[发明专利]用于三维探测的双通道单脉冲雷达

说明书

技术领域

本发明大体涉及雷达系统的领域，尤其是用于紧凑型应用的单脉冲雷达系统。

背景技术

在过去的几十年中，雷达系统已经在用于探测目标物体的广泛的应用范围中实施，比如：车辆和飞机。最近，雷达系统已经在汽车中实施。汽车雷达系统已经发展到用于帮助驾驶员停泊他们的汽车，在安全距离内跟随通行，以及探测驾驶障碍物。例如，当汽车雷达系统探测到一障碍物或车辆前方交通放缓时，系统可以发出声音信号和/或视觉信号去警告驾驶员，比如：以可听音或可视的报警信号灯的形式。系统也可以对车辆实施主动的控制，比如，通过应用制动器来避免事故。

雷达系统可以通过测定往返延迟周期来探测到目标物体的范围(例如距离)，往返延迟周期为雷达信号的发射到接收到从目标物体反射后返回雷达天线的信号之间的周期。假设系统的发射天线和接收天线为同一天线或者彼此非常靠近，该往返的延迟，除以二然后乘以信号发射的速度，得到了雷达天线与目标物体之间的距离。

除了探测目标物体的范围外，雷达系统可用于探测目标物体的方向，其表现为目标物体的高度角、方位角以及相对于雷达天线的范围。这种方向探测通常利用具有四通道的单脉冲雷达系统来获取，该单脉冲雷达系统适用于幅值比单脉冲(其中通过雷达系统的四通道发射的射束是偏斜的)，或相位比单脉冲(其中通过雷达系统发射的射束不是偏斜的)，或如果两个通道相当于一个共基通道的三通道。通过比较从目标物体反射回的射束的量级比单脉冲的量级或相位比单脉冲的相数，可以得到目标物体的高度角和方位角。

传统的具有三维探测的四通道单脉冲雷达系统通常使用四个不同配置中的一个来实施。例如，参见图1A，图示一种四通道单脉冲雷达系统的结构，其包括共用发射通道TX和四个接收通道RX1-4(在x和y方向上处于2×2的排列)。参见图1B，图示一种系统结构，其包括共用的接收通道RX和四个发射通道TX1-4(在x和y方向上处于2×2的排列)。参见图1C，图示一种系统结构，其包括两个发射通道TX1和TX2(在x方向上处于并排排列)，以及两个接收通道RX1和RX2(在y方向上处于并排排列)。参见图1D，图示一种系统结构，其包括两个发射通道TX1和TX2(在y方向上处于堆叠排列)，以及两个接收通道RX1和RX2(在x方向上处于并排排列)。

由于四通道单脉冲雷达系统通常用于测定目标物体的高度和方位角，这种系统的天线和电路的要求使得它们在汽车应用的实际实施中太大以及成本太高。并且，如果系统的通道连续操作，四通道系统会出现长探测时间。因此，需要提供一种用于汽车应用的单脉冲雷达系统，其能够在紧凑体积中和低廉成本的情况下实施。

发明内容

根据本发明，公开一种利用用于三维探测的双通道单脉冲雷达测定目标物体的位置的装置和方法。

根据本发明的用于三维探测的双通道单脉冲雷达的实施例可以包括接收天线以及沿焦平面轴线彼此隔开的第一和第二发射天线，其间距等于雷达的中心工作频率的一个波长的大约一半。第一发射天线可以在垂直于焦平面轴线的第一方向上偏斜，第二发射天线可以在垂直于焦平面轴线的第二方向上偏斜。

附图说明

下面将结合附图以示例的方式描述所公开的装置的具体实施例，其中：

图1A至图1D是表示背景技术的单脉冲雷达各种结构的原理框图。

图2是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的第一实施例的原理框图。

图3是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的第二实施例的原理框图。

图4A是根据本发明表示用于双通道单脉冲雷达的测得的天线信号图像的曲线图。

图4B是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的理想天线信号图像的曲线图。

图5A是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的测量的幅值比图像的曲线图。

图5B是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的理想幅值比图像的曲线图。

图6是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的测量的相位差图像的曲线图。

图7是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的更详细的电路框图。

图8A是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的发射天线结构的电路布置图。

图8B是根据本发明表示用于三维探测的双通道单脉冲雷达的接收天线构造的电路布置图。

图9是根据本发明表示利用用于三维探测的双通道单脉冲雷达获取目标物体位置数据的方法的流程图。