CN100590451C - 雷达系统 - Google Patents

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Abstract

通过将三角波形的频率调制发射给目标并接收从目标反射的信号产生差拍信号。对该差拍信号采样，并由窗函数使其倍增。在要确定离散频谱时，把从采样区段中心向两端幅值缓慢衰减的第一窗函数应用于频谱的低频区域(或距离区域)，并将从采样区段中心向两端幅值急剧衰减的第二窗函数应用于频谱的高频区域(或长距离区域)。

Description

雷达系统
技术领域
本发明涉及使用无线电波检测目标的系统。具体地说，涉及一种雷达系统，它根据由发射信号和接收信号产生的差频信号频谱，检测目标。
背景技术
使用毫米无线电波的FM-CW(频率调制连续波)雷达系统已被开发作为车载雷达系统。在FM-CW雷达系统中，对无线电波进行围绕预定频率的预定频率范围内的频率调制，并由发射信号和接收信号产生差频信号。识别差频信号在升频调制期间和在降频调制期间的差频频率，以计算从天线到目标的距离，以及目标相对于天线的相对速度，其中，在升频调制期间，发射信号的频率在上升，而在降频调制期间，发射信号的频率在下降。
在升频调制期间和降频调制期间，以预定倾斜角度执行所述频率调制，将发射波调制成三角调制波。普通FM-CW雷达系统将压控振荡器(VCO)用于发射波的调制。但是，由于温度特性或者由于老化，VCO的振荡特性易于变化，从而引起调制波形失真。如果调制波形中发生任何失真，升频调制期间的三角调制波的倾斜角度就会与降频调制期间的三角调制波的倾斜角度不同。换言之，所述三角调制波变成非线性的。
即使按下述方式实行离散傅立叶变换，带有任何失真的三角调制波也无法在频谱中提供尖锐的波峰，从而很难进行目标检测，或者造成严重的误差。
如图18所示，通常对差频信号进行采样，将窗函数应用于采样数据，实行离散傅立叶变换，以产生频谱(分析频率)，并提取频谱中包括的、由来自目标的反射信号引起的任何波峰(以下简称“峰值提取”)。
图16(A)示出无失真的三角调制波。图16(B)表示图16(A)所示的示例中，在升频调制期间和降频调制期间，差频信号的频率变化。图16(C)示出有失真的三角调制波。图16(D)表示图16(C)所示的示例中，在升频调制期间和降频调制期间，差频信号的频率变化。
当三角调制波以上述方式发生失真时，在升频调制期间的差频信号的频率变得与在降频调制期间的差频信号的频率不同。
图17表示调制波发生失真和没有失真时，各自的频谱的图。参考图17，“a”表示当调制波像图16(A)所示的示例那样，没有发生失真时的结果，“b”表示当调制波像图16(C)所示的示例那样，发生失真时的结果。当没有任何调制失真时，由于差频信号的频率在采样周期没有发生变化，所以会出现带宽非常窄的的波峰。相反，在有任何调制失真的情况下，由于差频信号的频率在采样周期持续地发生变化，所以会出现带宽较宽的波峰。因此，就存在很难检测目标，并且无法以更高的精度来检测距离等问题。
因此，专利文献1到3中公开了将控制电压应用于VCO，以使时间频率特性成为线性的方法，其中，控制电压具有与VCO的电压频率特性相对的逆波形(反函数)。另外，专利文献4中公开了一种在差频信号的采样中，校正VCO的非线性的方法。此外，专利文献5中还公开了一种将与VCO的温度特性相对应的频率控制信号应用于VCO的方法。
日本待审专利申请公开No.7-055924
日本待审专利申请公开No.7-198833
日本待审专利申请公开No.8-327728
日本待审专利申请公开No.7-128439
日本待审专利申请公开No.10-197625
发明内容
本发明要解决的问题是在专利文献1到5公开的方法中，使用数模(DA)转换器或数字信号处理器(DSP)产生校正偏置电压，并将其应用于VCO，以产生高度线性的三角波。但是，因此而要求DA转换器或DSP(DSP中的算术处理器)，所以会使这种系统不合意地变得比较复杂，从而增加了系统成本。
此外，由于必须计算各个VCO的补偿值，或者测量各VCO的温度特性，以实行校正，所以就存在测量、调整和设定工作都要求大量时间和精力，从而增大制造成本的问题。另外，由于校正中没有使用反馈环，所以校正可能包含由于老化所引起的偏移。如果在校正中使用比如锁相环(PLL)等反馈环，虽然可以解决因老化引发的问题，但是会使电路配置变得复杂，从而明显地加大制造成本。
因此，本发明的目的在于提供一种雷达系统，这种雷达系统能够解决由调制波中的任何失真所引出的问题，却不使系统变得复杂和增大系统成本，从而易于以更高精度检测目标。
为解决上述问题，本发明提供的装置为
(1)本发明一种实施例的雷达系统，它包括：用于发射经频率调制的发射信号，并产生包含与频率差对应的频率分量的差频信号的装置，其中所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号间的频率差，并向该目标发射发射信号；频率分析装置，对差频信号进行采样，并将窗函数应用于采样数据，以产生离散频谱；用于产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，其中，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及目标检测装置，它根据峰值频率检测目标。所述频率分析装置以选择性的方式应用多个窗函数(多种类型的窗函数)，这些窗函数的幅值(加权)以不同方式，从采样周期中心向两侧衰减。将具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减之幅值的窗函数应用于频谱中的低频带，以产生频谱，并将具有从采样周期中心向两侧急剧衰减之幅值的窗函数应用于频谱中的高频带，以产生频谱。
(2)据本发明另一种实施例的雷达系统，它包括：发射经过频率调制的发射信号，并产生包括与频率差相对应的频率分量的差频信号的装置，其中，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，并向该目标发射发射信号；频率分析装置，对所述差频信号进行采样，并将窗函数应用于采样数据，以产生离散频谱；产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，其中，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及目标检测装置，它根据峰值频率检测目标。频率分析装置以选择的方式应用多个窗函数(多种类型的窗函数)，这些窗函数的幅值(加权)以不同方式，自采样周期中心向两侧衰减。当预测波峰出现在由频率分析产生的频谱中的低频带时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，当预测波峰出现在由频率分析产生的频谱中的高频带时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。
(3)在(2)所述的雷达系统中，重复由所述目标检测装置所实行的目标检测，并根据在最后检测，或者最后检测的前一检测中计算的到目标的距离，选择性地应用窗函数，这些窗函数的幅值以不同方式，从采样周期中心向两侧衰减。
(4)本发明又一实施例的车辆上安装的车载雷达系统，它包括：发射经过频率调制的发射信号，并产生包括与频率差相对应的频率分量的差频信号的装置，其中，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，并向该目标发射发射信号；频率分析装置，对所述差频信号采样，并将窗函数应用于采样数据，以产生离散频谱；产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，其中，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及目标检测装置，它根据所述峰值频率检测目标。所述频率分析装置以选择的方式应用多个窗函数(多种类型的窗函数)，这些窗函数的幅值(加权)以不同方式，自采样周期中心向两侧衰减。当所属车辆低速行驶时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，当所属车辆高速行驶时，应用具有从采样周期的中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。
(5)本发明再一实施例的车辆上安装的车载雷达系统，它包括：发射经过频率调制的发射信号，并产生包括与频率差相对应的频率分量的差频信号的装置，其中，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，并向该目标发射发射信号；频率分析装置，对所述差频信号采样，并将窗函数应用于采样数据，以产生离散频谱；产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，其中，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及目标检测装置，根据所述峰值频率检测目标。所述频率分析装置以选择的方式应用多个窗函数(多种类型的窗函数)，这些窗函数的幅值(加权)以不同方式，从采样周期中心向两侧衰减。该雷达系统具有将扫描波束定向到车辆前方的水平角度的功能，在具有相对于所属车辆前方的较大扫描角度的范围中，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，在具有相对于所属车辆前方的较小扫描角度的范围中，应用具有从采样周期的中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。
采用本发明可有如下之优点。(1)按照本发明的实施例，选择性地应用多种窗函数，作为在离散频谱的产生中，应用于采样数据的窗函数，其中这些窗函数的幅值(加权)以不同方式，从采样周期中心向两侧衰减。可以选择其频谱中具有更为尖锐之波峰的窗函数，以在频谱中产生尖锐波峰，其中，频谱中的更为尖锐的波峰是由来自目标的反射信号引起的。作为另一种供选择的方式，可以从由多个窗函数的应用所产生的频谱中选择波峰，以使用频谱中的尖锐波峰。因此，雷达系统不会受到调制波形中任何失真的较大影响，从而实现容易且精确的目标检测。具体地说，将具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数应用于频谱中的低频带，并将具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数应用于频谱中的高频带，藉以产生频谱。由此，可以在频谱中从低频带到高频带的范围上，产生尖锐波峰，从而可以在更宽范围上，实现可靠的和精确的目标检测。
(2)按照本发明发明的实施例，当在频谱中的低频带中出现预测波峰时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，当在频谱中的高频带中出现预测波峰时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。因此，无论波峰出现在频谱中的哪个频率上，都可以产生尖锐的波峰，从而在更宽范围上，实现可靠的和精确的目标检测。
(3)按照本发明的实施例，重复由目标检测装置所进行的目标检测，并根据在最后检测，或者最后检测的前一检测中计算的到目标的距离，选择地应用窗函数，这些窗函数的幅值以不同方式，从采样周期中心向两侧衰减。因此，可以根据要检测的目标，在频谱中产生由目标引起的尖锐频谱，并因此而能够用具有低信噪(SN)比的信号，可靠地跟踪目标。
(4)按照本发明的实施例，当所属车辆低速行驶时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，当所属车辆高速行驶时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。因此，当所述车辆低速行驶时，对于可能位于较近范围中的目标，可以更高精度，精确检测到该目标的距离，并且，当所属车辆高速行驶时，可以可靠地检测可能位于较远范围中的目标。
(5)按照本发明的实施例，在具有相对于所属车辆前方的较大扫描角度的范围中，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数，在具有相对于所属车辆前方的较小扫描角度的范围中，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。因此，可以提高对于在所属车辆前方的较远范围中的目标(另一车辆)的检测精度，并可以提高在所属车辆前方左侧和右侧的对角线方向上的较近范围中的检测精度。
附图说明
图1是第一实施例雷达系统的方框图；
图2示出发射信号的频率与接收信号的频率之间漂移(shift)的示例，所述漂移乃由雷达系统到目标的距离和目标相对于雷达系统的相对速度所引起的；
图3是表示信号及数据处理的流程图；
图4包括的曲线表示窗函数频谱与峰底的扩展之间的关系；
图5是表示第一和第二窗函数的形状示例的示意图；
图6包括表示波峰形状的曲线，其中，在根据目标是接近雷达系统抑或是远离雷达系统，选择地应用第一和第二窗函数时，这些波峰出现在频谱中；
图7包括的曲线表示在采样期间频率变化的示例，其中，频率变化是在发生调制失真时，根据到目标的距离所发生的；
图8的曲线表示应用第一和第二窗函数时，频谱中出现的每个波峰的带宽与频率间的关系；
图9包括的曲线表示多种窗函数中带宽变化的示例；
图10包括比曲线表示应用第一和第二窗函数的频率分析结果；
图11包括表示目标检测过程的流程图；
图12是表示第二实施例雷达系统中信号和数据处理的流程图；
图13是表示第三实施例雷达系统中信号和数据处理的流程图；
图14是表示第四实施例雷达系统中窗函数应用的示例；
图15是表示第五实施例雷达系统中窗函数应用的示例；
图16包括的曲线表示具有或者没有调制失真的差频信号的频率变化示例；
图17是表示调制失真如何影响频谱中出现的波峰的曲线；
图18是表示公知雷达系统中信号和数据处理的流程图。
参考数字
1    RF模块
2    信号处理器模块
3    介电透镜
4    主发射器
16   扫描单元
具体实施方式
图1是表示本发明一种实施例雷达系统的结构方框图。
参照图1，参考数字1表示射频(RF)模块，参考数字2表示信号处理器模块。RF模块1发射以及接收无线电，用于采用雷达系统测量，并将从发射波和接收波产生的差频信号提供给信号处理器模块2。信号处理器模块2中的调制计数器11执行计数，并将计数值提供给数模(DA)转换器10，使DA转换器10产生三角波信号。DA转换器10将所提供的值转换成模拟电压信号，并将该模拟电压信号提供给RF模块中的压控振荡器(VCO)8，以对发射波实行频率调制。将来自VC08的振荡信号通过隔离器7、耦合器6和循环器5提供给主发射器4。将主发射器4布置在介质透镜3的焦平面上，或者在所述焦平面附近。介质透镜3发射从主发射器4发出的毫米波信号，作为尖锐波束。当从目标(比如车辆)来的反射信号通过介质透镜3入射到主发射器4上时，将接收信号通过循环器5提供给混合器9。混合器9收到接收信号和本地信号，其中本地信号是从耦合器6来的发射信号的一部分。接着，混合器9向信号处理器模块2中包含采样和保持电路的模数(AD)转换器12提供差频信号，作为中频信号，该差频信号的频率与接收信号和本地信号之间频率差相等。AD转换器12将差频信号转换成数字信息。数字信号处理器(DSP)13对AD转换器12提供的信息实行快速傅立叶变换(FFT)，以计算到目标的相对距离和目标的相对速度。
RF模块1中的参考数字16表示扫描单元，该扫描单元在介质透镜3的焦平面上，或者在平行于该焦平面的平面上水平移动主发射器4。在放置主发射器4的可移动部分与固定部分之间设置0dB耦合器。参考字母M表示驱动电动机，该驱动电动机比如在-10°到+10°范围内，以100ms为周期，执行波束扫描。
信号处理器块2中的微处理器单元4控制调制计数器11和扫描单元16。微处理器单元14以预定角度将波束导向扫描单元16，并设定计数周期，从而在扫描单元16保持静止时，使用与包含升频调制期间和降频调制期间的一个峰顶相对应的三角波来调制VCO 8。微处理器单元14提取由DSP 13计算并在升频调制期间出现在频谱中的波峰以及在降频调制期间出现在频谱中的波峰的波峰对。这种波峰对的提取称作配对。
图2示出发射信号的频率与接收信号的频率之间漂移的示例，所述漂移是由到目标的距离和目标的相对速度所引起的。在发射信号的升频调制期间，发射信号与接收信号之间的频率差称作上差拍(up-beat)频率fBU；在发射信号的降频调制期间，发射信号与接收信号之间的频率差称作下差拍(down-beat)频率fBD。发射信号的三角波与接收信号的三角波之间的时间轴上的漂移(时间差)，与从天线到目标的无线电波的往返时间相对应。发射信号的三角波与接收信号的三角波之间的频率轴上的漂移，与由相对于天线的目标相对速度引起的多普勒漂移量相对应。上差拍频率fBU和下差拍fBD的值根据时间差和多普勒漂移量而变化。相反地，确定上差拍频率fBU和下差拍fBD，以计算从雷达系统到目标的距离和相对于雷达系统的目标相对速度。
图3是表示图1所示DSP 13中的信号处理系统的方框图。按照第一实施例，对差频信号进行采样，将第一窗函数应用于采样的数据序列，并实行离散傅立叶变换，执行第一频率分析。同样地，将第二窗函数应用于采样的数据序列，并实行离散傅立叶变换，执行第二频率分析。最后，从第一和第二频谱中提取频谱峰值。
当要由FFT等产生差频信号的离散频谱时，将窗函数应用于采样的信号，以抑止信号不连续性的影响。
图4包括表示应用了窗函数的信号处理和该信号处理所产生的频谱示例曲线。图4(A)表示差频信号的时间波形。将图4(B)所示的预定窗函数应用于差频信号的数据序列，产生如图4(C)所示的包含预定数量的数据(比如1024个数据)的数据序列。对应用了窗函数的数据序列执行FFT，产生有如图4(D)所示的离散频谱。
参照图4(D)，白色圆圈代表离散频率上的信号强度(功率)。实线代表图4(B)所示的窗函数的连续谱。由于应用了窗函数的差频信号的频谱是由差频信号与窗函数的卷积产生的，所以频谱根据窗函数的谱沿频率轴的方向扩展，形成较宽的峰底。
图5表示第一实施例中所用两个窗函数的形状。第一窗函数具有海明窗(Hamming window)或汉宁窗(Hanning window)的形状，其中海明窗或汉宁窗具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅。第二窗函数具有布莱克曼-哈里斯窗(Blackman-Harris window)或凯塞窗(Kaiser window)(β＝20-100)的形状，其中布莱克曼-哈里斯窗或凯塞窗具有急剧衰减的振幅。
使用幅值以不同方式从采样周期中心向两侧缓慢衰减的两种窗函数，对具有调制失真的差频信号的频率分析产生有如图6所示的频谱。图6(A)示出目标接近雷达系统时的频谱。图6(B)示出目标远离雷达系统时的频谱。横轴代表频率(FFT bin)，纵轴代表信号强度。在图6(A)和6(B)所示的图中，(1)示出在应用第一窗函数时，频谱中出现的波峰形状，(2)示出在应用第二窗函数时，频谱中出现的波峰形状。
当目标接近雷达系统时，使用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减之幅值的第一窗函数，给出具有较窄带宽的波峰。相反，当目标远离雷达系统时，使用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减之幅值的第二窗函数，给出具有较宽带宽的波峰。
由于在带有调制失真时，在升频调制期间与降频调制期间的差频信号的变化量增加，所以带宽在目标远离雷达系统时变宽。
将要参照图7描述在上述情况下增加的变化量。图7(A)示出在三角调制波发生失真，并且目标接近雷达系统时，发射信号与接收信号的频率变化。图7(B)示出在升频调制期间与降频调制期间，图7(A)示例中的差频信号的频率变化。图7(C)示出在目标远离雷达系统时，发射信号与接收信号的频率变化。图7(D)示出在升频调制期间与降频调制期间，图7(C)示例中的差频信号的频率变化。参照图7(A)到7(D)，SS表示采样周期。
当在采样周期SS期间，差频信号的频率显著变化时，具有从采样周期SS的中心向两侧急剧衰减之幅值的第二窗函数，更加强调在采样周期中心的数据，而忽视在采样周期的两端附加的数据。因此，削弱了采样周期的差频信号的频率变化的影响，从而抑止频谱中出现的波峰带宽的扩展。
图8是示出在应用第一和第二窗函数时，在频谱中的各频率下各个波峰带宽的图。横轴代表频率(FFT bin)，纵轴代表3dB带宽(FFTbin)。当应用第一窗函数时，波峰带宽与频率成比例地扩展，即与从雷达系统到目标的距离成比例地扩展。相反，当应用第二窗函数时，无论频率大小，带宽的扩展几乎保持恒定。
在图8所示的示例中，使用第一窗函数，使在比39FFT bin更低频率下的带宽变窄，使用第二窗函数，使在比39FFT bin更高频率下的带宽变窄。
因此，当使用以上两种窗函数时，通过应用第一窗函数所产生的频谱适用于低于39FFT bin的频带，而通过应用第二窗函数所产生的频谱适用于高于39FFT bin的频带。
带宽如何随着频率的增大而增加，取决于所用的窗函数。例如图9所示，当使用β值为20或更大的凯塞窗时，与使用汉宁窗的情况相比，带宽随着频率增大的变化变得较小。随着凯塞窗的β值升高，带宽随着频率增大的变化变得更小。
图10包括表示通过执行以上参考图3所述的第一和第二频率分析所产生的频谱的示例曲线，其中，所说的频率分析是对于包含从离雷达系统的距离不同的三个目标来的反射信号的差频信号的分析。图10(A)示出在应用第一窗函数时，离散傅立叶变换的结果；图10(B)示出在应用第二窗函数时，离散傅立叶变换的结果。有如上面参照图8所描述的，在应用第一窗函数时，随着减小到目标的距离，使波峰的带宽变窄；而在应用第二窗函数时，无论距离如何变化，波峰的带宽几乎保持恒定。图10(A)所示频谱的数据适用于低于39FFT bin的频带，而图10(B)所示频谱的数据适用于高于39FFT bin的频带。
在图10(A)和10(B)所示的示例中，由于在较近范围上出现的波峰P1具有更窄的带宽，并且比较尖锐，所以能够以更高的精度测量距离和速度。由于在中间范围和较远范围上出现的波峰P2和P3分别具有相对较窄的频带，所以也能实现精确的测量。此外，第二窗函数的应用使频谱峰值尖锐，并保持在波峰两侧出现的旁瓣电平较低，其中所说的第二窗函数具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的幅值，并且具有更小功率的信号通过第二窗函数。因此，能够以更高的信噪比检测波峰，甚至可以容易地检测在较远范围上的弱反射信号。
以下将参照图11描述目标检测的过程。
图11(A)示出实行波束扫描和频率分析的过程。首先，初始化波束的方位角，对差频信号进行采样，并将预先确定的窗函数应用于采样的数据序列，以通过FFT产生离散频谱。在波束的方位角改变的同时，重复采样和频率分析，直到波束的方位角达到结束值。
图11(B)示出根据频谱检测目标的过程。首先，从以上述方式产生的频谱中提取任一波峰，以产生峰值频率。使升频调制期间的波峰与降频调制期间的波峰组合(配对)，其中，波峰是由相同的目标引起的。根据升频调制期间和降频调制期间的峰值频率，计算到目标的距离和目标的相对速度。方位角指示在采样数据时波束的方位。
最后，将以上述方式计算而与目标的位置和速度相关的信息输出到外部(到主系统)，并将其临时存储，以用作后续配对的参考信息。
现在将参照图12描述按照第二实施例的雷达系统的结构。
按照第一实施例，有如图3所示那样，在采样周期对差频信号进行采样，以产生预定数量的数据，并对采样的数据实行第一和第二频率分析。相反，在图12所示的示例中，对已采样的数据间隔抽取，并对间隔抽取的数据实行第一频率分析。具体地说，所述第一频率分析使用的采样数据的区段比所述第二频率分析中使用的采样数据的区段小。
如图10(A)和10(B)所示，由于应用第一窗函数时所产生的频谱使用较近范围(低频范围)，所以对更小区段数量的采样数据进行采样就是足够的。因此，对于间隔抽取的数据实行频谱分析，就使得能够减小所需的处理能力，从而实现用具有有限处理能力的DSP进行高速检测。
下面参照图13描述第三实施例的雷达系统。
在第一和第二实施例中虽然同时实行第一和第二频率分析，但是也可以按照分时的方式实行所述第一和第二频率分析。例如图13所示，可以在不同的时间，将第一窗函数应用于与采样的差频信号有关的数据，以实行离散傅立叶变换，其中，所述不同的时间是与将第二窗函数应用于与采样的差频信号有关的数据，以执行离散傅立叶变换的时间不同的时间。此外，只要将第一窗函数应用于频谱中的低频范围(较近范围)，而将第二窗函数应用于频谱中的高频范围(较远范围)，就可以根据所需频带选择地应用第一或第二窗函数。
换言之，以图11(A)所示的方式，通过按波束的方位角实行波束扫描，并在每一次改变波束方位角时检测目标，就能够充分地预测每一个目标的当前位置。因此，可以根据由最后检测或最后检测的前一检测产生的到目标的距离选择窗函数。例如，当预测到目标的距离比预定值短时，也就是在频谱中波峰出现在比预定频率低的频率范围中的情况下，应该应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的第一窗函数。相反，当预测到目标的距离比预定值长时，也就是在频谱中波峰出现在比预定频率高的频率范围中时，应该应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的第二窗函数。
以下参照图14描述在第四实施例的雷达系统中设定窗函数的过程。
将第四实施例应用于车载雷达系统，其中根据所属车辆的行驶速度切换窗函数。首先，输入与所属车辆的速度VS有关的数据。该数据是由车辆中设定的速度计产生的。如果所属车辆的速度VS低于预定阈值TVs，则应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的第一窗函数。如果所属车辆的速度VS高于预定阈值TVs，则应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的第二窗函数。
当所属车辆低速行驶时，应用第一窗函数，这改善了频谱中低频上的，也就是较近范围上的检测精度(距离和速度的分辨率)。相反，当所属车辆高速行驶时应用第二窗函数，这改善了频谱中高频上的，也就是较远范围上的检测精度。按照上述方式，可以将波束聚焦在根据实际行驶环境而设定的预定距离范围上，以在预定距离范围内检测目标。
现在将参照图15描述第五实施例的雷达系统中的窗函数的应用。
在第五实施例中，以一定的水平角度，将扫描波束定向在所属车辆前方，并根据波束的方位角是在相对于所属车辆前方的狭窄方位角范围S内，还是在方位角范围S的左或右侧的方位角范围L或R内，选择性地应用不同的窗函数。当波束的方位角在方位角范围S之内时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的第二窗函数。相反，当波束的方位角在方位角范围L或R之内时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的第一窗函数。
按照上述方式，在所属车辆前方，改善了较远范围处的目标(另一车辆)的检测精度，而在所属车辆前方的左或右侧的对角线方向上，改善了较近范围上的目标的检测精度。因此，譬如，能够可靠地检测改变车道，从侧方向插入到所属车辆前方的车辆。

Claims (5)

1.一种雷达系统，包括：
用以发射经频率调制的发射信号，并产生包含与频率差相对应的频率分量的差频信号的装置，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，而且所述发射信号是向该目标发射的；
频率分析装置，对所述差频信号实行采样，并将窗函数应用于所述采样数据，以产生离散频谱；
用以产生在频谱中出现波峰的峰值频率的装置，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及
目标检测装置，根据所述峰值频率检测目标，
其中，所述频率分析装置选择性地应用多种窗函数作为窗函数，这些窗函数的幅值按不同方式从采样周期中心向两侧衰减，以及
将具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减之幅值的窗函数应用于频谱中的第一频带，以产生频谱，并将具有从采样周期的中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数应用于频谱中的第二频带，以产生频谱；所述第二频带高于第一频带。
2.一种雷达系统，包括：
用以发射经频率调制的发射信号，并产生包含与频率差相对应之频率分量的差频信号的装置，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，而且所述发射信号是向该目标发射的；
频率分析装置，对所述差频信号进行采样，并将窗函数应用于所述采样数据，以产生离散频谱；
用以产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及
目标检测装置，根据所述峰值频率检测目标，
其中，所述频率分析装置选择性地应用多种窗函数作为窗函数，这些窗函数的幅值以不同方式从采样周期中心向两侧衰减，以及
当预测波峰出现在由频率分析所产生的频谱中的第一频带时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减之幅值的窗函数，而当预测波峰出现在由频率分析产生的频谱中的第二频带时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减之幅值的窗函数；所述第二频带高于第一频带。
3.根据权利要求2所述的雷达系统，其中，
重复由所述目标检测装置进行的目标检测，并根据在最后检测，或者最后检测的前一检测中计算的到目标的距离，选择性地应用窗函数，这些窗函数的值幅以不同方式从采样周期中心向两侧衰减。
4.一种安装在车辆内的车载雷达系统，包括：
用以发射经频率调制的发射信号，并产生包含与频率差相对应之频率分量的差频信号的装置，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，而且所述发射信号是向该目标发射的；
频率分析装置，对所述差频信号进行采样，并将窗函数应用于所述采样数据，以产生离散频谱；
用以产生在频谱中出现的波峰的峰值频率的装置，所述波峰的出现是由反射信号引起的；以及
目标检测装置，根据所述峰值频率检测目标；
其中，所述频率分析装置选择性地应用多种窗函数作为窗函数，这些窗函数的幅值以不同方式从采样周期中心向两侧衰减，以及
当车辆本身低速行驶时，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减的振幅的窗函数；而当车辆本身高速行驶时，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减的振幅的窗函数。
5.一种安装在车辆内的车载雷达系统，包括：
用以发射经频率调制的发射信号，并产生包含与频率差相对应之频率分量的差频信号的装置，所述频率差是发射信号与来自目标的反射信号之间的频率差，而且所述发射信号是向该目标发射的；
频率分析装置，对所述差频信号进行采样，并将窗函数应用于所述采样数据，以产生离散频谱；
用以产生在频谱中出现的波峰的峰值频率，所述波峰的出现是由反射信号引起的装置；以及
目标检测装置，根据所述峰值频率检测目标；
其中，所述频率分析装置选择性地应用多种窗函数作为窗函数，这些窗函数的幅值以不同方式从采样周期中心向两侧衰减，以及
所述雷达系统具有将扫描波束定向到车辆前方的水平角度的能力，在具有相对于车辆本身前方的较大扫描角度的范围中，应用具有从采样周期中心向两侧缓慢衰减之幅值的窗函数，在具有相对于车辆本身前方的较小扫描角度的范围中，应用具有从采样周期中心向两侧急剧衰减之幅值的窗函数。
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