[發(fā)明專利]多分辨率多普勒處理

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810916423.6
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109425854B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·比爾勒;I·比萊克
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 安文森;王麗輝

提供了一種用于處理從雷達(dá)視場中的多個(gè)目標(biāo)中的一個(gè)反射的回波信號的系統(tǒng)和方法。方法包括：響應(yīng)于一系列傳輸脈沖而接收從雷達(dá)視場中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)反射的回波信號；生成包含來自接收的回波信號的樣本的接收信號向量；以及將接收信號向量應(yīng)用至濾波器組，該濾波器組配置為計(jì)算用于多普勒頻率組的多普勒頻譜，每個(gè)濾波器被調(diào)諧至該多普勒頻率組，其中，用于每個(gè)濾波器的積分處理時(shí)間相對于每個(gè)濾波器的多普勒頻率發(fā)生變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及雷達(dá)系統(tǒng)，并且更加具體地涉及一種用于實(shí)施多分辨率多普勒處理的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

許多現(xiàn)代車輛都配備有先進(jìn)的安全和駕駛員輔助系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要穩(wěn)健且精確的對象檢測和追蹤系統(tǒng)以控制響應(yīng)性主車輛操縱。這些系統(tǒng)使用定期的或者連續(xù)的對象檢測和控制算法來估算各個(gè)對象參數(shù)，諸如，相對對象距離、速度、行進(jìn)方向、以及大小。例如，雷達(dá)裝置通過傳輸從傳感器的視場內(nèi)的目標(biāo)反射出的電磁信號來檢測和定位對象(即，目標(biāo))。反射信號作為回波返回至雷達(dá)，在雷達(dá)處對其進(jìn)行處理以便確定各種信息，諸如，傳輸/接收能量的往返行進(jìn)時(shí)間。然而，當(dāng)存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，某些雷達(dá)裝置缺乏在緊密定位的多個(gè)目標(biāo)之間進(jìn)行區(qū)分所需要的角度和空間分辨率(即，無點(diǎn)目標(biāo)假設(shè))。在這些情況下，其中，兩個(gè)緊密定位的目標(biāo)不能通過距離或者角度來分離開，如果雷達(dá)裝置的多普勒分辨率足夠高，則仍可以通過多普勒頻率來使這些目標(biāo)分離開。

當(dāng)雷達(dá)與目標(biāo)之間存在相對距離變化率、或者徑向速度時(shí)，多普勒效應(yīng)本身會顯現(xiàn)出來。當(dāng)雷達(dá)的傳輸信號從這種目標(biāo)上被反射時(shí)，返回信號的載波頻率將被移動。假定并置的發(fā)射器和接收器，則所產(chǎn)生的多普勒頻移是雷達(dá)與目標(biāo)之間的載波波長和相對徑向速度(距離變化率)的函數(shù)。當(dāng)目標(biāo)移動遠(yuǎn)離雷達(dá)時(shí)，相對徑向速度或者距離變化率被定義為是正的并且產(chǎn)生負(fù)多普勒頻移。

采用多普勒處理的雷達(dá)系統(tǒng)可以是連續(xù)波(CW)雷達(dá)系統(tǒng)或者脈沖雷達(dá)系統(tǒng)。CW雷達(dá)僅僅觀察返回信號相對于傳輸信號的載波頻率之間的多普勒頻移。脈沖多普勒雷達(dá)使用相干脈沖群，其中，每個(gè)連續(xù)射頻(RF)脈沖之間的載波頻率具有固定的或者確定性的相位關(guān)系。相干性將脈沖群的頻譜中的能量集中在通過脈沖重復(fù)頻率(PRF)分離開的不同光譜線周圍。在光譜線中的該分離允許對多普勒頻移進(jìn)行區(qū)別。

傳輸信號的脈沖性質(zhì)容許接收器的時(shí)間選通，這允許消除直接傳輸能量泄漏到接收器中。這會容許使用單個(gè)天線來用于傳輸和接收，如若不然的話這將是不可行的。脈沖多普勒雷達(dá)也可以使用距離選通，這會將脈沖間隔時(shí)期劃分為單元或者距門。每個(gè)距門的持續(xù)時(shí)間通常小于或者等于傳輸脈沖帶寬的倒數(shù)。距離選通可以幫助消除過度接收器噪聲以防其干擾目標(biāo)返回脈沖，并且允許利用脈沖延遲測距來進(jìn)行距離測量(即，測量在脈沖的傳輸與目標(biāo)回波的接收之間的時(shí)間)。

雷達(dá)的多普勒分辨率與多普勒處理積分時(shí)間(其是多普勒濾波器持續(xù)時(shí)間)成比例。多普勒處理積分時(shí)間通常是由保持在距離分辨單元內(nèi)的反射點(diǎn)(即，目標(biāo))的持續(xù)時(shí)間來確定。照慣例，根據(jù)針對特定雷達(dá)應(yīng)用已知的最高目標(biāo)速度，雷達(dá)中的多普勒處理積分時(shí)間在整個(gè)多普勒頻譜上是固定的。因此，針對這些雷達(dá)關(guān)于較慢目標(biāo)的多普勒分辨率會受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于處理從雷達(dá)視場中的多個(gè)目標(biāo)中的一個(gè)反射的回波信號的方法。該方法包括：響應(yīng)于一系列傳輸脈沖而接收從雷達(dá)視場中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)反射的回波信號；生成包含來自接收的回波信號的樣本的接收信號向量；以及將接收信號向量應(yīng)用至濾波器組，該濾波器組配置為計(jì)算用于多普勒頻率組的多普勒頻譜，每個(gè)濾波器被調(diào)諧至該多普勒頻率組，其中，用于每個(gè)濾波器的積分處理時(shí)間相對于每個(gè)濾波器的多普勒頻率發(fā)生變化。在一個(gè)示例中，該濾波器組配置為應(yīng)用有限沖激響應(yīng)(FIR)和/或離散傅里葉變換(DFT)。每個(gè)濾波器的多普勒頻率與檢測目標(biāo)的相對速度相對應(yīng)。接收信號向量代表在相干脈沖間隔(CPI)期間從以脈沖重復(fù)頻率(PRF)進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斆}沖接收的回波信號。

在一個(gè)示例中，用于每個(gè)濾波器的積分處理時(shí)間與濾波器的多普勒頻率成反比，以便使得積分處理時(shí)間隨著與每個(gè)濾波器相關(guān)聯(lián)的多普勒頻率減小而增加。