具有基于相位的多目标检测的雷达系统的制作方法_4

文档序号:9686289阅读:来源:国知局
中的每个完成后,取决于所实施的天线技术,可应用不同的角查找技术(包括单脉冲、数字波束形成、…)以在特定距离元和多普勒元中得到所检测目标的角。即,执行傅立叶变换以得到多普勒频率分布以及角分布,如果所实施天线技术需要执行数字波束形成的话。
[0046]以CW波形工作的雷达(例如警用雷达)检测目标的多普勒分布。对时间取样数据执行傅立叶变换以得到多普勒分布。不存在距离分布。所以,如上描述中可看出,所有雷达,不管其波形如何,将时间取样数据变换到频域,并且确定目标的频率分布,不管它表示什么(距离或多普勒或角分布)。
[0047]图4示出与对来自天线16中的每个的检测信号30中的每个所选的距离元(#27和#29)相关联的相位值40的曲线图400,该天线16在此图示中标记为接收信道42。例如,来自第一天线16A的第一信号30A被处理以确定与频率元38(也称为距离元)相关联的经取样频率中的每个的幅度值和相位值。然后,距离元中的一个被指定为参考距离元44(在此示例中为#28),因为它与最大幅度值46相关。基于所有检测信号30的组合(例如频率分布32的非相干累积(NCI))的最大值可选择最大幅度值46。
[0048]图5示出两个不同的频率(在此示例中,#27和#29)处的每个频率分布的相位差50的曲线图500。S卩,相位差50中的每个是对于频率分布32中的一个在频率元38中的两个上的相位值40中的差异。从曲线图200(图2)导出的单个物体曲线52示出在接收信道42上的相位差50中存在很小变化,而从曲线图300 (图3)导出的两个物体曲线54示出在接收信道42上的相位差50中存在可察觉的变化。
[0049]总之,频率分布32由储存在频率元38的阵列中的值(幅度部分34和相位部分36)所表征。基于与阵列的第一频率元44A (#27)相关联的第一相位值40A和与阵列的第二频率元44B(#29)相关联的第二相位值40B之间的差异确定相位差50。用于选择第一频率元44A和第二频率元44B的参考频率元44与最大幅度值46相关联。作为示例而非限定,第一频率元44A与参考频率元44邮t邻并且与比参考频率元44低的频率相关联,而第二频率元44B与参考频率元44日tt邻并且与比参考频率元44高的频率相关联。
[0050]通常,参考频率元44应该具有足够的信号强度,这样对于确定频率元44A、44和44B中的任意两个之间的相位差,噪声就不是实质冋题。
[0051]再次参见图5,显而易见,两个物体曲线54是倾斜的,而单个物体曲线52是相对平坦的,即不倾斜的。因此,控制器26可被配置为基于相位差50相对于确定两个物体曲线54的天线16中的每一个的相对位置的趋势或趋势线来确定相位斜率56。使用数学领域技术人员已知的任意数量的方法,可确定相位斜率56,例如拟合公知方程y = mx+b的最小二乘法,其中m是斜率。控制器26也可被配置为如果相位斜率56具有大于斜率阈值58的大小,则指示目标24包括多于一个物体,例如第一物体24A和第二物体24B。认识到,所示的相位斜率56将通常被表征为负斜率,但正斜率对其他示例目标是可能的。这是为什么相位斜率的大小或陡度与同样以绝对值而不是符号值的形式考虑的斜率阈值相比。对斜率阈值58所选择的值可通过实验室和/或现场测试被经验性地确定。
[0052]替代地,而可能较少计算密集的,控制器26可被配置为如果相位差变化60大于变化阈值(未示出但理解为预定值),则指示目标24包括多于一个物体。相位差变化60可通过例如计算两个物体曲线54的相位差50的标准偏差来确定。如果标准偏差大于变化阈值的预定值,那么这就是目标24包括多于一个物体的指示。对变化阈值所选择的值可通过实验室和/或现场测试被经验性地确定。
[0053]图6示出了操作雷达系统(系统10)的方法600的非限制性示例。具体地,方法600指向基于检测信号30的相位(例如相位值40)的分析来确定由系统10所检测的目标24是否包括多于单个物体或由多于单个物体构成。
[0054]步骤610,“接收检测信号”,可包括从多个天线16接收检测信号30的控制器26,该多个天线16被配置为在天线16的视场22中检测由物体(24A、24B)所反射的反射雷达信号20。多个天线中的每个天线(16A、16B)被配置为输出指示由天线16中的每个所检测的反射雷达信号的检测信号(30A、30B)。
[0055]步骤620,“确定目标存在”,可包括基于检测信号30来确定目标24是否存在于视场22中。目标24可通过确定将频率变换(例如傅立叶变换)应用到来自天线16的时域信号所得的每个检测信号30的频率分布32来检测。频率变换通常提供由频率变换产生的频谱的取样值并包括幅度部分34和相位部分36。
[0056]步骤630,“确定参考频率”,可包括检测频率分布32的幅度部分34的最大幅度值46。最大幅度值46可以是来自频率分布32的一些复合(诸如频率分布32的非相干累积(NCI))的最大值或峰值。每个频率分布可基于来自一个天线的检测信号的时域取样的频率变换来表征为距离分布或多普勒分布,如先前所述。频率分布32可被取样为对表不对于值的存储位置的频率元38产生值。参考频率元44与最大幅度值相关联。
[0057]步骤640,“确定第一频率和第二频率”,可包括确定频率元中的哪些包含大于某个预定阈值的幅度值。为了计算相位差50,可指定第一频率元44A和第二频率元44B。第一频率元44A可与参考频率元44邮t邻并且与比参考频率元44低的频率相关联,而第二频率元44B可与参考频率元44日tt邻并且与比参考频率元44高的频率相关联。替代地,如果与参考频率元44毗邻的任一元的信号强度过低或过弱,那么参考频率元44可被指定为第一频率元44A或者第二频率元44B。
[0058]步骤650,“确定相位差”,可包括确定两个不同频率(例如与第一频率元44A与第二频率元44B相关联的频率)处的频率分布32中的每个的相位差50。每个频率分布由储存在频率元38的阵列中的值来表征,而在此非限制性示例中,相位差基于与接收信道42的阵列的第一频率元44A相关联的第一相位值40A和与接收信道42的阵列的第二频率元44B相关联的第二相位值40B之间的差来确定。
[0059]步骤660和670可都被执行,但更可能的是可执行仅一个或另一个。方法600中的步骤660和670两者的显示不应该被解释为意味着需要两个步骤都被执行。如果步骤660和670所执行的测试中的两者或任一结果是肯定的(是),那么方法600前进到步骤680。
[0060]步骤660,“相位差变化 > 变化阈值? ”,可包括基于相位差50相对于每个天线的相对位置的变化来确定相位差60,该相位差60对应于接收信道42的编号;并确定相位差60是否大于变化阈值。
[0061]步骤670,“相位斜率 > 斜率阈值? ”,可包括基于相位差50相对于每个天线的相对位置的趋势来确定相位斜率56,并确定斜率是否具有大于斜率阈值的大小。
[0062]步骤680,“指示目标包括多于一个物体”,可包括控制器26,如果相位差变化60大于变化阈值,那么该控制器26指示目标24包括多于一个物体;和/或如果相位斜率56具有大于斜率阈值58的大小,那么该控制器26指示目标24包括多于一个物体。目标24包括多于一个物体的指示可例如导致控制器启动其他软件例程以进一步检查来自天线的信号用于分类或归类构成目标24的多个物体的目的,或点亮指示器以通知车辆的操作者已检测到接近车辆的行人。
[0063]因此,提供了雷达系统(系统10)、用于系统10的控制器26以及操作系统10的方法600。这些都包括确定是否多于一个物体存在于视场22中的经改善方式而现有尝试可能仅检测到一个目标。在天线阵列元件上的相位差的标准偏差指示单个散射中心或多个邻近散射中心。如果指示了多个邻近散射中心,则可激活其他邻近目标检测与区分技术(诸如单信道峰值检测技术和空间时间处理技术)。指
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