[发明专利]关联知悉式雷达波束成形

说明书

本公开提供了用于雷达检测的方法和系统。雷达设备可获取包括每个已知目标的方位角的关于已知目标的先验信息。该雷达设备可基于先验信息生成朝已知目标的至少一个子集的关联知悉式发射波束图。该雷达设备可从关联知悉式发射波束图的反射波束中检测目标。生成关联知悉式发射波束图可包括生成已知目标的部分模糊图，该图包括连接两个已知目标的至少一条边，其中对两个已知目标消歧的难度大于阈值。该图还可包括不被边连接的至少两个已知目标。

优先权要求

本申请要求于2018年4月25日提交的题为“ASSOCIATION AWARE RADARBEAMFORMING(关联知悉式雷达波束成形)”的美国临时申请No.62/662,596、以及于2019年4月22日提交的题为“ASSOCIATION AWARE RADAR BEAMFORMING(关联知悉式雷达波束成形)”的美国专利申请No.16/390,786的优先权，这些申请通过援引全部明确纳入于此。

背景技术

本公开的各方面一般涉及雷达，尤其涉及用于雷达的波束成形。

多天线雷达系统可被宽泛地分类成两类：相控阵雷达，其中相同信号的相移版本从天线发射；以及多输入多输出(MIMO)雷达，其中通用信号可以从天线发射。MIMO雷达的增加的适应性提供优于相控阵雷达的显著的优势，包括在发射波束图设计中增加的可标识性和灵活性。

数个现有技术已经研究了为MIMO雷达系统设计发射信号以创建期望的发射波束图的问题。现有技术中描述的方法的不同之处在于，用于创建期望的发射波束图而在接收机处从跟踪滤波器获取的先前目标信息的数量。一些方法不使用任何在先目标信息，而是关注于创建具有宽的覆盖范围的波束图。一些方法创建适配成针对目标的跟踪方位角的波束图。一种此类方法使用两步过程来设计波束图，其首先选择互相关矩阵以实现期望的波束图，并且随后选择具有该相关的信号。该两步过程将空间和时间信号维度的设计耦合在一起。另一种方法将波束成形设计的空间和时间维度解耦。另一类方法对波束成形器设计采用波束空间办法，其旨在结合相控阵列和MIMO雷达的优势。例如，子阵列可被分开设计，以使得每个子阵列充当相控阵列。另一种办法将旁瓣限制在规定区域的可容忍水平内。波束成形器设计还可解决假设波束成形向量与实际波束成形向量之间的失配问题。

在汽车环境，也已从干扰避免的角度研究了波束成形。最近提出的一些方法已经针对改进的检测将波束图进行了适配。一些方法关注于适配波形以计及雷达场景中的杂乱变化，而其他方法关注于自适应波束成形以改进跟踪。一种提议是顺序地适配波束图以改进单个目标跟踪问题中的有条件贝叶斯克拉美罗界限。自适应波束成形方案也可被应用于多目标跟踪。

上文所述的不同波束成形方法隐式或显式地假设可以解决数据关联问题而不会出错(即，可以正确地将检测关联到目标)。在该假设下，波束成形图被设计以最大化检测和估计精度。但是，该关联可能不总是正确的。由此，对雷达波束成形的改进可能是合乎期望的。

概述

以下给出了一个或多个方面的简要概述以提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在标识出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以作为稍后给出的更详细描述之序言。

在一方面，本公开包括一种雷达检测的方法。该方法可包括获取包括每个已知目标的方位角的关于已知目标的先验信息。该方法可包括基于先验信息生成朝已知目标的至少一个子集的关联知悉式发射波束图。该方法可包括从关联知悉式发射波束图的反射波束中检测目标。

在另一方面，本公开提供了一种雷达，其包括多个天线、存储可执行指令的存储器、以及与多个天线和存储器通信地耦合的处理器。该处理器可被配置成获取包括每个已知目标的方位角的关于已知目标的先验信息。该处理器可被配置成基于先验信息生成朝已知目标的至少一个子集的关联知悉式发射波束图。该处理器可被配置成从关联知悉式发射波束图的反射波束中检测目标。