[发明专利]使用证据栅格来消除干涉雷达中的模糊的系统和方法

说明书

背景技术

雷达精确地定位目标的能力受到雷达束宽的限制，因为雷达回波可以来自波束形成的锥体中的任意地方。通过使得波束尽可能窄，目标可以被更精确地定位。然而，物理学规定，为了使波束更窄，天线的物理尺寸必须相应地增加。因而，为了使用雷达精确定位目标，需要大天线。

从这种物理学引入的折中解脱的一种方式是使用干涉方法，其中使用两个或更多雷达接收器而不是常规的一个。这些接收器间隔开布置，且通过比较接收的信号之间的相位差异，可以获得比单个接收器更加精确的目标位置。如果存在足够的接收器，则可以无模糊地定位目标。然而，如果我们仅使用两个接收器，或者在具有多于两个接收器的某些几何结构中，物理学再次限制了这种方法的应用。因为仅可以以2π为模测量相位，由于相位模糊，不能唯一地确定目标的位置。因此，目标可以处于小数目的离散位置中的任何一个，其中每个位置均包含在雷达波束中，且每个位置比不使用干涉测量更精确地定位。在我们可以定位目标的精度、接收器（以及所需天线）的数目以及大量“幻像”目标的引入之间做出干涉方法的折中。从单个雷达回波和使用两个接收器，没有办法从源于相位模糊的幻像目标区分真实目标。为了在真实目标和幻像目标之间进行区分，必须利用多个雷达回波。

两个或更多接收器的使用具有另外的缺点：天线设计变得更加复杂。在最差情况，将需要两个或更多分离的天线；在最好情况，一个天线可以被两个或更多接收器共享。然而，使用干涉测量，使用两个天线（和两个接收器）可以实现远比使用单个接收器和双倍尺寸的单个天线更好的性能。

如图1所示，示出具有两个接收器10、20的干涉雷达的基本几何结构。可以使用具有更多接收器或不同对准的其他情况。两个接收器10、20与单个发射器相距λN₁和λN₂的距离，其中λ是雷达的波长。从发射器到目标以及返回到两个接收器10、20的信号路径具有稍微不同的路径。如果R是从发射器到接收器的距离，则达到接收器10的信号路径的长度为λN₁/R的第一阶：

用于两个接收器10、20的路径长度的差异则为：

且到达两个接收器10、20的信号的信号相位的差异为：

假设Δθ 和Δφ分别是目标位置和雷达波束的方向之间的仰角（elevation）和方位角（azimuth）差异。则相位差为：  

其中我们假设目标位于雷达波束内，且小角度近似是有效的。|Δθ|必须小于垂直的雷达半束宽。

假设现在已做出测量，得出的测量相位差。测量的相位差是模糊的。Φ_m的测量仅意味着真实相位差是Φ_m+2nπ，其中n是任意整数。因此，针对Δθ求解等式（4），可以确定：

用于n的可能值仅由|Δθ|小于雷达束宽的要求限制。n的可能值中仅一个代表目标；且其他值是幻像目标。

值得注意的是Δθ的计算对δΦ的依赖性，因为这确定可以如何精确地定位目标。增加两个接收器10、20之间的分离增加精确性，但是以可能增加幻像的数目为代价。作为示例，考虑用于获得能力增加的一些指示的94GHz干涉雷达的例子。对于该雷达，假设垂直方向的束宽为4°，且两个接收器10、20之间的额定分离是37个波长。还假设期望的相位测量分辨率是±5°；而干涉雷达的额定分辨率将是±0.02°。除了真实目标，将在4°波束内存在3个幻像。所得的分辨率比使用干涉测量好20倍。注意使用单个接收器实现这种精确度将要求大于20倍的天线。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种系统包括对第一空间区域发射第一检测信号且对第二空间区域发射第二检测信号的干涉雷达。第二区域与第一区域共有第一子区域。该系统还包括向证据栅格中的第一单元分配第一占用值的处理装置。第一单元表示第一子区域，第一占用值表征对象是否被第一检测信号检测为在第一子区域中存在。处理装置基于第一和第二检测信号计算第一占用值精确表征第一子区域中对象的存在的概率且基于概率计算产生第一子区域的数据表示（representation）。

使用干涉雷达的证据栅格的组合为很多应用提供强力工具。证据栅格提供了一种方式来消除与仅利用两个接收器的干涉测量的使用相关的模糊（即幻像），同时干涉雷达向证据栅格提供传感器数据的能力远优于非干涉雷达。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的优选和备选实施例。

图1示出干涉雷达产生/接收的信号的几何关系；