[发明专利]利用FSK调制的啁啾提高FMCW雷达中的范围精度的系统和方法

说明书

提供了利用FSK调制的啁啾提高FMCW雷达中的范围精度的系统和方法。用于确定对象的范围的方法包括：发射连续的雷达啁啾；向连续的雷达啁啾添加频率偏移，该频率偏移是范围频率窗口的一部分；接收返回信号；根据返回信号中的每一个构造频率变换；将频率变换中的每一个加在一起以创建复合频率变换；以及根据在复合频率变换中检测到的频率峰值来内插计算对象的范围。

技术领域

本发明总体上涉及利用频移键控(FSK)调制的啁啾来提高调频连续波(FMCW)雷达中的范围(range)精度的系统和方法。

背景技术

在一些雷达系统中，通过发射调频信号、接收该调频信号的反射以及基于调频信号的发射和接收之间的时延和/或频率差确定距离来确定雷达与目标之间的距离。因此，一些雷达系统包括发射RF信号的发射天线、接收RF的接收天线以及用于产生发射信号和接收RF信号的相关RF电路。在一些情况下，可以使用多个天线来利用相控阵技术来实现定向波束。

在工业应用中，精确估计雷达范围是雷达界感兴趣的。在FMCW拉伸处理中，目标范围分辨率及其精度受到雷达带宽的限制。范围分辨率是雷达系统区分同一方位(bearing)但不同范围内的两个或更多个目标的能力。范围分辨率的程度取决于雷达带宽的宽度、发射的脉冲、目标的类型和大小以及接收器和指示器的效率。

发明内容

根据实施方式，一种用于确定对象的范围的方法包括：发射多个连续的雷达啁啾；向多个连续的雷达啁啾中的至少一个雷达啁啾添加频率偏移，使得在多个连续的雷达啁啾中的每一个之间发生频率偏移，频率偏移是范围频率窗口(bin)的一部分；接收相应的多个返回信号；根据多个返回信号构造多个频率变换；将频率变换中的每一个加在一起以创建复合频率变换；以及根据在复合频率变换中检测到的频率峰值来内插计算对象的范围。

根据另一实施方式，一种用于确定对象的范围的系统包括：被配置成用于发射多个连续的雷达啁啾的至少一个天线；发射器，被配置成用于向多个连续的雷达啁啾中的至少一个雷达啁啾添加频率偏移，使得在多个连续的雷达啁啾中的每一个之间发生频率偏移，频率偏移是范围频率窗口的一部分；被配置成用于接收相应的多个返回信号的至少一个天线；以及接收器，被配置成用于根据多个返回信号构造多个频率变换，将频率变换中的每一个加在一起以创建复合频率变换，并且根据在复合频率变换中检测到的频率峰值来内插计算对象的范围。

根据另一实施方式，一种用于确定对象的范围的方法包括：发射多个脉冲；向多个脉冲中的至少一个脉冲添加频率偏移；接收多个返回信号；根据多个返回信号构造多个频率变换；将频率变换中的每一个加在一起以创建复合频率变换；以及根据复合频率变换中的最大频率峰值来确定对象的范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图所进行的描述，在附图中：

图1是实施方式雷达系统的框图；

图2是实施方式FMCW雷达的较详细框图；

图3是FMCW雷达啁啾的时序图；

图4是锯齿波线性频率调制扫描信号的时序图；

图5是阶梯波频率调制扫描信号的时序图；

图6A至图6D是根据实施方式的锯齿波频率扫描的时序图；

图7A至图7D是根据实施方式的阶梯波频率扫描的时序图；

图8是示出使用图6A至图6D的锯齿波频率扫描的连续脉冲的时序图；

图9是示出使用图7A至图7D的阶梯波频率扫描的连续脉冲的时序图；

图10是示出使用图6A至图6D的锯齿波频率扫描的多个天线实施方式的时序图；