CN103097909B - 多程雷达系统 - Google Patents

Abstract

多程雷达系统。一种使用公共部件的可在操作上检测多程内物体的雷达系统被提供。该雷达系统包含发射器天线、第一和第二微波辐射源和接收器。该第一和第二微波辐射源二者，都通过该发射器天线发射。回波被同一接收器接收。该第一微波辐射源是频率调制波形式，而该第二微波辐射源是超宽频带波形式。复用器有选择地把该第一和第二微波辐射源之一连接到发射器天线。

Description

多程雷达系统

交叉参考相关申请

本申请要求2010年9月1日递交的美国专利申请序号No.12/874,040的优先权，其内容通过引用合并于本文。

技术领域

本发明涉及使用共享部件可在操作上检测多程的雷达系统。

背景技术

目前操作在微波范围上的雷达系统，可以被分类为远程窄角度检测系统或近程宽角度检测系统。该远程雷达系统有相对窄的射束。相应地，长程雷达系统用于检测相对短距离内的物体，不如有更宽角度的短程宽角度系统那样有效。相反，近程系统不能检测离天线相对长的距离中的物体，因为这种系统缺乏到达这样距离的功率。

综合远程和近程检测系统的机动车辆，普遍设置两种不同雷达系统。每一雷达系统包含它自己的微波辐射源、发射天线和接收器单元。这样增加制造费用。

因此，仍然需要有一种雷达系统，可在操作上检测平台（platform）的远程和近程两者内的物体，不致产生与使用用于各自的远、近和中程系统的分开的和不同的接收器单元及天线相关联的费用。

发明内容

按照本发明的一个方面，一种供诸如汽车的平台使用的多程雷达系统被提供。该多程雷达系统可以被安装在汽车上，并检测汽车的近程、中程和远程内的物体。该多程雷达系统包含用于发射微波辐射的发射器天线。

第一微波辐射源和第二微波辐射源，都通过该发射器天线发射。该第一微波辐射源最好是频率调制连续波，并可在操作上检测发射器天线的中程或远程距离内的物体。

该第二微波辐射源最好是超宽频带波形，可在操作上检测发射器天线的近程内的物体。该超宽频带波形有比频率调制连续波更宽的视场。

复用器与第一和第二微波辐射源以及发射器天线电连通。该复用器有选择地把该第一和第二微波辐射源之一连接到发射器天线。该发射器天线发射频率调制波或超宽频带波。

接收器从该第一和/或第二微波辐射源中任何一个接收回波。

处理器从该接收器接收信号，并处理该信号，以便确定被检测物体的位置。

附图说明

本发明的优点，通过当结合附图考虑时参考下面详细的描述而对本发明有更好理解时，将容易地被领会。

图1是安装在汽车上的本发明的多程雷达系统的不同检测区的透视图；

图2是本发明多程雷达系统的部件的说明图，示出发射天线、第一和第二微波辐射源以及接收器；

图3是处理来自第一微波辐射源的回波的接收器单元的透视图；和

图4是处理来自第一微波辐射源的信号的接收器单元的图解，其中各接收器单元的相移彼此各不相同。

具体实施方式

首先参考图1，图示的多程雷达系统10被安装在机动车辆12上。该多程雷达系统10可在操作上检测车辆12的各种不同距离和视场内的物体。尤其是，该多程雷达系统10可在操作上检测车辆12的近程、中程和远程距离内的物体。多程雷达系统10利用各种不同微波辐射源的优点，以提供主人车辆12的各种不同程内的精确跟踪和物体检测。

现在参考图2，本发明的多程雷达系统10的部件被示出。该多程雷达系统10包含发射器天线14。该发射器天线14最好是可在操作上发射微波辐射的单个辐射器单元。

雷达系统10还包含第一微波辐射源16和第二微波辐射源18。该第一微波辐射源16不同于该第二微波辐射源18。最好是，该第一微波辐射源16是频率调制连续波（PMCW）形式。该第二微波辐射源18是超宽频带波形式。该第一和第二微波辐射源16、18可以是脉冲地或连续地发射的。

复用器20有电连接到第一和第二微波辐射源16、18的两个输入，以及连接到发射器天线14的输出。该复用器20有选择地把该第一和第二微波辐射源16、18之一连接到发射器天线14。这样，该发射器天线14交替地发射频率调制连续波形式或超宽频带波形式。

接收器22从被发射的波形式接收回波。该接收器可以包含多个辐射器单元24。最好是，辐射器单元32沿轴向对齐以便形成阵列。每一辐射器单元24的增益和相位可以被独立地控制。因此，雷达系统10可在操作上进行方位角扫描、三射束跟踪单脉冲操作、以及射束宽度控制。该接收器22把回波转换为信号。

处理器26被电连接到接收器22和复用器20。该处理器26从接收器22接收信号，并处理该信号以确定被检测物体的位置。该处理器26还被电耦合到复用器20。该处理器26与复用器20通信，并确定第一和第二微波辐射源16、18的哪一个通过发射器天线14发射。该处理器26还可在操作上控制第一微波辐射源16，以便产生可在操作上检测发射器天线14的中程或远程距离内物体所需的波形。

放大器28被耦合到第一和第二微波辐射源16、18。该放大器28控制向第一和第二微波辐射源16、18提供的功率。向第一微波辐射源16提供的功率，比向第二微波辐射源18提供的更多。因此，系统10能在各种不同程内进行物体的检测。

现在参考图3和4，雷达系统10在远程和中程中的操作被提供。为了说明的目的，图示的中程是在发射器天线14的30米到60米之间，而图示的远程是在天线的60米到200米之间。图示的近程是在发射器天线14前面的30米。

为了说明的目的，复用器交替地通过发射器天线14发射第一或第二微波辐射源16、18中的任何一个。该处理器26配备有发射模式，并调谐接收器22以处理相应的第一和第二微波辐射源16、18。然而，应当明白，该雷达系统10可以同时通过发射器天线14发射第一和第二微波辐射源16、18二者，且该处理器可以按预定的间隔被调谐，以接收相应的第一和第二微波辐射源16、18。

首先参考图3，远程雷达检测模式的操作被提供。第一微波辐射源16通过发射器天线14被发射。最好是，该第一微波辐射源发射约76到81吉赫之间的微波。

在远程模式中，雷达系统10被编程，以扫描天线前面的相对小的角度锥。具体地说，该雷达系统可在操作上提供20度扫描，向外到离发射器天线14的200米距离。当在像大扫描角度会返回从远离道路的建筑物和树木反射的信号这样的道路环境中进行物体检测和跟踪时，这是所希望的。

如图3所示，相邻的辐射器单元24被设定为相等相移。尤其是，该多个辐射器单元24被分成预定数量单元的组。为了说明的目的，三个单元被放置在一组中。该控制器可在操作上启动相移器，以便在每一个预定数量单元的组上启动预定的相移。该首先三个单元被画成没有相移，而紧随的三个单元被给予一定波长相移。因此，一些射束位置可以被改进。

如图所示，作为单元捆绑在一起的结果，雷达系统10的操作可以引进梯度瓣。本领域熟练技术人员应当理解，这些梯度瓣可以通过在雷达上使用阻挡结构，或者通过降低被捆绑在一起的单元的总量，就是说，通过把组做成更大数量的单元而被缩减。虽然有32个辐射器单元24的接收器22被画出，但本领域熟练技术人员应当明白，辐射器单元24的数量，为了封装或成本的原因，可以被改变。

现在参考图4，雷达系统10在中程模式中的操作被提供。在中程操作中需要更宽的射束角度。尤其是，雷达系统10被配置成提供60度扫描，向外到离发射器天线14的60米。该接收器对每一个相应的辐射器单元24启动唯一的相移。当然，效应是，射束位置相对于远程雷达模式中的操作，变得更粗糙。当需要对射束倾斜的更精细控制时，处理器26可在操作上在关键的检测时间期间把单元捆绑在一起。

在操作的近程模式中，雷达系统10通过发射器天线14发射第二微波辐射源18。最好是，该第二辐射源可在操作上发射约79到81吉赫之间的微波。第二微波辐射源18最好是超宽频带波形。

本发明已经按说明方式描述。因此应当理解，使用的术语企图按说明书该字的本意而不是限制。借助上面的教导，本发明的许多修改和变化是可能的。例如，第一微波辐射源16是作为频率调制连续波形被描述的。然而，本领域熟练的技术人员应当明白，其他波形，诸如单脉冲波形式是可能的。因此，在所附权利要求书的范围内，本发明可以不必像专门描述的那而被实践。

Claims (16)

1.一种多程雷达系统，包括：

发射器天线；

第一微波辐射源，在操作上被连接到该发射器天线，该第一微波辐射源被配置成检测第一程中的物体；

第二微波辐射源，在操作上被连接到该发射器天线，该第二微波辐射源不同于该第一微波辐射源，该第二微波辐射源被配置成检测第二程中的物体，该第二程不同于该第一程；

复用器，可在操作上有选择地把该第一和第二微波辐射源连接到该天线，以便通过该发射器天线独立地或同时地发射该第一和第二微波辐射源；

接收器，可在操作上从该第一和第二微波辐射源接收回波；和

处理器，可在操作上从该接收器接收回波，并处理该回波，以便确定被检测物体的位置。

2.如权利要求1中所述的多程雷达系统，其中该第一微波辐射源是单脉冲波形式。

3.如权利要求1中所述的多程雷达系统，其中该第一微波辐射源是频率调制连续波形式。

4.如权利要求1中所述的多程雷达系统，其中该接收器包含多个单元。

5.如权利要求4中所述的多程雷达系统，还包含相移器，其中该多个单元被分成预定数量单元的组，该处理器还可在操作上启动该相移器，以便在每一个预定数量单元的组上实现预定的相移。

6.如权利要求5中所述的多程雷达系统，其中该处理器还可在操作上独立地控制增益和相位，以便产生选定的方位角扫描、物体跟踪和射束宽度。

7.如权利要求5中所述的多程雷达系统，还包含相移器，该相移器可在操作上为该多个单元的每一个产生唯一的相移。

8.如权利要求7中所述的多程雷达系统，还包含把该处理器与该预定数量单元中的每一单元互联的开关电路，该处理器可在操作上启动该开关，以便有选择地启动每一预定数量单元的组。

9.如权利要求8中所述的多程雷达系统，还包含把该处理器与接收器组中的每一接收器互联的放大器，该处理器可在操作上启动第二开关，以便有选择地启动该组接收器中每一接收器。

10.如权利要求1中所述的多程雷达系统，其中该第一微波辐射源可在操作上检测中程和远程内的物体。

11.如权利要求10中所述的多程雷达系统，其中该中程是在天线的30米到60米之间，而该远程是在天线的60米到200米之间。

12.如权利要求11中所述的多程雷达系统，其中该中程覆盖偏离天线方向60度的视场，而该远程覆盖偏离天线方向20度的视场。

13.如权利要求10中所述的多程雷达系统，其中该第一微波辐射源发射76到81吉赫之间的微波。

14.如权利要求1中所述的多程雷达系统，其中该第二微波辐射源可在操作上检测近程内的物体。

15.如权利要求14中所述的多程雷达系统，其中该第二微波辐射源是超宽频带波形式，可在操作上检测天线的30米内的物体，并有90度视场。

16.如权利要求14中所述的多程雷达系统，其中该第二微波辐射源发射79到81吉赫之间的微波。