[发明专利]一种毫米波雷达广域远距离目标探测的方法

说明书

本发明提供一种毫米波雷达广域远距离目标探测的方法，包括：生成探测用毫米波波束；在预设时序控制下，由天线阵列中与当前时序对应的目标阵元将所述毫米波波束以恒定频率发射出去，所述天线阵列不同阵元的辐射方向角不同；由所述目标阵元接收所述毫米波波束的回波；获取对于产生所述回波的目标物体的探测结果。本发明主要是解决固定主波束毫米波雷达探测距离过小和范围过窄的问题；既可以在最低成本和复杂度的情况下最大程度提高目标探测范围，减少探测盲点；又可以避免使用多个低增益天线进行目标的水平方位探测；该发明有利于提高探测效率，实现全天候目标探测。

技术领域

本发明属于雷达通信和阵列信号处理技术领域，特别适用于对处于静止或者移动状态的多个目标进行远距离广域范围探测的应用场合；本发明具体涉及到一种毫米波雷达广域远距离目标探测的方法。

背景技术

目标探测技术的优劣直接影响探测的效果和精度。总结下来对目标进行探测的技术可以分为以下几类：

第一、超声，红外，摄像头或微波探测。超声探测距离过小且容易受环境和风的影响，使用场合受限。红外技术已广泛应用于自动门开关装置中，但是由于易受户外光和温度的影响使得其主要用于室内场合。摄像头是现在使用最广的目标记录和探测手段之一，但是由于雨雾天气对其探测效果影响较大，所以也有其使用的局限性。

第二、采用毫米波单波束进行探测的雷达系统。毫米波雷达是一种利用波长为毫米级的电磁波进行目标探测的雷达技术。毫米波雷达相较于传统雷达系统有许多有点：首先毫米波雷达系统的元器件尺寸在毫米波频段可以做得更小；另外雷达在毫米波频段目标探测的精度可以更高。最后毫米波作为一种无线电波探测手段，由于其在户外极端雨雾天气下都具有非常良好的探测性能，所以市场前景巨大，其在现代自动驾驶、工业机器人、智能交通控制、无人机防碰撞等方面有许多应用。

波束增益大和分辨率高是毫米波单波束的主要优点，但是其不能进行大角度范围的目标探测。在中国专利一种结合并馈公分网络的微带串馈阵列天线(专利号CN107623192A)中公开的技术方案可知，在毫米波雷达前端输出功率一定的情况下，探测范围始终与天线的增益成反比。为了进行大范围的探测必须通过使用多套雷达系统进行覆盖，成本大大增加。

为了扩大毫米波雷达的探测角度范围，现有技术中作出了如下努力：

(1)采用机械式扫描对大范围目标进行探测。可以将雷达安装放置在一个旋转马达上进行扫描，如中国专利一种新型测量高炉料面形状的机械式扫描雷达装置(专利号：CN102864263A)。但是机械转动的速度限制导致扫描速度低，不利于对快速机动目标进行跟踪探测；另外机械系统的稳定性和使用寿命也低于电子系统，机械无故障时间小于1000小时，故障率较高。

(2)采用相控阵对大范围目标进行探测。通过加入电子移相器，形成相控阵雷达进行电子扫描，如中国专利机载二次雷达相控阵询问系统动态目标模拟器(专利号：CN102012504A)。但是硬件上由于需要高频移相器和放大器进行相位和增益控制，成本很高；而且扫描过程中波束会因频率的不同指向会发生变化，波形会发生波束展宽和畸变。工作频率太窄直接限制了其扫描范围。

(3)采用Butler矩阵对大范围目标进行探测。通过设计Butler矩阵，对各天线阵列单元分别进行相位控制，从而实现波束切换扫描，如中国专利基于基片集成波导的二维波束扫描天线阵(专利号：CN105186139A)，这种方法属于波束切换型扫描方法；因为需要额外设计移相器和3dB电桥耦合器，占用很多印制电路板面积使得电路板很大；Butler矩阵的复杂程度跟雷达天线需要扫描的步进数呈正比；同样扫描过程也会出现波束展宽和畸变情形。

综上所述，目前进行目标探测的雷达技术普遍存在受环境因素影响大、探测范围过窄，系统稳定性差、成本高且系统过于复杂的特点。

发明内容