[发明专利]雷达系统及其方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及雷达，在特殊的实施例中涉及雷达系统及其方法。

背景技术

调频连续波(FMCW：Frequency modulated continuous wave)微波雷达系统用于许多应用，诸如汽车应用中，例如用于驾驶员辅助、巡航控制、主动安全应用中。在这种应用中，例如FMCW雷达系统可帮助检测位于车辆周围的物体。可获得在之上安装有雷达的车辆周围的物体的速度或距离。

雷达发射或发出由被检测物体反射的信号。反射信号与发射信号一起被处理以获得到物体的距离。普通脉冲雷达通过发出短脉冲并观察目标回波的飞行时间来检测距目标的距离。然而，这需要雷达具有高的瞬时发射功率，并且经常要使雷达具有大而昂贵的物理设备。另一方面，调频连续波雷达使用小得多的瞬时发射功率和物理尺寸，通过连续发出频谱随时间变化的周期性脉冲，来实现相似结果。线性FM扫描是一种具有许多特质的FMCW雷达脉冲。在这种情况下，通过检测接收与发射的雷达信号之间的频率差来找到距目标的距离。距目标的距离与该频率差成比例，所述频率差也被称为拍频。

特别地，如图1所示，微波天线发射具有变化的频率的发射信号，即线性调频信号。发射信号具有变化的频率，这使得能够确定该频率返回到接收器所花费的时间。在示例实施例中，发射信号具有上升斜率。可发射多个这样的脉冲。

接收的信号移动相应于从微波天线到物体的距离。接收的信号如虚线所示那样移动。该时移生成相应于天线与物体之间的距离的拍频(称为fb)。我们可从拍频中获取距离信息，这种调制方案称为FMCW(调频连续波)。使用FMCW调制，微波雷达系统可用作距离测量传感器。在雷达系统处，可使用以下等式从拍频(fb)，频率变化(ΔF)和时间变化(ΔT)来计算距物体的距离。

在上述等式中，fb是拍频，τ是发射信号与接收信号之间的时移，R是从微波天线到物体的距离，c是光速。距离测量的精度由下式给出。

在上式中，ΔR是距离测量的精度，ΔF是频率带宽。因此，为提高使用FMCW雷达系统的距离测量精度，必须扩大FMCW雷达系统的频率带宽。然而，由于大多数国家的政府法规，频率带宽通常是受到限制的。例如，在日本，24GHz所允许的频率是在24.05GHz到24.25GHz之间，使得频率带宽为200MHz。类似地，77GHz所允许的频率是在76.0GHz到77.0GHz之间，使得频率带宽为1GHz，79GHz所允许的频率是在78.0GHz到81.0GHz之间，使得频率带宽为3GHz。这些频率带宽导致24GHz雷达系统的精度为75cm，77GHz雷达系统的精度为15cm，79GHz雷达系统的精度为5cm。

发明内容

根据本发明的优选实施例，雷达系统包括雷达收发器装置，所述雷达收发器装置可包括用于朝物体发射线性调频信号的发射器前端电路。雷达收发器装置可包括用于接收从物体反射的线性调频信号的接收器前端电路。雷达收发器装置可包括压控振荡器(VCO：voltage controlled oscillator)以生成发送的线性调频信号。雷达收发器装置可包括被配置成用于生成具有不同相位的四个中频输出信号的混合器。雷达系统可包括控制器装置，所述控制器装置包括处理器，和用于存储中频输出信号和在处理器中执行的指令的存储器。所述指令使处理器通过同时使用零值填充对中频输出信号执行FFT，来生成复数快速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)结果。指令使处理器使用插值法确定FFT结果中的最大幅度，并识别出相应于最大幅度的频率。指令使处理器使用确定的频率计算到物体的距离。