CN101639533B - 具有非均匀间隔天线阵列的雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有非均匀间隔天线阵列的雷达。在具有非均匀间隔天线阵列的雷达中，提取器对到所述天线阵列的回波到达的数量进行估计。设定器将与所提取的多个峰相对应的多个方位角设定为比所述回波到达的数量多预设数的多个测试方位角。确定器确定分别与所述测试方位角相对应的导向矢量之间的相关水平。选择器基于所确定的所述导向矢量之间的相关水平来从所述测试方位角中选择作为功率估计目标的方位角。第一估计器对来自各个功率估计目标的接收功率水平进行估计。第二估计器基于所估计的来自各个功率估计目标的接收功率水平来从所述功率估计目标中估计目标的方位角。所估计的来自该方位角的接收功率水平等于或大于预设阈值水平。

Description

具有非均匀间隔天线阵列的雷达
技术领域
本发明涉及用于发射无线电波、接收从目标反射的回波、并基于所接收到的回波来对目标的方向的方位角进行估计的雷达。 
背景技术
雷达广泛地用于机动车辆。具体地说，安装在机动车辆中的这样的雷达进行工作以从发射天线发出无线电波，并利用接收天线阵列来接收从目标反射的回波。接收天线阵列由阵列形式的多个天线组成。 
雷达进行工作以对所接收到的回波进行分析，以由此对到各目标的距离、各目标相对于该雷达的方位角方向、及/或各目标与机动车辆之间的相对速度进行估计。 
具体地说，雷达基于各个回波到达与相对应的发射无线电波之间的时间差(延迟)来对到各目标的距离进行估计。雷达还基于各个回波相对于相对应的发射无线电波的多普勒频移来对各目标与该雷达之间的相对速度进行估计。 
另外，雷达基于由天线阵列中的天线单元所接收到的回波之间的相位差来对各目标的方向的方位角进行估计；回波之间的这些相位差取决于它们的到达方向。 
经常使用的是Music(多信号分类)法，该方法是用于使用接收天线阵列来对目标的方向的方位角进行估计的各种方法中的一种方法。例如，在日本专利申请第2006-047282号公报及第2000-121716号公报中以及在Toshiyuki NAKAZAWA等人的“Estimating Angle of Arrival withNon-uniformly Spaced Array”(IEICE Transactions on Information andSystems，“Vol.J83-B”，“No.6”，“pp.845-851”)中公开了Music法。下文中将文献“Estimating Angle of Arrival with Non-uniformly Spaced Array”称作“非专利文献”。 
下文中将描述Music法的概要，其中，假定天线阵列由按线性阵列 排列的K个天线组成。例如，图1中的标号19表示这样的天线阵列。 
基于由K个天线所接收到的到达回波的K个天线中的每个天线的信号定义如下式(1)的接收矢量X，并且根据式(1)而导出如下式(2)所表示的、具有K行及K列的自相关矩阵Rxx： 
X(i)＝[x1(i)，x2(i)，...，xK(i)]T   (1) 
Rxx = 1 L Σ i = 1 L X ( i ) X H ( i ) - - - ( 2 )
其中，T表示矢量的转置，H表示复共轭的转置，作为接收矢量X(i)的元素的xk(i)(k＝1，2，...，K)表示第k个天线在时间i接收到的信号的值，L表示接收矢量X(i)的快照(样本)的数量。 
具体地说，自相关矩阵Rxx是根据接收矢量xk(i)的L个快照而导出的。 
其后，获得自相关矩阵Rxx的、满足式“λ1≥λ2≥...≥λK”的K个特征值λ1、λ2、...、λK。根据下式(2a)来对到达回波的数量M进行估计： 
λ1≥λ2≥...≥λM＞λth≥λM+1＝...＝λK    (2a) 
其中，λth表示与热噪声功率σ2相对应的阈值。注意，热噪声功率σ2的真实值并不清楚，因此，可以使用阈值λth作为热噪声功率σ2。可以使用特征值λM+1、λM+2、...、λM+K的平均值来替代阈值λth。 
另外，对与(K-M)个特征值λM+1、λM+2、...、λK相对应的(K-M)个特征矢量eM+1、eM+2、...、eK进行计算。下文中将(K-M)个特征矢量eM+1、eM+2、...、eK称作“噪声特征矢量EN”(参见下式(3))： 
EN＝(eM+1，eM+2，...，eK)    (3) 
在将相对于方位角参数θ的天线阵列的复响应矢量定义为导向矢量a(θ)时，建立下式(3a)： 
aH(θ)EN＝0   (3a) 
注意，方位角参数θ表示到达回波相对于与天线阵列的接收表面相正交的方向的入射角。 
式(3a)表示，在导向矢量a(θ)指向到达回波的方位角时，噪声特征 矢量EN与导向矢量a(θ)相正交。 
根据式(3a)，导出由下式(4)所给出的、被定义为“性能函数PMN”的MUSIC谱： 
P MN = 1 Σ t = M + 1 K | e t H a ( θ ) | 2 × a H ( θ ) a ( θ ) - - - ( 4 )
= a H ( θ ) a ( θ ) a H ( θ ) E N E N H a ( θ )
由式(4)所定义的MUSIC谱表明，在方位角参数θ的相对应的方位角与到达回波的方位角相一致时，MUSIC的尖峰出现。 
因此，对MUSIC谱中的峰的提取获得到达无线电波的估计方位角θ1、...、θM(即，引起回波的目标的估计方位角)。 
注意，除了由回波所引起的峰以外，所提取的峰还可能包括由噪声分量导致的峰。 
因此，为了高准确度地估计目标的方向的方位角，将从MUSIC谱中提取的、到达回波的估计方位角θ1、...、θM设定为功率估计目标，并且其后，对功率估计目标θ1、...、θM的接收功率水平P1、...、PM进行计算。 
将功率估计目标θ1、...、θM中的、其接收功率水平等于或大于阈值功率水平Pth的至少一个功率估计目标估计作为至少一个真实目标的方位角。噪声分量的方向的接收功率水平低。为此，将功率估计目标θ1、...、θM中的、其接收功率水平等于或大于阈值功率水平Pth的至少一个功率估计目标估计作为至少一个目标的方位角，减少了由噪声分量导致的、对目标方位角的不正确的估计。 
具体地说，将根据下列步骤来进行对功率估计目标θ1、...、θM的接收功率水平P1、...、PM的估计。 
首先，生成基于与功率估计目标θ1、...、θM相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)的导向矩阵A(参见下式(5))： 
A＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)]   (5) 
基于导向矩阵A，计算由下式(6)所表示的矩阵S： 
S＝(AHA)-1AH(Rxx-σ2I)A(AHA)-1    (6) 
其中，I表示单位矩阵，σ2表示热噪声功率。 
根据式(6)中的m个对角分量，导出功率估计目标θm(m＝1，2，...，M)的接收功率水平Pm(参见下式(7))： 
[P1，P2，...，PM-1，PM]＝diag(S)    (7) 
其中，diag(f)表示给定的矩阵f的对角分量。 
如上所述，将功率估计目标θ1、...、θM中的、其接收功率水平等于或大于阈值功率水平Pth的至少一个功率估计目标估计作为至少一个真实目标的方位角。 
基于MUSIC法对目标方位角的估计通常使用由多个均匀间隔天线组成的接收天线阵列；下文中将这种类型的天线阵列称作“均匀间隔天线阵列”。 
在使用上述MUSIC法的均匀间隔天线阵列中，由相邻的天线所接收到的实际到达回波之间的相位差2nπ(n为整数)周期性地引起栅瓣。 
即，指示实际到达回波相对于均匀间隔天线阵列的给定方位角的导向矢量所跨的空间包含指示所生成的栅瓣的方位角的导向矢量。 
因此，必须确定均匀间隔天线阵列的扫描方位角范围以防止检测到栅瓣；下文中还将该扫描方位角范围称作“视场(FOV)”。换言之，必须使均匀间隔天线阵列中的相邻天线之间的间隔均匀地变窄。使天线阵列间隔变窄会使均匀间隔天线阵列的FOV变宽。 
然而，由于均匀间隔天线阵列的方位角分辨率是由其孔径的长度来确定的，因此要在宽FOV的情况下保持均匀间隔天线阵列的高方位角分辨率会造成天线数量的增加；这导致均匀间隔天线阵列的成本增加。 
另外，由于变窄使天线的数量及天线之间的相互耦合增加，因此难以使均匀间隔天线阵列中的相邻天线之间的间隔变窄。 
鉴于前述问题，非专利文献公开了由多个非均匀间隔天线组成的非均匀间隔天线阵列。对非均匀间隔天线阵列中的相邻天线之间的非均匀间隔的适当设定使得能够确定在估计数量的到达回波情况下所要求的FOV内的给定方位角的导向矢量是否包含在指示实际到达回波的给定方位角的导向矢量所跨的空间中。 
与上述均匀间隔天线阵列相比，使用MUSIC法的、具有多个适当的非等间隔天线的非均匀间隔天线阵列使其FOV增大得更多。 
具体地说，非专利文献关注于与给定方位角θ1、...、θM相对应的导向矢量A{a(θ1)，...，a(θM)}与所要求的FOV内的给定导向矢量a(θS)之间的线性无关性。在实际到达回波的数量等于或小于M时保证导向矢量A{a(θ1)，...，a(θM)}与导向矢量a(θS)之间的线性无关性，能保证导向矢量a(θS)不包含在指示实际到达回波的方位角的导向矢量所跨的空间中。 
在到达方位角导向矢量A{a(θ1)，...，a(θM)}与给定导向矢量a(θS)之间的线性无关性变低时，给定导向矢量a(θS)由下式(7a)来表示： 
a ( θ S ) = Σ m = 1 M c m a ( θ m ) + r - - - ( 7 a )
其中，r表示给定矢量(|r|≠0，|r|＜＜1)，cm为给定复数。 
到达方位角导向矢量A{a(θ1)，...，a(θM)}与给定导向矢量a(θS)之间的线性无关性的减小可以使MUSIC谱中的峰出现在与导向矢量a(θS)相对应的方位角θS。 
注意，在本说明书中，下文中将MUSIC谱中的、既非由噪声导致又非由基于发射无线电波的到达回波引起的不定性峰称作“非期望峰”。与此相反的是，下文中将由基于发射无线电波的到达回波引起的峰称作“期望峰”。 
另外，式(6)中的矢量r的L2范数(由 来表示)比预设值低的事实意味着到达方位角导向矢量与给定导向矢量之间的线性无关性弱(低)。相似的是，式(6)中的矢量r的L2范数比预设值高的事实意味着到达方位角导向矢量与给定导向矢量之间的线性无关性强(高)。 
更具体地说，在装有这种非均匀间隔天线阵列的雷达中，不仅出现期望峰，而且出现由噪声导致的峰及非期望峰。在这些雷达中，将到达回波的数量M设计成以与由装有均匀间隔天线阵列的雷达所获得的准确度相同的准确度对其进行估计，而与到达方位角导向矢量与给定导向矢量之间的线性无关性无关。 
因此，在这些装有非均匀间隔天线阵列的雷达中，在从MUSIC谱中选择与M个到达回波相对应的功率估计目标的方位角时，可能未选择与期望峰相对应的方位角，而错误地选择与非期望峰相对应的那些方位角。 
在如上所述地计算与非期望峰相对应的功率估计目标的接收功率水平时，由于到达方位角导向矢量与给定导向矢量之间的线性无关性弱，因此所计算出的接收功率水平可能很高。 
为此，与由噪声导致的峰相对应的功率估计目标的接收功率水平不同的是，对非期望峰所对应的功率估计目标的接收功率水平与阈值功率水平Pth之间的比较不能将与非期望峰相对应的功率估计目标去除。这导致可能将不存在目标的方位角错误地估计作为真实目标的方位角。 
例如，假定获得了图17A中所例示的、非均匀天线阵列的接收信号的MUSIC谱。该MUSIC谱具有与三个方位角θ1、θ2及θ3相对应的三个峰。 
在这一假定中，在MUSIC谱中不包含非期望峰并且方位角θ3处的峰是由噪声导致时，对与三个方位角θ1、θ2及θ3相对应的接收功率水平P1、P2及P3的估计使得能够将由噪声导致的方位角θ3与真实目标的方位角θ1及θ2明确地分开。这是因为，基于阈值功率水平Pth而将接收功率水平P3与接收功率水平P1及P2明显地区分开(参见图17B)。 
与此相反的是，在MUSIC谱中包含方位角θ3处的一个非期望峰时，即使对与三个方位角θ1、θ2及θ3相对应的接收功率水平P1、P2及P3进行估计，也难以将与非期望峰相对应的方位角θ3与真实目标的方位角θ1及θ2分开。这是因为，在接收功率水平P1至P3之间没有明显的差异(参见图17C)。 
总之，装有非均匀间隔天线阵列来替代均匀间隔天线阵列的常规雷达可能增加由非期望峰导致的、对目标方位角的错误估计的概率，因此使对目标方位角的估计准确度劣化。 
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一方面的目的是提供一种具有非均匀间隔天线阵列的雷达；这些雷达适合于在减少非期望峰的影响的同时高准确度地估计目标的方位角。 
根据本发明的一方面，提供了一种用于经由发射天线来发射无线电波的雷达。所述雷达包括由以非均匀间距排列的多个天线组成的天线阵列。所述天线阵列进行工作以接收基于所发射的无线电波而从目标反射的回波，以使得所述多个天线中的每个天线获得接收信号。所述雷达包括：相关矩阵生成器，其进行工作以基于所述多个天线的接收信号来生成所述接收信号的自相关矩阵。所述雷达包括：特征值计算器，其进行工作以计算所述自相关矩阵的多个特征值；以及提取器，其进行工作以基于所述自相关矩阵的所述多个特征值来对到所述天线阵列的回波到达的数量进行估计。所述提取器进行工作以从分别与所述多个特征值相对应的多个特征矢量中提取与噪声分量相对应的至少一个特征矢量。所述雷达包括：谱计算器，其进行工作以基于所述至少一个特征矢量来计算MUSIC谱；以及测试方位角设定器，其进行工作以从所述MUSIC谱中提取多个峰。所述测试方位角设定器进行工作以将与所提取的多个峰相对应的多个方位角设定为多个测试方位角。所述测试方位角的数量比所述回波到达的数量多预设数。所述雷达包括：确定器，其进行工作以确定分别与所述多个测试方位角相对应的多个导向矢量之间的相关水平。所述雷达包括：功率估计目标选择器，其进行工作以基于所确定的所述多个导向矢量之间的相关水平来从所述多个测试方位角中选择多个方位角作为功率估计目标。所述雷达包括：第一估计器，其进行工作以对来自所述功率估计目标中的每个功率估计目标的接收功率水平进行估计。所述雷达包括：第二估计器，其进行工作以基于所估计的、来自所述功率估计目标中的每个功率估计目标的接收功率水平，来从所述功率估计目标中估计所述目标的方位角，与由所述第二估计器估计的方位角相对应的所估计的接收功率水平等于或大于预设阈值水平。
附图说明
根据参照附图对实施例的以下描述，本发明的其他目的及方面将变得清楚，在附图中： 
图1是示意性地例示根据本发明第一实施例的雷达的结构的示例的框图； 
图2是示意性地例示图1中所例示的天线阵列及接收开关的结构的示例的电路图； 
图3中的一个图例示了根据第一实施例的发射信号及回波信号随时间的改变，另一图例示了根据第一实施例的差拍信号随时间的改变； 
图4A是示意性地例示根据第一实施例的、两个目标相对于其中安装有雷达的机动车辆的方位角的图； 
图4B是示意性地例示在由雷达所获得的MUSIC谱中在图4A中所例示的两个目标的方位角处出现的尖峰的图； 
图5是示意性地例示根据第一实施例的、要由图1中所例示的信号处理器来执行的目标方位角估计例程的一部分的流程图； 
图6是示意性地例示根据第一实施例的、要由信号处理器来执行的目标方位角估计例程的其余部分的流程图； 
图7是示意性地例示根据第一实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图8A是示意性地例示要在根据第一实施例的目标方位角估计例程中调用的阈值功率水平修正子例程的流程图； 
图8B是示意性地例示根据第一实施例的、安装在信号处理器中的阈值修正表的结构的示例的图； 
图8C是示意性地例示根据第一实施例的、在雷达与表生成器之间传送阈值修正表的框图； 
图9A是示意性地例示要由图8C中所例示的表生成器来执行的阈值修正表生成例程的流程图； 
图9B是示意性地例示根据第一实施例的、在图9A中的步骤S520中所计算出的概率密度分布的示例的图； 
图10A是示意性地例示根据本发明第二实施例的、安装在信号处理器中的阈值修正表的结构的示例的图； 
图10B是示意性地例示根据第二实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的阈值功率水平修正子例程的流程图； 
图11是示意性地例示要由其中所例示的表生成器来执行的阈值修正表生成例程的流程图； 
图12A是示意性地例示根据本发明第三实施例的、安装在信号处理器中的评价水平表的结构的示例的图； 
图12B是示意性地例示根据第三实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图13是示意性地例示要由其中所例示的表生成器来执行的阈值修正表生成例程的流程图； 
图14是示意性地例示根据本发明第四实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图15A是示意性地例示根据本发明第五实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图15B是示意性地例示根据本发明第五实施例的变型例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图16A是示意性地例示根据本发明第六实施例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图16B是示意性地例示根据本发明第六实施例的变型例的、要在目标方位角估计例程中调用的相关性确定子例程的流程图； 
图17A是示意性地例示由常规雷达所获得的MUSIC谱中出现的三个尖峰的图； 
图17B是示意性地例示与两个期望峰及由噪声引起的一个峰相对应的、常规雷达的接收功率水平的图；以及 
图17C是示意性地例示与两个期望峰及一个非期望峰相对应的、常规雷达的接收功率水平的图。 
具体实施方式
下文中将参照附图来描述本发明的实施例。在附图中，利用相同的参考字符来表示相同的对应组件。 
第一实施例 
参照图1，例示了根据本发明第一实施例的雷达1。在第一实施例中，雷达1安装在机动车辆中，并且例如安装在机动车辆的前端上。 
雷达1被设计为FMCW(调频连续波)雷达。具体地说，雷达1设置有振荡器11、放大器13、分配器15、发射天线17及接收天线阵列19。 
振荡器11进行工作以基于三角调制电压信号来生成毫米波高频信号；该毫米波高频信号的频率在预设频率范围ΔF内以预设调制周期Cm随时间沿正向(上啁啾)及负向(下啁啾)线性地改变。 
放大器13进行工作以将由振荡器11所生成的毫米波高频信号放大。 
分配器15进行工作以将经放大器13放大的毫米波高频信号分配成正 啁啾及负啁啾发射信号Ss(参见图3)及本地信号L。 
发射天线17进行工作以基于正啁啾及负啁啾发射信号Ss来在机动车辆的前方辐射正啁啾及负啁啾毫米波无线电波。 
接收天线阵列(简称为“天线阵列”)19由K个天线(K个通道；K为等于或大于2的整数)组成，并且进行工作以利用其接收表面来对基于发射无线电波而从机动车辆的前方的目标反射的回波进行接收。 
雷达1还设置有接收开关21、放大器23、混频器25、滤波器27及A/D(模拟数字)转换器29及信号处理器(处理器)30。 
接收开关21进行工作以选择K个天线中的任一天线，并将所选择的天线发送来的回波信号Sr提供给发大器23；这个回波信号Sr是基于由所选择的天线所接收到的回波而生成的。 
放大器23进行工作以将从所选择的天线提供的回波信号Sr放大。 
混频器25进行工作以将回波信号Sr与所分配的本地信号L相混合，以由此生成其频率与回波信号Sr与相对应的发射信号Ss之间的频差相对应的差拍信号BT。 
滤波器27进行工作以将差拍信号BT中所包含的非期望信号分量去除。 
A/D转换器29进行工作以对经放大并经滤波的差拍信号BT进行采样，以由此将经放大并经滤波的差拍信号BT转换成数字信号，并将所生成的数字数据输出给信号处理器30。 
信号处理器30例如由具有存储器单元30a的微计算机构成，并且以可通信的方式连接到振荡器11及安装在机动车辆中的外部巡航控制ECU40。 
存储器单元30a由安装在信号处理器30中的至少一个易失性存储器及至少一个可移动非易失性存储器组成。在存储器单元30a中的至少一个非易失性存储器中，存储有阈值修正表TA。可以将阈值修正表TA的信息以程序的形式存储在存储器单元30a中的至少一个非易失性存储器中。下文中将对阈值修正表TA中所存储的信息进行描述。 
信号处理器30进行工作以使振荡器11开始信号生成操作，并使振荡器11停止这些操作。 
信号处理器30被编程成使差拍信号BT的采样数字数据经受预定的 信号处理，以由此获得例如包括到各目标的距离、各目标相对于雷达的方位角、各目标与机动车辆之间的相对速度等的目标信息。信号处理器30还被编程成将所获得的信息发送给巡航控制ECU 40。 
天线阵列19被设计成使得K个天线AN_1、AN_2、...、AN_K按非均匀间距的线性阵列排列。K个天线AN_1、AN_2、..、AN_K中的任一天线由AN_i来表示。下标i表示1、2、3、...、K中的任一个。 
参照图2，天线阵列19被设计成使得在第i个单元AN_i与第(i+1)个单元AN_i+1之间的间隔由d[i]来表示时，间隔d[1]、d[2]、...、d[K-1]中的至少一个间隔与间隔d[1]、d[2]、...、d[K-1]中的另一间隔不同。注意，天线阵列19的设计允许间隔d[1]、d[2]、...、d[K-1]中的仅一个间隔与其余间隔中的各个间隔都不相同，也允许间隔d[1]、d[2]、...、d[K-1]中的所有的间隔互不相同。 
对于雷达1的结构，被信号处理器30激活的振荡器11生成毫米波高频信号。由振荡器11所生成的高频信号经放大器13放大，其后被输入给分配器15。分配器15对该高频信号进行分配，以使得生成正啁啾及负啁啾发射信号Ss及本地信号L。发射天线17在机动车辆的前方发射正啁啾及负啁啾发射信号Ss作为正啁啾及负啁啾毫米波无线电波。 
基于发射无线电波而由各目标反射的回波返回到雷达1，并由天线阵列19中的各个天线来接收。将基于相对应的接收回波的回波信号Sr从各个天线输出给接收开关21。 
接收开关21从自天线AN_1、AN_2、...、AN_K发送来的并由接收开关21所接收到的回波信号Sr中选择从第i个接收单元AN_i发送来的回波信号Sr，以将其输入给放大器23。将经放大器23放大的、所选择的回波信号Sr提供给混频器25。 
将被输入给混频器25的、所选择的回波信号Sr与所分配的本地信号L相混合，以使得生成基于回波信号Sr与相对应的发射信号Ss之间的频差的差拍信号BT(参见图3)。在滤波器27将非期望信号分量从其中去除之后，A/D转换器29将差拍信号BT采样为数字数据，并且其后，将采样数字数据输入给信号处理器30。 
接收开关21切换对天线AN_1、AN_2、...、AN_K中的任一天线的选择，以使得在发射无线电波的一个调制周期内对天线AN_1、AN_2、...、AN_K中的各个天线进行预设次数的选择。A/D转换器29与接收天线21 对天线单元选择的每个切换定时相同步地对差拍信号BT进行采样。 
因此，天线阵列19中的各个通道(天线)的差拍信号BT的各个周期的采样数据被采集，以将其存储在信号处理器30中。 
信号处理器30被编程成对天线阵列19中的各个通道的差拍信号BT的各个周期(上升部分及下降部分)的采样数据进行分析。例如，信号处理器30被编程成基于天线阵列19中的各个通道的差拍信号BT的各个周期(上升部分及下降部分)的采样数据来进行快速傅立叶变换(FFT)。这基于分析的结果而获得目标信息。 
例如，目标信息包括：到各目标的距离，各目标相对于雷达的方位角，各目标与机动车辆之间的相对速度等。信号处理器30还被编程成将所获得的信息发送给巡航控制ECU 40。 
具体地说，在接收天线19接收到由基于发射信号Ss而从发射天线17发射的无线电波引起的回波时，基于所接收到的回波的回波信号Sr被延迟时间Tr(参见图3中的虚线)。将延迟时间Tr定义为在发射无线电波与接收相对应的回波之间所经过的时间；该延迟时间Tr取决于相对应的目标的距离。 
另外，将回波信号Sr上频移或下频移频率fd；这个频率(多普勒频率)fd随着相对应的目标与机动车辆(雷达1)之间的相对速度的改变而改变。 
即，信号处理器30被编程成基于各个通道的差拍信号BT的各个周期中所包含的延迟时间Tr及多普勒频率fd来对到相对应的目标的距离及相对应的目标与机动车辆之间的相对速度进行估计。 
信号处理器30还被编程成基于MUSIC法来对目标的方向相对于与天线阵列19的接收表面相正交的方向所对应的、机动车辆的驾驶方向D1(参见图4A)的方位角进行估计。 
如上所述，MUSIC法被设计成基于天线AN_1、AN_2、...、AN_K之间的相位差来对回波到达的方向进行估计。 
例如，假定两个目标(前面的车辆)PV1及PV2在其中安装有雷达1的行驶中的机动车辆的前方行驶(参见图4A)；该机动车辆由MV来例示。在该假定中，基于A/D转换器29对差拍信号BT的采样数据而计算出的MUSIC谱表明，在方位角参数θ的相对应的方位角与前面的车辆PV1及PV2相对于该机动车辆的驾驶方向的方位角相一致时会出现该 MUSIC谱的尖峰(参见图4B)。 
根据第一实施例的信号处理器30被编程成： 
对与MUSIC谱中的峰相对应的估计方位角的接收功率水平进行估计；并且 
在估计接收功率水平中的至少一个估计接收功率水平等于或大于阈值功率水平Pth时，将与估计接收功率水平中的所述至少一个估计接收功率水平相对应的至少一个估计方位角估计作为至少一个目标的方位角。 
由于接收天线19被设计成使得K个天线AN_1、AN_2、...、AN_K按非均匀间距的线性阵列排列，因此MUSIC谱具有三种类型的峰：由到达回波引起的第一类型的峰(期望峰)，由噪声分量导致的第二类型的峰，以及除了第一类型的峰及第二类型的峰以外的第三类型的峰(非期望峰)。 
因此，将根据第一实施例的信号处理器30具体地编程成执行图5及图6中所例示的目标方位角估计例程，以由此在减少非期望峰的不利影响的同时对至少一个目标的方位角进行估计。例如，将信号处理器30编程成每当输入各个通道的差拍信号BT的预设周期数的采样数据(快照)以将其存储在信号处理器30中时开始目标方位角估计例程。 
在目标方位角估计例程开始时，在步骤S110中，信号处理器30根据上述式(1)及式(2)，例如使用上述FFT来生成具有K行及K列的自相关矩阵Rxx。 
注意，基于所接收到的到达回波的、K个天线AN_1、AN_2、...、AN_K中的每个天线的信号由此定义如上式(1)的接收矢量X。作为接收矢量X(i)的元素的xk(i)(k＝1，2，...，K)表示第k个天线在时间i接收到的信号的值；该第k个天线是基于相对应的差拍信号BT的采样数据来指定的。L表示接收矢量X(i)的快照的数量。 
其后，在步骤S120中，信号处理器30计算自相关矩阵Rxx的满足式“λ1≥λ2≥...≥λK”的K个特征值λ1、λ2、...、λK。接下来，在步骤S130中，信号处理器30将K个特征值λ1、λ2、...、λK中的比与上述热噪声功率σ2相对应的阈值λth大的特征值的数量估计作为回波到达的数量M。 
即，在步骤S130中，估计与比阈值λth大的特征值λ1、λ2、...、λM的数量相对应的回波到达的数量M。 
在估计出回波到达的数量M之后，在步骤S140中，信号处理器30通过在下式中将预设数α加到回波到达的数量M上来设定要从MUSIC谱中提取作为测试方位角的方位角的数量n： 
n＝M+α 
在完成步骤S140中的操作之后，在步骤S150中，信号处理器30计算与等于或小于阈值λth的(K-M)个特征值λM+1、λM+2、...、λK相对应的(K-M)个特征矢量eM+1、eM+2、...、eK。将(K-M)个特征矢量eM+1、eM+2、...、eK定义为噪声分量的“噪声特征矢量EN”(参见图3)，噪声特征矢量EN的(K-M)个特征值λM+1、λM+2、...、λK等于或小于热噪声功率σ2。 
在步骤S160中，根据噪声特征矢量EN与被定义为导向矢量a(θ)的、天线阵列19相对于方位角参数θ的复响应矢量之间的关系(参见式(3))，信号处理器30导出由上述式(4)所给出的、被定义为性能函数PMN的MUSIC谱。 
接下来，在步骤S170中，信号处理器30从MUSIC谱中提取一个峰，使得与所提取的一个峰相对应的方位角θ1在与MUSIC谱中的所有的峰相对应的所有的方位角中为最大，并且按值的降序来从MUSIC谱中顺序地提取(n-1)个峰。在步骤S170中，基于所提取的n个峰，信号处理器30获得与一个最大峰相对应的方位角以及分别与顺序地提取的峰相对应的(n-1)个方位角θ2、...、θn。 
在步骤S170中，信号处理器30将所获得的n个方位角θ1、...、θn设定为测试方位角。 
接下来，在步骤S180中，信号处理器30在测试方位角θ1、...、θn之间执行相关性确定子例程。 
例如，在步骤S180中，信号处理器30确定与测试方位角θ1、...、θn相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平是高还是低。基于该确定，信号处理器30确定测试方位角θ1、...、θn中的判据方位角θM+1、...、θn是否包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角。下文中将详细地描述步骤S180中的相关性确定。 
在确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高(步骤S180中的“是”)时，信号处理器30前进到步骤S210。否则(步骤S180中的“否”)，信号处理器30前进到步骤S200。 
在步骤S200中，信号处理器30确定测试方位角θ1、...、θn中的判据方位角θM+1、...、θn中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率低。 
因此，在步骤S205中，信号处理器30将功率估计目标的数量M’设定成使得功率估计目标的数量M’与在步骤S130中所估计的回波到达的数量M相一致。在步骤S205中，信号处理器30还将阈值功率水平Pth设定成在天线阵列19的设计阶段中已被确定的基本水平Pth0，并前进到步骤S220。 
在步骤S210中，信号处理器30确定测试方位角θ1、...、θn中的判据方位角θM+1、...、θn中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率高。因此，在步骤S215中，信号处理器30将功率估计目标的数量M’设定成使得功率估计目标的数量M’与在步骤S140中所设定的测试方位角的数量n相一致。在步骤S215中，信号处理器30还执行阈值功率水平修正子例程，以由此将阈值功率水平Pth设定成与基本水平Pth0不同的水平，并前进到步骤S220。 
例如，在步骤S215中，信号处理器30将与对导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关性的线性无关性的评价水平相对应的水平确定为阈值功率水平Pth；在步骤S180中已获得该评价水平。下文中将详细地描述步骤S215中的阈值功率水平修正子例程。 
在完成步骤S205或步骤S215之后，在步骤S220中，信号处理器30从测试方位角θ1、...、θn中自MUSIC谱中的最大峰起按其相对应的峰的降序来顺序地选择M’个方位角θ1、...、θM’。在步骤S220中，信号处理器30将所选择的M’个方位角θ1、...、θM’设定为功率估计目标。 
接下来，在步骤S230中，信号处理器30按照下列步骤，根据功率估计目标θ1、...、θM’来估计接收功率水平P1、...、PM’。 
首先，信号处理器30根据下式(14)来生成基于与功率估计目标θ1、...、θM’相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θM’)的导向矩阵A： 
A＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM′-1)，a(θM′)]   (8) 
基于导向矩阵A，信号处理器30根据上述式(6)来计算矩阵S。 
根据式(6)中的m个对角分量，信号处理器30根据下式(9)来导出功率估计目标θm(m＝1，2，...，M’)的接收功率水平Pm： 
[P1，P2，...，PM′-1，PM′]＝diag(S)   (9) 
其中，diag(f)表示给定矩阵f的对角分量。 
在完成根据功率估计目标θ1、...、θM’对接收功率水平P1、P2、...、PM’-1、PM’的计算之后，信号处理器30前进到步骤S240。在步骤S240中，信号处理器30将接收功率水平P1、P2、...、PM’-1、PM’中的各个接收功率水平与在步骤S205或步骤S215中设定的阈值功率水平Pth相比较。 
在步骤S240中，基于比较的结果，信号处理器30将功率估计目标θ1、...、θM’中的其接收功率水平等于或大于阈值功率水平Pth的至少一个功率估计目标估计作为至少一个真实目标的方位角。 
信号处理器30基于各个通道的差拍信号BT的每个周期中所包含的延迟时间Tr及多普勒频率fd来对到至少一个真实目标的距离及至少一个真实目标与机动车辆之间的相对速度进行估计。 
在步骤S240中，信号处理器30将指示至少一个真实目标的距离及至少一个真实目标与机动车辆之间的相对速度的信息以及指示至少一个真实目标的估计方位角的信息发送给巡航控制ECU 40。其后，信号处理器30终止目标方位角估计例程。 
接下来，下文中将参照图7来对由信号处理器30所执行的相关性确定子例程进行描述。 
在主例程中的步骤S180中所调用的相关性确定子例程开始时，在步骤S310中，信号处理器30从测试方位角θ1、...、θn中按MUSIC谱中的其相对应的峰的降序来顺序地选择M个方位角θ1、...、θM；该M个方位角θ1、...、θM与M个回波到达相匹配。 
在步骤S310中，信号处理器30根据下式(10)来生成基于与功率估计目标θ1、...、θM相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)的导向矩阵A： 
A＝[a(θ1)，a(θ2)，...，(θM-1)，a(θM)]   (10) 
在步骤S320中，信号处理器30根据下式(11)，基于导向矩阵A来计算与超平面(其与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C相正交)相正交的投影矩阵PCR： 
RCR＝I-A(AHA)-1AH    (11) 
在步骤S320中计算出投影矩阵PCR之后，信号处理器30在步骤S330 中将变量i设定成预设数α，并在步骤S340中根据下式(12)来计算对与变量i相对应的判据方位角θM+i的评价水平RM+i： 
RM+i＝1-||PCR·a(θM+i)||2   (12) 
由式(12)所计算出的评价水平RM+i意味着表示对导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)中的每个导向矢量之间的线性无关性的评价的水平。 
注意，式(12)中的项||z||表示给定矢量z的范数(L2范数)。 
在将导向矢量a(θM+i)及空间C表示为二维矢量时，将导向矢量a(θM+i)与空间C之间的关系表示为图7中的步骤S340中的矢量图VD。 
注意，PCR·a(θM+i)表示导向矢量a(θM+i)相对于与空间C相正交的空间的投影矢量，范数||PCR·a(θM+i)||表示导向矢量a(θM+i)与空间C之间的距离。另外，PC·a(θM+i)表示导向矢量a(θM+i)相对于空间C的投影矢量。注意，导向矢量a(θM+i)的L2范数被设定成1。 
根据该关系而清楚地看到，在投影矢量PCR·a(θM+i)相对于跨空间C的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)线性相关时，投影矢量PCR·a(θM+i)的量值为零。与此相反的是，在投影矢量PCR·a(θM+i)与跨空间C的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)相正交时，投影矢量PCR·a(θM+i)的量值为1，换言之，投影矢量与PCR·a(θM+i)与空间C相正交。 
因此，建立下式： 
0(线性相关)≤||PCR·a(θM+i)||2≤1(正交) 
由于评价水平RM+i由式(12)来定义，因此建立下式： 
0(正交)≤RM+i＝1-||PCR·a(θM+i)||2≤1(线性相关) 
因此，导向矢量a(θM+i)相对于空间C的线性无关性越高(导向矢量a(θM+i)越接近空间C)，评价水平RM+i越接近0。与此相反的是，导向矢量a(θM+i)相对于空间C的线性无关性越低(导向矢量a(θM+i)越接近于空间C的平行矢量)，评价水平RM+i越接近1。 
因此，由式(12)所定义的评价水平RM+i使得能够确定导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关水平是高还是低。 
另外，在步骤S340中，信号处理器30将所计算出的评价水平RM+i 存储在存储器单元30a中。 
具体地说，在完成对评价水平RM+i的计算之后，在步骤S350中，信号处理器30确定所计算出的评价水平RM+i是否大于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth(RM+i＞Rth)时，步骤S350中的确定是肯定的，于是信号处理器30前进到步骤S390。在步骤S390中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
否则，在确定所计算出的评价水平RM+i等于或小于预设阈值水平Rth(RM+i≤Rth)时，步骤S350中的确定是否定的，于是信号处理器30前进到步骤S360。在步骤S360中，信号处理器30将变量i递减1，并且其后，在步骤S370中确定更新后的变量i是否等于零。 
在确定变量i不等于零(步骤S370中的“否”)时，信号处理器30返回到步骤S340。然后，信号处理器30基于更新后的变量i来执行步骤S340中的操作，以由此根据式(12)来计算对与变量i相对应的判据方位角θM+i的评价水平RM+i并将其存储起来。其后，在步骤S350中，信号处理器30确定所计算出的评价水平RM+i是否大于预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth(步骤S350中的“是”)时，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高(参见步骤S390)。否则，在确定所计算出的评价水平RM+i等于或小于预设阈值水平Rth(步骤S350中的“否”)时，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低(参见步骤S360)。然后，信号处理器30返回到步骤S340，并重复地执行步骤S350及步骤S390或步骤S350至步骤S370中的操作。 
在重复步骤S350至步骤S370中的操作的过程中，在更新后的变量i等于零(步骤S370中的“是”)时，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
即，相关性确定子例程被设计成： 
在至少一个所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高；并且 
在所计算出的所有的评价水平RM+i都等于或小于预设阈值水平Rth 时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低。 
如上所述，相关性确定子例程确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的对应的水平。基于所确定的水平，相关性确定子例程确定测试方位角θ1、...、θn中的判据方位角θM+1、...、θn是否包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角。 
注意，在移到步骤S390而评价水平RM+i(i＝1，...，α)中的至少一个评价水平尚未被计算出来时，信号处理器30对评价水平RM+i中的所述至少一个评价水平进行计算，并将其存储在存储器单元30a中。这使得可以将所有的评价水平RM+1、...、Rn存储在存储器单元30a中。 
另外，当移到步骤S380时，所有的评价水平RM+1、...、Rn都由此而被计算出来并被存储在存储器单元30a中。 
接下来，下文中将参照图8A至图8C来对要由信号处理器30来执行的阈值功率水平修正子例程进行描述。 
图8B示意性地例示了阈值修正表TA的结构。在阈值修正表TA中，以Δlevel为步长将评价水平RM+i的大于最小水平Rmin且等于或小于最大水平Rmax的可能范围分成例如“Q”个部分(Q为等于或大于2的整数)。具体地说，将可能范围分成从最小水平Rmin至最小水平Rmin与Δlevel的和的第一个部分、从最小水平Rmin与Δlevel的和至最小水平Rmin与2Δlevel的和的第二个部分、...、以及从最大水平Rmax减去Δlevel的差至最大水平Rmax的第Q个部分。注意，最小水平Rmin与数量Q乘以Δlevel的乘积的和跟最大水平Rmax相一致。 
在阈值修正表TA中，将针对第一个部分、...、第Q个部分而确定的阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]按照使得它们分别地与相对应的第一个部分至第Q个部分相关联的方式存储起来。 
在雷达1的制造阶段中，阈值修正表TA已由图8C中所例示的下文中描述的表生成器100生成，并且已将该阈值修正表TA写入到存储器单元3a中的至少一个非易失性存储器中。 
在主例程中的步骤S215中所调用的阈值功率水平修正子例程开始时，在步骤S410中，信号处理器30从阈值修正表TA中读出与测试方位角θ1、...、θn中的判据方位角θM+1、...、θn所对应的评价水平RM+1、...、Rn相对应的阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]中的α个适当值。 
接下来，在步骤S420中，信号处理器30基于与RM+1、...、Rn相对应的α个适当值来确定要在步骤S240中使用的阈值功率水平Pth。 
具体地说，在步骤S240中，信号处理器30将与RM+1、...、Rn相对应的α个适当值中的最大值确定为阈值功率水平Pth。其后，信号处理器30返回到主例程中的步骤S220。因此，在步骤S190中作出肯定的确定时，在主例程中的步骤S240中，信号处理器30使用在步骤S215中所确定的阈值功率水平Pth来执行步骤S240中的操作。 
接下来，下文中将参照图9A来对要由表生成器100来执行的阈值修正表生成例程进行描述。表生成器100例如由具有显示设备及存储器单元100a的微计算机构成，存储器单元100a由其中预先存储有与阈值修正表生成例程相对应的程序的硬盘驱动器、易失性存储器及非易失性存储器组成。 
存储在存储器单元100a中的程序使表生成器100执行阈值修正表生成例程。 
在阈值修正表生成例程开始时，在步骤S510中，表生成器100将与要计算的适当值的目标相对应的评价水平RM+i的变量R’设定成最大水平Rmax。在步骤S510中，表生成器100还将指示要计算的部分的序数的变量q设定成Q。具体地说，在步骤S510中，设定第Q个部分。 
接下来，在步骤S520中，在可以获得评价水平RM+i的变量R’的情况下，表生成器100进行计算机模拟，以由此对所引起的非期望峰的接收功率水平P的概率密度分布进行计算。 
具体地说，在步骤S520中，表生成器100使用参数矢量X及N(i)作为随机值，根据下式(13)来获得接收功率水平P的分布作为概率密度分布： 
P = X H ( 1 L Σ i = 1 L N ( i ) N H ( i ) ) X ( | | X | | 2 ) 2 - - - ( 13 )
其中，矢量X及N(i)中的每一个都是K维复矢量，并且在满足下式(14)的范围内随机地给定矢量X： 
||X||2＝1-R′   (14) 
具体地说，使用K维实矢量rx及ry，根据下式(15)及式(16)来 生成矢量X： 
X = 1 - R ′ | | w | | w - - - ( 15 )
w＝rx+jry    (16) 
其中，j表示虚数单位，K维实矢量rx及ry中的各K维实矢量的各个元素被定义为满足均匀分布U(-1，1)的随机数；该定义可以由以下数学表达式“rx，ry～U(-1，1)”来给出。 
相似的是，使用K维实矢量rx1及ry1，根据下式(17)来生成矢量N(i)： 
N ( i ) = r x 1 + jr y 1 2 - - - ( 17 )
其中，K维实矢量rx1及ry1中的各K维实矢量被定义为满足其中协方差矩阵为σ2I且平均值为0的正态分布N(0，σ2I)的随机数。如上所述，参考字符σ2表示热噪声功率。 
在计算出概率密度分布之后，在步骤S530中，表生成器100基于该概率密度分布来识别使接收功率P等于或大于阈值水平Pth的最小值的概率小于预设值的阈值水平Pth的最小值。 
图9B是例示在步骤S520中所计算出的概率密度分布的示例的图，并表明如何确定适当值TD。 
具体地说，在步骤S530中，识别出阈值水平Pth的最小值；该阈值水平Pth的最小值使得概率密度分布中的等于或大于阈值水平Pth的最小值的斜线阴影区RE(参见图9B)的面积可以小于预设值。接收功率P等于或大于阈值水平Pth的最小值的概率对应于与非期望峰相对应的方位角被错误地估计作为真实目标的方位角的概率(误估计率、误检测率)。 
在完成步骤S530中的操作之后，在步骤S540中，表生成器100将所识别出的阈值水平Pth的最小值设定成针对第q个部分而确定的阈值功率水平Pth的适当值TD[q]。换言之，在步骤S540中，在评价水平RM+i在由下式“R’-Δ＜RM+i＜R’”所表示的范围内时，表生成器100将应当设定的所识别出的阈值水平Pth的最小值设定成阈值功率水平Pth的适当值TD[q]。 
在步骤S540中，表生成器100将阈值功率水平Pth的适当值TD[q]存储在存储器单元100a中。由于变量q的当前设定值为Q，因此将阈值功率水平Pth的适当值TD[Q]存储在存储器单元100a中。 
接下来，在步骤S550中，表生成器100确定变量q的当前设定值是否小于1。在确定变量q的当前设定值等于或大于1(步骤S550中的“否”)时，表生成器100前进到步骤S560。在步骤S560中，表生成器100将变量R’的当前设定值递减Δlevel，并将变量q的当前设定值递减1。其后，表生成器100返回到步骤S520，并基于变量R’的更新值及变量q的更新值来重复地执行步骤S510至步骤S560中的操作。 
作为重复步骤S510至步骤S560中的操作的结果，在确定变量q的当前设定值小于1(步骤S550中的“是”)时，表生成器100前进到步骤S570。 
此时，在存储器单元100a中，存储有阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]。 
在步骤S570中，表生成器100生成其中阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]分别与相对应的第一个部分、...、第Q个部分相关联的记录。基于该记录，表生成器100生成图8B中所例示的阈值修正表TA，并将其存储在存储器单元100a中。在步骤S570中，表生成器100可以将阈值修正表TA以可视的方式显示在显示设备上。 
可以将在步骤S570中所生成的阈值修正表TA经由可移动非易失性存储器或无线电/有线通信而从表生成器100传送到信号处理器30，以将其安装在信号处理器30中。 
如上所述，根据第一实施例的雷达1被构造成设定比回波到达的数量M大的测试方位角的数量(M+α)，以防止由MUSIC谱中出现的非期望峰导致的对真实目标的方位角的估计准确度的劣化。 
另外，雷达1被构造成确定与测试方位角θ1、...、θM+α相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平是高还是低，以由此确定测试方位角θ1、...、θM+α中的判据方位角θM+1、...、θM+α中是否包含非期望峰的方位角。 
在确定测试方位角θ1、...、θM+α中的判据方位角θM+1、...、θM+α中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率高时，雷达1将功率估计目标的数量设定成预设数α与在步骤S130中所估计的回波到 达的数量M的和(M+α)。这防止与至少一个期望峰相对应的至少一个方位角在功率估计目标的范围之外。 
另外，在确定测试方位角θ1、...、θM+α中的判据方位角θM+1、...、θM+α中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率高时，雷达1将功率估计目标的数量设定成预设数α与在步骤S130中所估计的回波到达的数量M的和(M+α)。这防止与至少一个期望峰相对应的至少一个方位角在功率估计目标的范围之外，因此进一步提高了对真实目标的方位角的估计准确度。 
在确定测试方位角θ1、...、θM+α中的判据方位角θM+1、...、θM+α中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率高时，雷达1调整阈值水平Pth，以由此尽可能多地去除与非期望峰相对应的方位角。这防止与非期望峰相对应的方位角被错误地识别为真实目标的方位角。 
因此，与由使用M个功率估计方位角的常规雷达所获得的对真实目标的方位角的估计准确度相比，雷达1进一步提高了准确度。 
此外，在确定测试方位角θ1、...、θM+α中的判据方位角θM+1、...、θM+α中包含与至少一个非期望峰相对应的至少一个方位角的概率高时，雷达1将功率估计目标的数量设定成在步骤S130中所估计的回波到达的数量M。这防止对真实目标的方位角的估计准确度的劣化；该准确度劣化是由即使MUSIC谱中未出现非期望峰也将功率估计目标的数量设定成比回波到达的数量M大的值而引起的。 
因此，根据第一实施例的雷达1即使在MUSIC谱中未出现非期望峰的情况下也能高准确度地估计真实目标的方位角，因此给雷达1提供了宽的FOV及对真实目标的方位角的高估计准确度。 
第二实施例 
下文中将参照图10A、图10B及图11来对根据本发明第二实施例的雷达进行描述。 
除了下列不同点以外，根据第二实施例的雷达的结构与根据第一实施例的雷达1的结构大致上相同，因此，将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、根据第一实施例的雷达与根据第二实施例的雷达之间的相似的部件的描述。 
根据第一实施例的雷达1被设计成基于其中存储有与评价水平RM+i相对应的阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]的阈值修正表TA 来将与MUSIC谱中出现的非期望峰相对应的方位角去除。 
注意，在非期望峰出现的方位角与除非期望峰以外的峰出现的方位角之间原则上存在恒定的模式。因此，根据第二实施例的雷达被构造成使得阈值修正表TA1中存储有针对方位角的各个组合(分组)的阈值功率水平Pth的适当值TD；这些组合可被设定为测试方位角。 
具体地说，图10A中例示了根据第二实施例的阈值修正表TA1的结构。 
阈值修正表TA1由其中分别登记有预先确定的方位角的Q个不同的组合Θ[1]...Θ[Q]的Q个记录组成。针对方位角的第一个组合、...、第Q个组合Θ[1]...Θ[Q]而确定的阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]按照分别与方位角的Q个组合Θ[1]...Θ[Q]相关联的方式存储在阈值修正表TA1中的Q个记录中。 
在根据第二实施例的雷达的制造阶段中，阈值修正表TA1已由图11中所例示的下文中描述的表生成器100A生成，并且已将该阈值修正表TA1写入到存储器单元30a中的至少一个非易失性存储器中。 
在主例程中的步骤S215中所调用的阈值功率水平修正子例程开始时，在图10B中的步骤S610中，信号处理器30从阈值修正表TA1中检索满足测试方位角θ1、...、θn的组合Θ的记录，并读出所检索出的记录中所存储的适当值TD。 
接下来，在步骤S620中，信号处理器30将所检索出的适当值TD设定成要在步骤S240中使用的阈值功率水平Pth，并且其后，返回到主例程中的步骤S220。因此，在步骤S190中做出肯定的确定时，在主例程中的步骤S240中，信号处理器30使用在步骤S215(步骤S610及步骤S620)中所设定的阈值功率水平Pth来执行步骤S240中的操作。 
下文中将参照图11来对要由表生成器100A来执行的阈值修正表生成例程进行描述。 
在存储器单元100a中预先存储有例如从用户提供的阈值修正表TA1的原始数据。存储器单元100a中所存储的程序使表生成器100A执行阈值修正表生成例程。 
在阈值修正表生成例程开始时，在步骤S710中，表生成器100A从阈值修正表TA1中读出原始数据。 
注意，阈值修正表TA1中的原始数据表示由其中未存储阈值功率水平Pth的适当值TD[1]、...、TD[Q]的第一个记录至第Q个记录组成的未完成的表。 
阈值修正表TA1中的原始数据的各个记录包括指示方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的信息。方位角{θ1，...，θn}的组合由(n-α)个方位角{θ1，...，θn-α}的第一子组合Θp及α个方位角{θn-(α-1)，...，θn}的第二子组合Θs组成。在选择第一子组合Θp时，第二子组合Θs表示出现非期望峰的方位角的组合。 
接下来，在步骤S720中，表生成器100A选择阈值修正表TA1中的原始数据的第一个记录作为目标记录。在步骤S730中，信号处理器30生成与由该目标记录所指示的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ相对应的矩阵B；矩阵B由下式(18)来表示： 
B＝[a(θ1)，...，a(θn)]    (18) 
在生成矩阵B之后，在步骤S740中，在选择了由目标记录所指示的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的情况下，表生成器100A执行计算机模拟，以由此计算所引起的非期望峰的接收功率水平Pn-(α-1)、...、Pn的概率密度分布。 
下文中将对在步骤S740中所使用的、通过计算机模拟来获得接收功率水平Pn-(α-1)、...、Pn的概率密度分布的各种方法的示例进行描述。 
在天线阵列19中的K个天线接收到来自方位角θ1、...、θn-α的到达回波时，在时间i的接收矢量X(i)由下式(19)来定义： 
X ( i ) = Σ m = 1 n - α s m a ( θ m ) + N ( i ) - - - ( 19 )
接收矢量X(i)是通过计算机模拟来生成的，其中，认为sm是固定值且矢量N(i)是与高斯白噪声相对应的K维复矢量(随机数)。根据式(19)，导出如式(2)所表示的、具有K行及K列的自相关矩阵Rxx。 
使用自相关矩阵Rxx使得可以根据下式(20)来计算矩阵D： 
D＝B(BHB)-1BH(Rxx-∑)B(BHB)-1  (20) 
其中，∑是N(i)·NH(i)的平均值E；该平均值E由“ 
Figure G2009101616645D00252
”来表示。 
矩阵D的m个对角分量与方位角θm(m＝1，2，...，M+α)的接收功率 水平Pm相对应(参见下式(21))： 
Figure G2009101616645D00261
因此，通过计算机模拟而生成的接收功率水平Pn-(α-1)、...、Pn使得可以生成与各自的非期望峰相对应的接收功率水平Pn-(α-1)、...、Pn的概率密度分布。 
在完成概率密度分布的生成之后，表生成器100A前进到步骤S750。 
在步骤S750中，表生成器100A从与方位角θn-(α-1)、...、θn相对应的接收功率水平Pn-(α-1)、...、Pn的概率密度分布中选择使接收功率等于或大于相对应的阈值水平Pth的最小值的概率小于预设值的阈值水平Pth的最小值P＊ n-(α-1)、...、P＊ n。步骤S750中的操作与步骤S530中的操作的方式相同。 
接下来，在步骤S760中，表生成器100A选择所识别出的阈值水平Pth的最小值P＊ n-(α-1)、...、P＊ n中的最大值作为与目标记录中所存储的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ相对应的阈值水平Pth的适当值。 
在完成步骤S760中的操作之后，在步骤S770中，表生成器100A对在步骤S710中所读出的阈值修正表TA1中的原始数据进行编辑，以由此将所选择的适当值写入到目标记录中的相对应的域中。这完成了目标记录。 
接下来，在步骤S780中，表生成器100A确定阈值修正表TA1中的原始数据中的所有的记录是否都经受了步骤S730至步骤S770中的操作。 
在确定原始数据中的至少一个记录尚未经受步骤S730至S770中的操作(步骤S780中的“否”)时，在步骤S785中，表生成器100A将自当前设定的目标记录起的下一记录设定为目标记录。 
其后，表生成器100A返回到步骤S730，并基于该目标记录来重复地执行步骤S730至步骤S785中的操作。 
作为重复步骤S730至步骤S785中的操作的结果，在确定原始数据中的所有的记录都经受了步骤S730至步骤S770中的操作(步骤S780中的“是”)时，表生成器100A确定完成了阈值修正表TA1，并前进到步骤S790。在步骤S790中，表生成器100A将完成的阈值修正表TA1存储在存储器单元100a中，并退出阈值功率水平修正子例程。 
可以将在步骤S790中所生成的阈值修正表TA1经由可移动非易失性 存储器或无线电/有线通信而从表生成器100A传送到信号处理器30，以将其安装在信号处理器30中。 
如上所述，根据第二实施例的雷达实现了与根据第一实施例的雷达1相同的优点。 
第三实施例 
下文中将参照图12A、图12B及图13来对根据本发明第三实施例的雷达进行描述。 
除了下列不同点以外，根据第三实施例的雷达的结构与根据第一实施例或第二实施例的雷达的结构大致上相同。因此，将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、根据第一实施例或第二实施例的雷达与根据第三实施例的雷达之间的相似的部件的描述。 
根据第三实施例的雷达包括存储在信号处理器30中的存储器单元30a中的评价水平表ETA。在图1中用假想线(链状双虚线)例示了评价水平表ETA，以使得可以在根据第一实施例的雷达1中省略评价水平表ETA。 
根据第三实施例的信号处理器30被编程成，当在主例程中的步骤S180中调用相关性确定子例程时，基于评价水平表ETA来执行相关性确定子例程。 
图12A中例示了根据第三实施例的评价水平表ETA的结构。 
评价水平表ETA由其中分别登记有预先确定的方位角的Q个不同的组合Θ[1]...Θ[Q]的Q个记录组成。记录中所存储的方位角的Q个组合Θ由可被设定为测试方位角的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ组成。 
将方位角{θ1，...，θn}的组合Θ分成M个方位角{θ1，...，θM}的第一子组合ΘT及方位角θSP的第二子组合ΘSP。 
可以将第一子组合ΘT的M个方位角{θ1，...，θM}估计作为M个到达回波的方位角；M个方位角θ1、...、θM的相对应的峰自MUSIC谱中的最大峰起按降序来排列。第二子组合ΘSP的方位角θSP有可能被设定为测试方位角中的一些测试方位角。 
因此，将方位角的Q个不同的组合Θ[1]...Θ[Q]中的各个组合称作“方位角的{ΘT，ΘSP}的组合ΘD”。 
对于方位角的{ΘT，ΘSP}的组合ΘD中的每个，评价水平R(θSP)存储在 Q个记录中的相对应的一个记录中。存储在一个记录中的评价水平R(θSP)表示每个方位角θSP的导向矢量a{θSP}与相对应的第一子组合ΘT的方位角{θ1，...，θM}的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)之间的线性无关水平。 
在相关性确定子例程开始时，在步骤S810中，信号处理器30从测试方位角θ1、...、θn中自MUSIC谱中的最大峰起按其相对应的峰的降序来提取M个方位角θ1、...、θM。因此，在步骤S810中，信号处理器30识别出回波到达的方位角θ1、...、θM的组合ΘT。 
接下来，在步骤S820中，信号处理器30将其余的方位角θM+1、...、θM+α’中的各个方位角与方位角θ1、...、θM的组合ΘT相组合，以由此将α个组合{θT，θM+1}、...、{θT，θM+α}设定为搜索到的组合。 
其后，在步骤S830中，信号处理器30参考评价水平表ETA，并从评价水平表ETA中读出与各自的组合{θT，θM+1}、...、{θT，θM+α}相关联的评价水平R(θm+i)(i＝1，...，α)。 
在步骤S840中，信号处理器30确定所计算出的评价水平R(θm+i)中是否至少有一个评价水平大于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的所有的评价水平R(θm+i)都等于或小于预设阈值水平Rth(步骤S840中的“否”)时，在步骤S850中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关性低。 
否则，在确定所计算出的评价水平R(θm+i)中至少有一个评价水平大于预设阈值水平Rth(步骤S840中的“是”)时，在步骤S860中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关性高。其后，信号处理器30返回到主例程中的步骤S190。 
根据第三实施例的、要由表生成器100B来执行的阈值修正表生成例程存储在表生成器100B中的存储器单元100a中。存储在表生成器100B中的存储器单元100a中的程序使表生成器100B执行阈值修正表生成例程。 
在阈值修正表生成例程开始时，在步骤S910中，表生成器100B生成评价水平表ETA的空表(文件)。然后，在步骤S910中，表生成器100B从可设定为测试方位角的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ中选择第一子组合ΘT作为目标组合ΘT；该第一子组合ΘT由自MUSIC谱中的最大峰起按降序来排列的M个方位角θ1、...、θM组成。 
接下来，在步骤S920中，表生成器100B根据上述式(10)来生成基于与目标组合ΘT的M个方位角θ1、...、θM相对应的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)的导向矩阵A。 
在步骤S930中，基于导向矩阵A，表生成器100B根据上述式(11)来计算与超平面(其与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C相正交)相正交的投影矩阵PCR。 
在步骤S930中计算出投影矩阵PCR之后，在步骤S940中，表生成器100B根据下式(22)来计算对与目标组合ΘT相对应的导向矢量a(θSP)的评价水平RSP： 
R(θSP)＝1-||PCR·a(θSP)||2     (22) 
接下来，在步骤S950中，表生成器100B在空表中记录由与目标组合ΘT相对应的方位角的{ΘT，ΘSP}的组合ΘD及评价水平R(θSP)中的每个评价水平组成的记录。 
接下来，在步骤S960中，表生成器100B确定方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的所有的第一子组合ΘT是否都经受了步骤S920至步骤S950中的操作。 
在确定方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的至少一个第一子组合ΘT尚未经受步骤S920至步骤S950中的操作(步骤S960中的“否”)时，表生成器100B前进到步骤S970。在步骤S970中，表生成器100B从可设定为测试方位角的方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的其余的第一子组合ΘT中选择另选的第一子组合ΘT作为目标组合ΘT。 
其后，表生成器100B返回到步骤S920，并基于该目标组合ΘT来重复地执行步骤S920至步骤S970中的操作。 
作为重复步骤S920至步骤S970中的操作的结果，在确定方位角{θ1，...，θn}的组合Θ的所有的第一子组合ΘT都经受了步骤S920至步骤S950中的操作(步骤S960中的“是”)时，表生成器100B确定完成了评价水平表ETA，并前进到步骤S980。 
在步骤S980中，表生成器100B将评价水平表ETA存储在存储器单元100a中，并退出阈值修正表生成例程。 
可以将在步骤S980中所生成的评价水平表ETA经由可移动非易失性存储器或无线电/有线通信而从表生成器100B传送到信号处理器30，以 将其安装在信号处理器30中。 
如上所述，根据第三实施例的雷达被构造成通过从评价水平表ETA中读出评价水平R(θm+i)(i＝1，...，α)来识别它们。这减少了信号处理器30执行相关性确定子例程所需的负荷。因此，除了根据第一实施例或第二实施例的雷达所实现的优点以外，可以使用具有一般处理能力的微计算机来设计根据第三实施例的雷达；该微计算机用作信号处理器30。 
评价水平表ETA可以由其中将大于阈值Rth的评价水平R(θSP)与评价水平R(θSP)所对应的方位角的组合ΘD{ΘT，ΘSP}中的一些组合以相关的方式存储起来的记录组成。在该变型例中，在步骤S820中，在评价水平表ETA中未登记与α个组合{θT，θM+1}、...、{θT，θM+α}中的一些组合相对应的记录时，在步骤S840中，信号处理器30可以确定与未登记的记录相对应的评价水平R(θm+i)等于或小于预设阈值水平Rth。 
评价水平表ETA可以由其中将等于或小于阈值Rth的评价水平R(θSP)与评价水平R(θSP)所对应的方位角的{ΘT，ΘSP}的组合ΘD中的一些组合以相关的方式存储起来的记录组成。在该变型例中，在步骤S820中，在评价水平表ETA中未登记与α个组合{θT，θM+1}、...、{θT，θM+α}中的一些组合相对应的记录时，在步骤S840中，信号处理器30可以确定与未登记的记录相对应的评价水平R(θm+i)大于预设阈值水平Rth。 
第四实施例 
下文中将参照图14来对根据本发明第四实施例的雷达进行描述。 
除了下列不同点以外，根据第四实施例的雷达的结构与根据第一实施例或第二实施例的雷达的结构大致上相同。因此，将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、根据第一实施例或第二实施例的雷达与根据第四实施例的雷达之间的相似的部件的描述。 
根据第四实施例的雷达被编程成，当在主例程中的步骤S180中调用相关性确定子例程时，执行图14中所例示的相关性确定子例程。将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、图7中所例示的相关性确定子例程与图14中所例示的相关性确定子例程之间的相似的步骤的描述。 
作为根据第一实施例的相关性确定子例程中的步骤S320的替代，在步骤S325中，信号处理器30根据下式(23)来计算与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C相正交的投影矩阵PC： 
PC＝A(AHA)-1AH    (23) 
作为根据第一实施例的相关性确定子例程中的步骤S340的替代，在步骤S345中，信号处理器30根据下式(24)来计算对与变量i相对应的判据方位角θM+i的评价水平RM+i： 
RM+i＝||PC·a(θM+i)||2    (24) 
由式(24)所计算出的评价水平RM+i意味着表示对导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)中的各个导向矢量之间的线性无关性的评价的水平。 
基于式(11)及式(23)，建立式“PC＝I-PCR”。 
因此，建立下式： 
1-||PCR·a(θM+i)||2
＝1-a(θM+i)H(I-PCR)a(θM+i) 
＝1-1+a(θM+i)HPCRθM+i
＝||PC·a(θM+i)||2
因此，与评价水平RM+i＝1-||PCR·a(θM+i)||2一样，由式(24)所计算出的等于||PC·a(θM+i)||2的评价水平RM+i意味着表示对导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)中的各个导向矢量之间的线性无关性的评价的水平。 
因此，在导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关性变高时，由于投影矩阵PC对应于正交投影，因此范数||PC·a(θM+i)||的平方变小。这使得，在导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关性变高时，由式(24)所定义的评价水平RM+i变小。 
与此相反的是，在导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关性变低时，范数||PC·a(θM+i)||的平方变大。这使得，在导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关性变低时，由式(24)所定义的评价水平RM+i变大。 
因此，由式(24)所定义的评价水平RM+i使得能够确定导向矢量θM+i与导向矢量a(θ1)、...、a(θM)所跨的空间C之间的线性无关水平是高还是低。 
如上所述，根据第四实施例的雷达被构造成计算由式(24)所定义的 评价水平RM+i，并基于由式(24)所定义的评价水平RM+i来高准确度地确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平是高还是低。因此，根据第四实施例的雷达实现了与根据第一实施例的雷达1相同的优点。 
第五实施例 
下文中将参照图15A及图15B来对根据本发明第五实施例的雷达进行描述。 
除了下列不同点以外，根据第五实施例的雷达的结构与根据第一实施例或第二实施例的雷达的结构大致上相同。因此，将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、根据第一实施例或第二实施例的雷达与根据第五实施例的雷达之间的相似的部件的描述。 
根据第五实施例的雷达被编程成，当在主例程中的步骤S180中调用相关性确定子例程时，执行图15A中所例示的相关性确定子例程。 
在主例程中的步骤S180中所调用的相关性确定子例程开始时，在步骤S1010中，信号处理器30将变量i设定成预设数α。 
接下来，在步骤S1020中，信号处理器30从测试方位角θ1、...、θn＝M+α中选择M个方位角θ1、...、θM；这M个方位角θ1、...、θM与M个回波到达相匹配。在步骤S1020中，信号处理器30从其余的α个判据方位角θM+1、...、θM+α中选择一个方位角θM+i。 
在步骤S1020中，信号处理器30基于M个方位角θ1、...、θM及一个方位角θM+i来获得导向矢量a(θ1)、...、a(θM)、a(θM+i)，并根据下式(25)来计算基于导向矢量a(θ1)、...、a(θM)、a(θM+i)的矩阵Zi： 
Zi＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)，a(θM+i)]   (25) 
其后，在步骤S1030中，信号处理器30根据下式(26)来计算矩阵Wi： 
W i = Z i H Z i - - - ( 26 )
在步骤S1030中计算出矩阵Wi之后，信号处理器30根据下式(27)来计算矩阵Wi的行列式(det)的绝对值作为对导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的线性无关性的评价水平RM+i： 
Ri＝|det(Wi)|      (27) 
注意，导向矢量a(θ1)、...、a(θM)、a(θM+i)之间的线性相关水平越高， 矩阵Wi的行列式越接近于零。 
为此，在完成对评价水平RM+i的计算之后，在步骤S1050中，信号处理器30确定所计算出的评价水平RM+i是否等于或小于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平RM+i等于或小于预设阈值水平Rth(RM+i≤Rth)时，步骤S1050中的确定是肯定的，于是信号处理器30前进到步骤S1090。在步骤S1090中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
否则，在确定所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth(RM+i＞Rth)时，步骤S1050中的确定是否定的，于是信号处理器30前进到步骤S1060。在步骤S1060中，信号处理器30将变量i递减1，并且其后，在步骤S1070中确定更新后的变量i是否等于零。 
在确定变量i不等于零(步骤S1070中的“否”)时，信号处理器30返回到步骤S1020。然后，信号处理器30基于更新后的变量i来重复地执行步骤S1020至步骤S1060中的操作，以由此根据式(27)来计算对与变量i相对应的导向矢量a(θM+i)的评价水平RM+i并将其存储起来。 
在重复步骤S1020至步骤S1060中的操作的过程中，在更新后的变量i等于零(步骤S1070中的“是”)时，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
即，相关性确定子例程被设计成： 
在至少一个所计算出的评价水平RM+i等于或小于预设阈值水平Rth时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高；并且 
在所计算出的所有的评价水平RM+i都大于预设阈值水平Rth时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低。 
如上所述，根据第五实施例的雷达被构造成正确地确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平是高还是低，以评价它们之间的线性无关性。因此，能够取决于MUSIC谱中是否出现非期望峰而将功率估计目标的数量M’正确地切换成回波到达的数量M及切换成测试方位角的数量n。 
在第五实施例中，信号处理器30计算矩阵Wi的行列式(det)的绝对值作为对导向矢量的线性无关性的评价水平RM+i，但是可以计算矩阵Wi的条件数κ(Wi)作为评价水平RM+i。 
注意，导向矢量a(θ1)、...、a(θM)、a(θM+i)之间的线性相关水平越高，矩阵Wi的条件数κ(Wi)越大。因此，矩阵Wi的条件数κ(Wi)使得能够正确地确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平。 
具体地说，在根据第五实施例的变型例而使用矩阵Wi的条件数κ(Wi)作为评价水平RM+i时，信号处理器30执行步骤S1045及步骤S1055来替代图15A中的步骤S1040及步骤S1050。 
参照图15B，在步骤S1030中计算出矩阵Wt之后，信号处理器30根据下式(28)来计算矩阵Wi的条件数κ(Wi)作为对导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的线性无关性的评价水平RM+i： 
Ri＝κWi    (28) 
在完成对评价水平RM+i的计算之后，在步骤S1055中，信号处理器30确定所计算出的评价水平RM+i是否大于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth(RM+i＞Rth)时，步骤S1055中的确定是肯定的，于是信号处理器30前进到步骤S1090。在步骤S1090中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
否则，在确定所计算出的评价水平RM+i等于或小于预设阈值水平Rth(RM+i≤Rth)时，步骤S1050中的确定是否定的，于是信号处理器30前进到上述步骤S1060。 
即，根据第五实施例的变型例的相关性确定子例程被设计成： 
在至少一个所计算出的评价水平RM+i大于预设阈值水平Rth时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高；并且 
在所计算出的所有的评价水平RM+i都等于或小于预设阈值水平Rth时，确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低。 
第六实施例 
下文中将参照图16A及图16B来对根据本发明第六实施例的雷达进行描述。 
除了下列不同点以外，根据第六实施例的雷达的结构与根据第一实施例或第二实施例的雷达的结构大致上相同。因此，将省略或简化对给其分配了相似的参考字符的、根据第一实施例或第二实施例的雷达与根据第六实施例的雷达之间的相似的部件的描述。 
根据第六实施例的雷达被编程成，当在主例程中的步骤S180中调用相关性确定子例程时，执行图16A中所例示的相关性确定子例程。 
在主例程中的步骤S180中所调用的相关性确定子例程开始时，在步骤S1110中，信号处理器30从测试方位角θ1、...、θn＝M+α中选择M个方位角θ1、...、θM；这M个方位角θ1、...、θM与M个回波到达相匹配。在步骤S1110中，信号处理器30识别出其余的α个判据方位角θM+1、...、θM+α。 
在步骤S1110中，信号处理器30获得基于M个方位角θ1、...、θM的导向矢量a(θ1)、...、a(θM)及基于α个判据方位角θM+1、...、θM+α的导向矢量a(θM+1)、...、a(θM+α)，并根据下式(29)来计算基于导向矢量a(θ1)、...、a(θM)、a(θM+1)、...、a(θM+α)的矩阵Z： 
Z＝[a(θ1)，...，a(θM)，a(θM+1)，...，a(θM+α)]  (29) 
其后，在步骤S1120中，信号处理器30根据下式(30)来计算矩阵W： 
W＝ZHZ    (30) 
在步骤S1120中计算出矩阵W之后，信号处理器30根据下式(31)来计算矩阵W的行列式(det)的绝对值作为对导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的线性无关性的评价水平R： 
R＝|det(W)|   (31) 
在完成对评价水平R的计算之后，在步骤S1140中，信号处理器30确定所计算出的评价水平R是否等于或小于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平R等于或小于预设阈值水平R(R≤Rth)时，步骤S1140中的确定是肯定的，于是信号处理器30前进到步骤S1160。在步骤S1160中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
否则，在确定所计算出的评价水平R大于预设阈值水平Rth(R＞Rth)时，步骤S1140中的确定是否定的，于是信号处理器30前进到步骤S1150。在步骤S1150中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平低，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
如上所述，根据第六实施例的雷达被构造成正确地确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平是高还是低，以评价它们之间的线性无关性。因此，能够取决于MUSIC谱中是否出现非期望峰而将功率估计目标的数量M’切换成回波到达的数量M及切换成测试方位角的数量n。 
与第五实施例相同的是，在第六实施例中，信号处理器30计算矩阵W的行列式(det)的绝对值作为对导向矢量的线性无关性的评价水平R，但是可以计算矩阵W的条件数κ(W)作为评价水平R。 
具体地说，在根据第六实施例的变型例而使用矩阵W的条件数κ(W)作为评价水平R时，信号处理器30执行步骤S1135及步骤S1145来替代图16A中的步骤S1130及步骤S1140。 
参照图16B，在步骤S1120中计算出矩阵W之后，在步骤S1135中，信号处理器30根据下式(32)来计算矩阵W的条件数κ(W)作为对导向矢量a(θ1)、...、a(θn)的线性无关性的评价水平R： 
R＝κW    (32) 
在完成对评价水平R的计算之后，在步骤S1145中，信号处理器30确定所计算出的评价水平R是否大于在天线阵列19的设计阶段中已被确定的预设阈值水平Rth。 
在确定所计算出的评价水平R大于预设阈值水平Rth(RM+i＞Rth)时，步骤S1145中的确定是肯定的，于是信号处理器30前进到步骤S1160。在步骤S1160中，信号处理器30确定导向矢量a(θ1)、...、a(θn)之间的相关水平高，并且其后，返回到图5中所例示的主例程中的步骤S190。 
否则，在确定所计算出的评价水平R等于或小于预设阈值水平Rth(RM+i≤Rth)时，步骤S1145中的确定是否定的，于是信号处理器30前进到上述步骤S1150。 
因此，能够取决于MUSIC谱中是否出现非期望峰而将功率估计目标的数量M’切换成回波到达的数量M及切换成测试方位角的数量n。 
在第一实施例至第六实施例中的各个实施例中，由于MUSIC谱中出 现的非期望峰不多，因此可以将预设数α具体地设定成1或2。 
尽管已经对目前认为的本发明的实施例及它们的变型例进行了描述，但是应当理解，可以对它们做出尚未描述的各种修改，并且所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实精神及范围内的所有的这样的修改。 

Claims (17)

1.一种用于经由发射天线来发射无线电波的雷达，该雷达包括：
天线阵列，其由以非均匀间距排列的多个天线组成，所述天线阵列进行工作以接收基于所发射的无线电波而从目标反射的回波，以使得所述多个天线中的每个天线获得接收信号；
相关矩阵生成器，其进行工作以基于所述多个天线的接收信号来生成所述接收信号的自相关矩阵；
特征值计算器，其进行工作以计算所述自相关矩阵的多个特征值；
提取器，其进行工作以基于所述自相关矩阵的所述多个特征值来对到所述天线阵列的回波到达的数量进行估计，并从分别与所述多个特征值相对应的多个特征向量中提取与噪声分量相对应的至少一个特征向量；
谱计算器，其进行工作以基于所述至少一个特征向量来计算多信号分类谱；
测试方位角设定器，其进行工作以从所述多信号分类谱中提取多个峰，并将与所提取的多个峰相对应的多个方位角设定为多个测试方位角，所述测试方位角的数量比所述回波到达的数量多预设数；
确定器，其进行工作以确定分别与所述多个测试方位角相对应的多个导向矢量之间的相关水平；
功率估计目标选择器，其进行工作以基于所确定的所述多个导向矢量之间的相关水平来从所述多个测试方位角中选择多个方位角作为功率估计目标；
第一估计器，其进行工作以对来自所述功率估计目标中的每个功率估计目标的接收功率水平进行估计；以及
第二估计器，其进行工作以基于所估计的、来自所述功率估计目标中的每个功率估计目标的接收功率水平，来从所述功率估计目标中估计所述目标的方位角，与由所述第二估计器估计的方位角相对应的所估计的接收功率水平等于或大于预设阈值水平。
2.根据权利要求1所述的雷达，其中，所述确定器进行工作以确定所述多个导向矢量之间的相关水平是高还是低，并且所述功率估计目标设定器进行工作以：
在确定所述多个导向矢量之间的相关水平低时，从所述多个测试方位角中选择多个方位角作为所述功率估计目标，作为所述功率估计目标的方位角的数量与所估计的所述回波到达的数量相一致，所述多信号分类谱中的相对应的功率估计目标处的峰自所述峰中的最大峰起按降序排列，并且
在确定分别与所述多个测试方位角相对应的多个导向矢量之间的相关水平高时，将所有的所述多个测试方位角选择作为所述功率估计目标。
3.根据权利要求1所述的雷达，其中，所述确定器进行工作以评价所述多个导向矢量之间的线性无关性，并基于指示所评价出的它们之间的线性无关性的多个评价水平来确定所述多个导向矢量之间的相关水平。
4.根据权利要求1所述的雷达，其中，由所述测试方位角设定器所设定的所述多个测试方位角被分成多个方位角组合，并且所述确定器包括指示对所述多个方位角组合中的每个方位角组合的方位角之间的线性无关性的评价水平的确定数据，所述确定器进行工作以基于所述确定数据来确定所述多个导向矢量之间的相关水平。
5.根据权利要求1所述的雷达，其中，所述多个导向矢量被分成多个组合，所述多个导向矢量的所述多个组合中的一些组合的线性无关性高于预设阈值，而所述多个导向矢量的所述多个组合中的其余组合的线性无关性低于所述预设阈值，并且所述确定器包括指示所述多个导向矢量的所述多个组合的确定数据，所述确定器进行工作以基于所述确定数据来确定所述多个导向矢量之间的相关水平。
6.根据权利要求3所述的雷达，其中，所述多个导向矢量由第一数量的导向矢量及第二数量的导向矢量组成，所述第一数量的导向矢量的所述第一数量与所述回波到达的数量相一致，所述多信号分类谱中的与所述第一数量的导向矢量相对应的峰自所述峰中的最大峰起按降序排列，并且所述确定器进行工作以：
获得所述第一数量的导向矢量所跨的空间；
获得所述第二数量的导向矢量关于所述空间的分布；以及
基于所获得的分布来评价所述多个导向矢量之间的线性无关性。
7.根据权利要求6所述的雷达，其中，所述确定器进行工作以：
执行以下操作中的任一操作：
第一操作，以计算基于到所述空间的第一投影矩阵而定义的第一范数；以及
第二操作，以计算基于到与所述空间正交的另选空间的第二投影矩阵而限定的第二范数；以及
基于所述第一范数及所述第二范数中的任一个来评价所述多个导向矢量之间的线性无关性。
8.根据权利要求7所述的雷达，其中，所述回波到达的数量由M来表示，M为大于1的整数，所述预设数由α来表示，以使得所述测试方位角的数量由M+α来表示，所述多个导向矢量由a(θ1)、...、a(θM+α)来表示，所述第一投影矩阵由PC来表示，所述第二投影矩阵由PCR来表示，所述第一范数由||PC·a(θM+i)||来表示，其中，i＝1，...，α，所述第二范数由||PCR·a(θM+i)||来表示，并且所述确定器进行工作以：
根据下式中的任一式来计算所述多个评价水平RM+i：
RM+i＝||PC·a(θM+i)||2，以及
RM+i＝1-||PCR·a(θM+i)||2；
在所述多个评价水平RM+i中的至少一个评价水平大于预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平高；以及
在所有的所述多个评价水平RM+i都等于或小于所述预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平低。
9.根据权利要求3所述的雷达，其中，所述多个导向矢量由第一数量的导向矢量及第二数量的导向矢量组成，所述第一数量的导向矢量的所述第一数量与所述回波到达的数量相一致，所述多信号分类谱中的与所述第一数量的导向矢量相对应的峰自所述峰中的最大峰起按降序排列，并且所述确定器进行工作以：
获得下列中的任何一个：
由所述第一数量的导向矢量及所述第二数量的导向矢量所定义的矩阵的多个行列式；和
由所述第一数量的导向矢量及所述第二数量的导向矢量所定义的矩阵的多个条件数；以及
基于所获得的所述矩阵的所述多个行列式及所述矩阵的所述多个条件数来评价所述多个导向矢量之间的线性无关性。
10.根据权利要求9所述的雷达，其中，所述回波到达的数量由M来表示，M为大于1的整数，所述预设数由α来表示，以使得所述测试方位角的数量由M+α来表示，所述多个导向矢量由a(θ1)、...、a(θM+α)来表示，所述第一数量的导向矢量由a(θ1)、...、a(θM)来表示，所述第二数量的导向矢量由a(θM+i)来表示，并且由Wi所表示的矩阵由下式来定义：
W i = Z i H Z i
其中，Zi＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)，a(θM+i)]，i＝1，...，α，H表示复共轭的转置，并且所述确定器进行工作以：
计算矩阵Wi的所述多个行列式的绝对值，作为对所述第二数量的导向矢量相对于所述第一数量的导向矢量的线性无关性的评价水平；
在所述评价水平中的至少一个评价水平等于或小于预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平高；以及
在所有的所述评价水平都大于所述预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平低。
11.根据权利要求9所述的雷达，其中，所述回波到达的数量由M来表示，M为大于1的整数，所述预设数由α来表示，以使得所述测试方位角的数量由M+α来表示，所述多个导向矢量由a(θ1)、...、a(θM+α)来表示，所述第一数量的导向矢量由a(θ1)、...、a(θM)来表示，所述第二数量的导向矢量由a(θM+i)来表示，并且由W所表示的矩阵由下式来定义：
W＝ZHZ
其中，Z＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)，a(θM+i)]，i＝1，...，α，H表示复共轭的转置，并且所述确定器进行工作以：
计算矩阵W的所述多个行列式的绝对值，作为对所述第二数量的导向矢量相对于所述第一数量的导向矢量的线性无关性的评价水平；
在所述评价水平中的至少一个评价水平等于或小于预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平高；以及
在所有的所述评价水平都大于所述预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平低。
12.根据权利要求9所述的雷达，其中，所述回波到达的数量由M来表示，M为大于1的整数，所述预设数由α来表示，以使得所述测试方位角的数量由M+α来表示，所述多个导向矢量由a(θ1)、...、a(θM+α)来表示，所述第一数量的导向矢量由a(θ1)、...、a(θM)来表示，所述第二数量的导向矢量由a(θM+i)来表示，并且由Wi所表示的矩阵由下式来定义：
W i = Z i H Z i
其中，Zi＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)，a(θM+i)]，i＝1，...，α，H表示复共轭的转置，并且所述确定器进行工作以：
计算矩阵Wi的所述多个条件数，作为对所述第二数量的导向矢量相对于所述第一数量的导向矢量的线性无关性的评价水平；
在所述评价水平中的至少一个评价水平大于预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平高；并且
在所有的所述评价水平都等于或小于所述预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平低。
13.根据权利要求9所述的雷达，其中，所述回波到达的数量由M来表示，M为大于1的整数，所述预设数由α来表示，以使得所述测试方位角的数量由M+α来表示，所述多个导向矢量由a(θ1)、...、a(θM+α)来表示，所述第一数量的导向矢量由a(θ1)、...、a(θM)来表示，所述第二数量的导向矢量由a(θM+i)来表示，并且由W表示的矩阵由下式来定义：
W＝ZHZ
其中，Z＝[a(θ1)，a(θ2)，...，a(θM-1)，a(θM)，a(θM+i)]，i＝1，...，α，H表示复共轭的转置，并且所述确定器进行工作以：
计算矩阵W的所述多个条件数，作为对所述第二数量的导向矢量相对于所述第一数量的导向矢量的线性无关性的评价水平；
在所述评价水平中的至少一个评价水平大于预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平高；并且
在所有的所述评价水平都等于或小于所述预设阈值水平Rth时，确定所述多个导向矢量a(θ1)、...、a(θM+α)之间的相关水平低。
14.根据权利要求3所述的雷达，该雷达还包括：
切换单元，其进行工作以基于由所述确定器所获得的所述多个评价水平来切换所述预设阈值水平。
15.根据权利要求14所述的雷达，其中，所述预设阈值水平可在多个适当值的范围内变化，并且所述切换单元中存储有指示所述多个评价水平与所述预设阈值水平的所述多个适当值之间的对应关系的信息，并进行工作以根据所述多个评价水平中的每个评价水平来在所述多个适当值的范围内切换所述预设阈值水平，所述多个评价水平被分成多个部分，并且所述多个适当值包括针对所述多个部分中的每个部分而预先确定的值，并且将所述多个适当值中所包括的、针对所述多个部分中的每个部分的值，设定成对应于，所述多个测试方位角中的每个测试方位角的接收功率水平等于或大于所述多个适当值中的所述值的概率小于预设值。
16.根据权利要求1所述的雷达，该雷达还包括：
切换单元，其进行工作以基于所述多个测试方位角的多个组合来切换所述预设阈值水平。
17.根据权利要求16所述的雷达，其中，所述预设阈值水平可在多个适当值的范围内变化，并且所述切换单元中存储有指示所述多个测试方位角的所述多个组合与所述预设阈值水平的所述多个适当值之间的对应关系的信息，并进行工作以根据所述多个测试方位角的所述多个组合中的每个组合来在所述多个适当值的范围内切换所述预设阈值水平，所述多个适当值包括针对所述多个测试方位角的所述多个组合中的每个组合而预先确定的值，并且将所述预先确定的值设定成对应于，所述多个测试方位角的所述多个组合中的每个组合的接收功率水平等于或大于所述预先确定的值的概率小于预设值。
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