[發明專利]一種毫米波雷達廣域遠距離目標探測的方法

有效

• 申請號: 201810242116.4
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108627828B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 吳九冬
• 申請（專利權）人: 蘇州速感智能科技有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/06;G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種毫米波雷達廣域遠距離目標探測的方法，包括：生成探測用毫米波波束；在預設時序控制下，由天線陣列中與當前時序對應的目標陣元將所述毫米波波束以恒定頻率發射出去，所述天線陣列不同陣元的輻射方向角不同；由所述目標陣元接收所述毫米波波束的回波；獲取對于產生所述回波的目標物體的探測結果。本發明主要是解決固定主波束毫米波雷達探測距離過小和范圍過窄的問題；既可以在最低成本和復雜度的情況下最大程度提高目標探測范圍，減少探測盲點；又可以避免使用多個低增益天線進行目標的水平方位探測；該發明有利于提高探測效率，實現全天候目標探測。

技術領域

本發明屬于雷達通信和陣列信號處理技術領域，特別適用于對處于靜止或者移動狀態的多個目標進行遠距離廣域范圍探測的應用場合；本發明具體涉及到一種毫米波雷達廣域遠距離目標探測的方法。

背景技術

目標探測技術的優劣直接影響探測的效果和精度。總結下來對目標進行探測的技術可以分為以下幾類：

第一、超聲，紅外，攝像頭或微波探測。超聲探測距離過小且容易受環境和風的影響，使用場合受限。紅外技術已廣泛應用于自動門開關裝置中，但是由于易受戶外光和溫度的影響使得其主要用于室內場合。攝像頭是現在使用最廣的目標記錄和探測手段之一，但是由于雨霧天氣對其探測效果影響較大，所以也有其使用的局限性。

第二、采用毫米波單波束進行探測的雷達系統。毫米波雷達是一種利用波長為毫米級的電磁波進行目標探測的雷達技術。毫米波雷達相較于傳統雷達系統有許多有點：首先毫米波雷達系統的元器件尺寸在毫米波頻段可以做得更小；另外雷達在毫米波頻段目標探測的精度可以更高。最后毫米波作為一種無線電波探測手段，由于其在戶外極端雨霧天氣下都具有非常良好的探測性能，所以市場前景巨大，其在現代自動駕駛、工業機器人、智能交通控制、無人機防碰撞等方面有許多應用。

波束增益大和分辨率高是毫米波單波束的主要優點，但是其不能進行大角度范圍的目標探測。在中國專利一種結合并饋公分網絡的微帶串饋陣列天線(專利號CN107623192A)中公開的技術方案可知，在毫米波雷達前端輸出功率一定的情況下，探測范圍始終與天線的增益成反比。為了進行大范圍的探測必須通過使用多套雷達系統進行覆蓋，成本大大增加。

為了擴大毫米波雷達的探測角度范圍，現有技術中作出了如下努力：

(1)采用機械式掃描對大范圍目標進行探測。可以將雷達安裝放置在一個旋轉馬達上進行掃描，如中國專利一種新型測量高爐料面形狀的機械式掃描雷達裝置(專利號：CN102864263A)。但是機械轉動的速度限制導致掃描速度低，不利于對快速機動目標進行跟蹤探測；另外機械系統的穩定性和使用壽命也低于電子系統，機械無故障時間小于1000小時，故障率較高。

(2)采用相控陣對大范圍目標進行探測。通過加入電子移相器，形成相控陣雷達進行電子掃描，如中國專利機載二次雷達相控陣詢問系統動態目標模擬器(專利號：CN102012504A)。但是硬件上由于需要高頻移相器和放大器進行相位和增益控制，成本很高；而且掃描過程中波束會因頻率的不同指向會發生變化，波形會發生波束展寬和畸變。工作頻率太窄直接限制了其掃描范圍。

(3)采用Butler矩陣對大范圍目標進行探測。通過設計Butler矩陣，對各天線陣列單元分別進行相位控制，從而實現波束切換掃描，如中國專利基于基片集成波導的二維波束掃描天線陣(專利號：CN105186139A)，這種方法屬于波束切換型掃描方法；因為需要額外設計移相器和3dB電橋耦合器，占用很多印制電路板面積使得電路板很大；Butler矩陣的復雜程度跟雷達天線需要掃描的步進數呈正比；同樣掃描過程也會出現波束展寬和畸變情形。

綜上所述，目前進行目標探測的雷達技術普遍存在受環境因素影響大、探測范圍過窄，系統穩定性差、成本高且系統過于復雜的特點。

發明內容