷达可以采用激光雷达来实现，也可以采用毫米波雷达来实现。
背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种利用调频连续波进行探测的方法，包括以下步骤：
发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号；
接收所述探测波在所述目标物上反射后的回波；
根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号；和
根据所述实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度。
根据本发明的一个方面，所述方法还包括：
获取对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号；
其中所述根据实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度的步骤进一步包括：
将所述实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配；
选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
根据本发明的一个方面，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离，其中选择与实际拍频信号匹配程度最高的一个预存储拍频信号的步骤还包括：
选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离；
其中，所述根据实际拍频信号获得目标物的距离和/或速度的步骤进一步包括：
根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
根据本发明的一个方面，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，并且，所述选择与实际拍频信号匹配程度最高的一个预存储拍频信号的步骤还包括：
选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
根据本发明的一个方面，所述非线性扫频调制信号为二次曲线函数。
根据本发明的一个方面，所述根据实际拍频信号获得目标物的距离和速度的步骤还包括：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。
本发明还提供一种雷达，包括：
发射单元，所述发射单元配置成可发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号；
接收单元，配置成接收所述探测波在所述目标物上反射的回波并输出回波信号；
控制单元，所述控制单元与所述激光器和探测单元耦接并接收所述回波信号，所述控制单元并配置成根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号，并且根据所述实际拍频信号获得目标物的距离和/或速度。
根据本发明的一个方面，所述控制单元预先存储有对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号；
其中所述控制单元配置成：
将所述实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配；
选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
根据本发明的一个方面，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离，其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离；
根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
根据本发明的一个方面，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，
其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
根据本发明的一个方面，所述非线性扫频调制信号为二次曲线函数。
根据本发明的一个方面，所述控制单元配置成：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的计算机程序代码，当由一个或多个处理器执行所述代码时，使得所述处理器执行如上所述的方法。
本发明主要针对FMCW雷达中距离/速度信息耦合的问题，提出了一种基于非线性扫频的雷达方案，可在单周期内完成距离/速度信息的解耦分离。本发明的实施例采用的非线性扫频信号对于目标距离以及速度信息的“感知能力”是完全独立的：即对于任一种探测目标的状态，其导致的拍频信号相位信息是唯一确定的。利用这一特性，可以在不采用时分复用和双边带调制的条件下完成目标距离以及速度的解耦分离。以及后期的信号处理过程。本发明的优点在于能够在单扫频周期内完成了距离/速度的解耦分离，维持了系统的探测概率不被恶化；同时，单边带的调制形式可以使系统达到较高的灵敏度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1A示出了FMCW雷达中多扫频调制的方案；
图1B示出了FMCW雷达中双边带调制的方案；
图2示出了根据本发明一个实施例的利用调频连续波进行探测的方法；
图3给出了一个非线性扫频调制信号的时域波形；
图4A、4B和4C分别示出了在三个目标物距离下回波信号相对于参考信号横向偏移以及相对应的拍频信号的波形；
图5A、5B和5C分别示出了在三个目标物速度下回波信号相对于参考信号纵向偏移以及相对应的拍频信号的波形；
图6示出了表征拍频信号的相位函数与回波相位函数的匹配程度的二维曲面；
图7示出了根据本发明一个实施例的激光雷达的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明主要涉及FMCW雷达系统中的调制信号及其解调方法。图2示出了根据本发明一个实施例的利用调频连续波进行探测的方法100，下面参考附图详细描述。
在步骤S101，雷达发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号。
所述探测波可以为任意次数的非线性扫频调制信号，例如为二次函数或者三次函数，甚至更高次的函数等。
在本发明的方案中，通过发射非线性扫频调制信号的探测波，可以直接解耦出目标物的距离和速度，而无需采用诸如时分复用或双边带调制等方法，从而避免了由于该类方法而产生的问题，如可能产生的探测概率降低的问题或者，如系统复杂度较高的问题等。除了用于目标物的探测，在后续进行目标物的距离和速度的计算时，该非线性扫频调制信号还将用作参考信号。另外，在本发明的上下文中，目标物的距离可以用实际的距离来表征，也可以用探测波的飞行时间TOF来表征(飞行时间(d)*光速c/2＝目标物距离z)。为统一起见，将使用目标物的实际距离来进行说明。
在步骤S102，雷达接收所述探测波在所述目标物上反射后的回波。
所述探测波的非线性扫频调制信号的瞬时频率通过f0(t)表达，图3给出了一个非线性扫频调制信号的时域波形的示例。探测波在目标物上发生漫反射，雷达接收漫反射后的回波，用于进行信号处理。回波的延时分量和多普勒频移分量分别为d和fd，其中d对应目标物的距离信息z(同样反映为探测波的飞行时间)，fd对应目标物的速度信息，回波的瞬时频率为f0(t-d)+fd。
在步骤S103，根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号。
拍频信号的频率为探测波信号与回波信号的差值，即f0(t)-f0(t-d)-fd，拍频信号的瞬时相位特性可以表示为如下的公式(1)：
Figure BDA0002644851790000081
在步骤S104，根据所述实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度。
令参考信号的瞬时相位为
Figure BDA0002644851790000082
(即f0(t)的积分)，上式可写为：
Figure BDA0002644851790000083
当探测波的调制信号采用线性扫频时，
Figure BDA0002644851790000084
为t的二次函数，项
Figure BDA0002644851790000085
为t的一次函数，而项fdt也是t的一次函数，因此目标位置的延时d与速度fd对
Figure BDA0002644851790000086
的效果无法被解耦。
而根据本发明，当探测波的调制信号采用非线性扫频时，项
Figure BDA0002644851790000091
不是简单的t的一次函数，而项fdt仍然是t的一次函数，因此目标位置z与速度v(与多普勒频移fd对应)对
Figure BDA0002644851790000092
的效果并不相同，其具备足够的信息实现两者的分离。
发明人发现，目标物的位置(相对于探测波发射位置的距离)决定了实际拍频信号的波形。如图4A、4B和4C所示，从中可见，对于不同的目标物距离，实际拍频信号的波形也不同。另外，目标物的位置引起回波信号的延时，会引起回波信号的瞬时频率曲线相对于参考信号的瞬时频率曲线在横向上(时间上)移动，目标物的距离不同时，引起的横向位移量不同，其与参考信号(如图中红线所示)的相干拍频结果形状也有所不同。图4A、4B和4C中，假设目标物的速度(相对速度)是相同的，分别示出了在目标物的三个距离下，回波信号的瞬时频率曲线相对于参考信号的瞬时频率曲线在横向上的偏移。其中在图4A中，目标物距离最近，因此回波信号相对于参考信号的横向偏移最小；在图4C中，目标物距离最远，因此回波信号相对于参考信号的横向偏移最大；在图4B的情况居于图4A和4C之间。
拍频信号的形状基于参考信号与回波信号的相位相减得到，因此，对于非线性扫频信号来说，当两者的相对偏移位置不同时，其拍频信号的形状会不同。
基于当前拍频信号的形状来找到预存储的，形状相同的信号，基于预存储信号的距离信息来确定当前拍频信号的距离。
另外，目标物的速度(相对于探测波发射装置的速度)会引起回波信号的多普勒频移，使得回波信号的瞬时频率曲线相对于参考信号的瞬时频率曲线在纵向上移动(频率上)移动，目标物的速度不同，引起的纵向位移量也不同，其与参考信号的相干拍频结果形状却不受影响，仅仅是也跟着一起纵向移动。如图5A、5B和5C所示，假设目标物的距离是相同的，但目标物的速度是不同的。由于目标物的距离是相同的，因此回波信号与参考信号之间的相干拍频信号的波形是相同的；而由于目标物的速度不同，因此拍频信号在纵轴方向上上下移动。
通过上述分析可知，拍频信号中实际包含了目标物的距离和速度的二维信息，其中拍频信号的波形形状可表征目标物的距离，拍频信号沿着纵向(频率方向)的偏移可表征目标物的速度。在步骤S103中获得了实际拍频信号之后，即可进一步根据实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度。因此通过本发明，基于拍频信号瞬时频率的“形状”可以唯一确定出目标物的距离，通过拍频信号瞬时频率的“高度”可以唯一确定出目标物的速度。
在所述方法100中，优选地还包括：获取对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号。所述预存储的拍频信号可以通过多次试验或者计算机模拟仿真来获取，每个拍频信号对应于目标物的不同距离、不同速度、或者不同的距离和速度的组合，也就是每个拍频信号可具有距离信息和/或速度信息。
在此基础上，在获得了实际拍频信号以后，可以将实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配，从中选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号，然后将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
例如，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，那么选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
可以预先通过试验或者计算机模拟以得到不同目标距离(对应不同延时d)和速度(对应不同多普勒频移fd)时拍频信号的相位
Figure BDA0002644851790000101
作为预存储拍频信号，然后将各个预存储拍频信号相位分别与实际获取的目标回波信号的拍频信号的瞬时相位作差，并在时域上累积，以获得相应的表征拍频信号的相位函数与回波相位函数的匹配程度的累积信息。
参考图6，图6示意出了一个回波信号与各个预存储信号的匹配程度的二维曲面示意图。
其中，定义回波信号为r(t),则其与任一预存储信号为s(t,fd,d)(延时为d，多普勒频移为fd)的匹配函数M(fd,d)可表示为：
Figure BDA0002644851790000111
图6所示二维曲面为所述匹配函数M(fd,d)的图形化表征。匹配函数M的值用于指示回波信号与预存储信号之间的匹配程度，匹配函数M的值越大，匹配程度越高。
对于任意的非线性扫频信号，匹配函数M仅存在单个峰值。如图6所示，匹配函数M在点fd’,d’)处达到最大值，即表示回波信号r(t)与预存储信号s(t,fd’,d’)最为匹配，则可用d’和fd’作为回波信号的延时和多普勒频移，从而确定目标的距离和速度信息。
上述算法为通用算法，可以解调任意形式的非线性扫频信号，如二次，三次甚至更高次的非线性扫频信号。
或者可替换的，每个预存储拍频信号可以分别对应于不同的距离，那么选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号，然后将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离，即获得了目标物的距离信息。然后，根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
另外，每个预存储拍频信号也可以分别对应于不同的速度，那么根据拍频信号在纵轴方向上的高度，选择与高度匹配程度最高的预存储拍频信号，将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的速度信息，作为所述目标物的速度，即获得了目标物的速度信息。然后，基于所述目标物的速度信息，确定所述目标物的距离。
优选地，根据本发明的一个优选实施例，当探测波采用二次函数的非线性扫频调制信号时，可以通过以下方式来快速获取目标物的距离和/或速度：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。详细解释如下。探测波的二次曲线表达如下：
f0(t)＝fc+Kt2 (3)
其中，fc为扫描起始频率，K＝B/D2为扫频系数，B为扫频带宽，D为扫频周期。
拍频信号的瞬时相位信息为：
Figure BDA0002644851790000121
对拍频信号进行信号处理，经过一个固定的延时和混频(相乘)(这个处理与光学上的相干探测类似，对于瞬时相位而言是进行了延时-相减的处理)，会得到：
Figure BDA0002644851790000122
公式(5)是关于t的一次函数，即表明处理得到的结果为点频(即单一频率)，其频率为2Kdd0(即相减处理之后的斜率)，利用FFT搜索得到频率值后，由于已知K和d0两个参数，可以得到d的值，即获取目标物的距离信息。
将拍频信号的瞬时相位添加特征项-2πKdt2+Kd2，使得处理结果为频率为fd的点频信号，经过FFT搜索得到频率值，即可获取目标的速度。
上述方法在获得t的一次函数(公式5)后，利用搜索相应频率值的方式，即可获得对应的目标物的距离d和速度v的值。
本发明的上述实施例中，所采用的非线性扫频信号对于目标距离以及速度信息的“感知能力”是完全独立的：即对于任一种探测目标的状态，其导致的拍频信号相位信息是唯一确定的。利用这一特性，可以在不采用时分复用和双边带调制的条件下完成目标距离以及速度的解耦分离以及后期的信号处理过程。本发明的优点在于能够在单扫频周期内完成了距离/速度的解耦分离，维持了系统的探测概率不被恶化；同时，单边带的调制形式可以使系统达到较高的灵敏度，同时，无需额外增加强度调制器和相位调制器等器件，减少了系统的成本和复杂度。
如图7所述，本发明还涉及一种雷达200，例如FMCW激光雷达，包括：发射单元210、接收单元220、以及控制单元230。其中所述发射单元210配置成可发射探测波L1以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号。所述接收单元配置成接收所述探测波L1在所述目标物上反射的回波L1’并输出回波信号。所述控制单元与所述发射单元和探测单元耦接并接收所述回波信号，所述控制单元并配置成根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号，并且根据所述实际拍频信号获得目标物的距离和/或速度。所述控制单元可内置软件、固件或者专用电路，以执行如上参考图1-6描述的方法100。
根据本发明的一个实施例，所述控制单元230预先存储有对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号，并且控制单元230可以配置成：
将所述实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配；
选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
可选的，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离，其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离；
根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
可选的，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，
其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
可选的，所述非线性扫频调制信号为二次曲线函数。根据本发明的一个优选实施例，所述控制单元配置成：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的计算机程序代码，当由一个或多个处理器执行所述代码时，使得所述处理器执行如上所述的方法100。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种利用调频连续波进行探测的方法，包括以下步骤：
发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号；
接收所述探测波在所述目标物上反射后的回波；
根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号；和
根据所述实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
获取对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号；
其中所述根据实际拍频信号获得所述目标物的距离和/或速度的步骤进一步包括：
将所述实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配；
选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离，其中，选择与实际拍频信号匹配程度最高的一个预存储拍频信号的步骤还包括：
选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离；
其中，所述根据实际拍频信号获得目标物的距离和/或速度的步骤进一步包括：
根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，并且，所述选择与实际拍频信号匹配程度最高的一个预存储拍频信号的步骤还包括：
选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述非线性扫频调制信号为二次曲线函数。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述根据实际拍频信号获得目标物的距离和速度的步骤还包括：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。
7.一种雷达，包括：
发射单元，所述发射单元配置成可发射探测波以探测目标物，所述探测波为非线性扫频调制信号；
接收单元，配置成接收所述探测波在所述目标物上反射的回波并输出回波信号；
控制单元，所述控制单元与所述激光器和探测单元耦接并接收所述回波信号，所述控制单元并配置成根据所述回波和所述探测波，获得实际拍频信号，并且根据所述实际拍频信号获得目标物的距离和/或速度。
8.如权利要求7所述的雷达，其中所述控制单元预先存储有对应于不同距离和/或速度的多个预存储拍频信号；
其中所述控制单元配置成：
将所述实际拍频信号的相位函数与所述多个预存储拍频信号的相位函数分别匹配；
选择与所述实际拍频信号匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和/或速度，作为所述目标物的距离和/或速度。
9.如权利要求8所述的雷达，其中所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离，其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的测距信息，作为所述目标物的距离；
根据所述实际拍频信号与所述匹配程度最高的预存储拍频信号之间的频率差，确定所述目标物的速度。
10.如权利要求8所述的雷达，其中所述多个预存储拍频信号分别对应于不同的距离和速度的组合，
其中所述控制单元配置成：
选择与所述实际拍频信号的波形形状和位置匹配程度最高的预存储拍频信号；
将所述匹配程度最高的预存储拍频信号所对应的距离和速度，作为所述目标物的距离和速度。
11.如权利要求7所述的雷达，其中所述非线性扫频调制信号为二次曲线函数。
12.如权利要求11所述的雷达，其中所述控制单元配置成：
获得所述实际拍频信号的瞬时相位信息；
将所述实际拍频信号的瞬时相位信息与其延时信号的相位信息相减；
基于两者的相位差的斜率，获得所述目标物的距离信息；
根据所述距离信息和所述实际拍频信号的瞬时相位信息，获得所述目标物的速度。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的计算机程序代码，当由一个或多个处理器执行所述代码时，使得所述处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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