CN110730913B - 退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了用于退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法,设备,系统和制品。示例系统包括发射器以发射雷达信号。该示例系统包括雷达接收器的分布式网络,以在每个接收器处接收雷达信号。该示例系统包括处理器,该处理器用于:基于返回时间来确定背景点的第一距离和第一角位置,其中第一距离和第一角位置包括在第一数据中;基于多普勒频移来确定背景点的第二距离和第二角位置,其中第二距离和第二角位置包括在第二数据中;确定精炼距离和精炼角位置,其中精炼距离和精炼角位置包括在第三数据中;并基于第三数据生成雷达图。

Description

退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法和设备
技术领域
本公开大体涉及雷达测绘和检测系统,并且更具体地涉及用于退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法和设备。
背景技术
近年来,需要更多的飞行器在低空机动。低空飞行器的操作可包括在恶劣天气(例如雨,雪,沙尘暴等)下飞行。在恶劣天气下飞行并在低空机动的飞行器必须另外避开障碍物,例如基站和电线。
在飞行器飞行环境中飞行器使用雷达系统检测附近的障碍物。雷达系统发射无线电频率并接收无线电信号,并使用无线电信号的时间延迟和多普勒频移来确定操作雷达系统的飞行器环境中物体的位置和/或速度。附加地或替代地,来自雷达系统的数据与热和可视系统结合以提供飞行器环境中的物体的图形显示。
发明内容
公开了用于退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法,设备,系统和制品。
某些示例提供了一种多节点雷达系统,该多节点雷达系统包括雷达发射器以发射雷达信号。示例系统附加地包括雷达接收器的分布式网络,以在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处接收雷达信号。该示例系统附加地包括处理器,该处理器用于:基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定背景点的第一距离和第一角位置,其中第一距离和第一角位置包括在第一雷达数据中;基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的多普勒频移来确定背景点的第二距离和第二角位置,其中第二距离和第二角位置包括在第二雷达数据中。示例处理器还通过至少合并第一雷达数据和第二雷达数据来精炼(refine)背景点的第一距离和第二距离以及第一角位置和第二角位置,以确定背景点的精炼距离和精炼角位置,其中精炼距离和精炼角位置包括在第三雷达数据中。示例处理器还基于第三雷达数据生成雷达图。
某些示例提供了在恶劣天气中提高雷达图分辨率的方法。该示例方法包括在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处接收低频雷达信号。该示例方法附加地包括:通过经由处理器执行指令,基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定背景点的第一距离和第一角位置,其中第一距离和第一角位置包括在第一雷达数据中;通过经由处理器执行指令,基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的多普勒频移来确定背景点的第二距离和第二角位置,其中第二距离和第二角位置包括在第二雷达数据中。该示例方法还包括通过至少合并第一雷达数据和第二雷达数据来精炼背景点的第一距离和第二距离以及第一角位置和第二角位置,以确定背景点的精炼距离和精炼角位置,其中背景点的精炼距离和精炼角位置包括在第三雷达数据中。示例处理器还将基于第三雷达数据生成雷达图。
某些示例提供了包含指令的有形计算机可读存储介质,该指令在被执行时使至少一个处理器至少发射低频雷达信号。该示例指令在被执行时使至少一个处理器在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处至少接收低频雷达信号。该示例指令在被执行时使至少一个处理器用于:基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定背景点的第一距离和第一角位置,其中第一距离和第一角位置包括在第一雷达数据中;基于在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的多普勒频移来确定背景点的第二距离和第二角位置,其中第二距离和第二角位置包括在第二雷达数据中。该示例指令在被执行时附加地使至少一个处理器通过至少合并第一雷达数据和第二雷达数据来精炼背景点的第一距离和第二距离以及第一角位置和第二角位置,以确定精炼距离和精炼角位置,其中精炼距离和精炼角位置包括在第三雷达数据中。该示例指令在被执行时附加地使至少一个处理器基于第三雷达数据生成雷达图。
附图说明
图1示出了布置在飞行器平台上的示例多节点雷达系统。
图2示出了使用时间延迟来确定物体的位置的示例多节点雷达系统的示例操作。
图3示出了使用多普勒频移来确定物体相对于各个感测节点的速度的示例多节点雷达系统的示例操作。
图4是示例雷达距离数据的雷达返回信号分布图。
图5示出了使用相位比较来过滤雷达数据中的伪角返回的示例多节点雷达系统的示例操作。
图6是结合图1的示例飞行器平台实施的示例多节点雷达系统的框图。
图7是示出了多节点雷达系统的示例操作的示例数据流程图。
图8示出了多平台多节点雷达系统的示例操作。
图9是示出了多平台多节点雷达系统的示例操作的示例数据流程图。
图10是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以用于多节点雷达系统的操作的示例方法的流程图。
图11是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以处理由示例多节点雷达系统接收的雷达信号的时间返回的示例方法的流程图。
图12是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以处理由示例多节点雷达系统接收的雷达信号的多普勒频移的示例方法的流程图。
图13是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以处理由示例多节点雷达系统接收的雷达信号的相位比较的示例方法的流程图。
图14是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以处理接收到的雷达信号并完善雷达数据的示例方法的流程图。
图15是表示可以由图6的示例多节点雷达系统执行以处理来自第二雷达系统源的雷达数据的示例方法的流程图。
图16是可以实施图10-15的方法,图6和图7的数据流程图以及图6的示例多节点雷达系统的示例处理器平台图。
图表未按比例绘制。替代地,为了阐明多个层和区域,可以在附图中放大层的厚度。在可能的情况下,将在整个附图和所附书面描述中使用相同的参考标记表示相同或相似的部分。如在该专利中所使用的,陈述任何部分(例如,层,膜,区域或板)以任何方式被放置在(例如,放置在,定位在,设置在或形成在等)另一部分上,表示参考部分与另一部分接触,或者参考部分在另一部分之上,并且一个或多个中间部分位于它们之间。陈述任何部分都与另一部分接触意味着这两个部分之间没有中间部分。
具体实施方式
可能要求飞行器在低空机动,包括地球午睡(NOE)飞行。NOE飞行可以包括在距地面只有五英尺的高度进行机动。低空NOE飞行需要先进的雷达和仪器系统,以避免与建筑物(例如楼房,水塔等),地形变化(例如山丘,树木,峡谷等)以及公用设施(例如,电话线,电线等)碰撞。
普通的雷达系统,例如飞行器上使用的雷达系统,是用于检测和定位反射电磁能的物体的电磁系统。雷达信号(例如,无线电信号)的发射和接收用于确定物体或背景点的位置和/或速度。
普通雷达系统包括发射器和接收器,发射器和接收器通常共享天线。发射器在一个方向上产生电磁(例如,无线电)雷达信号。在一些示例中,发射的雷达信号传播远离天线,直到它撞击目标并在许多方向上重定向。撞击目标后,发射的雷达信号会部分重定向回雷达天线。例如,重定向的雷达信号是发射信号功率的一部分,并且可以以微秒的数量级行进数英里(例如,行进一海里并返回大约12.4μs)。
基于雷达信号的已知速度(例如,光通过真空,或者根据介质(例如空气或水)的已知值而改变的速度)以及雷达信号发射与重定向雷达信号的检测之间的时间延迟来计算目标与雷达天线的距离。附加地或替代地,如果雷达信号是正弦波信号,则多普勒频移(例如,发射信号和重定向雷达信号之间的信号频率变化)可用于计算物体的径向速度(例如, 物体在雷达天线方向上的速度的一部分)。
在一些示例中,飞行器使用的雷达系统使用高频雷达信号。高频雷达信号可提供周围环境的高雷达图分辨率视图,但是,由于反向散射和吸收,高频雷达在恶劣天气(例如,雨,雪,沙尘暴等)中无法提供高分辨率视图。低频雷达信号(例如, 1千兆赫(GHz)至10 GHz之间)不能提供高频雷达信号所能得到的高雷达图分辨率视图,尤其是在角度域,但是低频雷达信号不会受到天气恶劣的存在的阻碍。例如,在下雨天气中,典型大小的水滴引起的体积反向散射在2 GHz时比在11 GHz时小约1000倍。
根据本公开,与雷达接收器的分布式网络结合使用的低频雷达信号得到了高雷达图分辨率,并且不受恶劣天气的存在的阻碍。例如,分布在飞行器(诸如直升机)框架上的多个雷达接收器可以在检测相同的发射雷达信号时,滤除反向散射,补偿角度域中的误差,并生成高分辨率雷达图 。
在一些示例中,雷达接收器的分布式网络(例如,多节点雷达系统)被布置在恶劣天气中飞行的直升机上。单个发射器生成示例雷达信号,该雷达信号从背景点和反向散射反射,并在多个方向上反射(例如,散射)。例如,雷达信号从背景点反射,散射,并且定向回到多节点雷达系统的每个接收器。多节点雷达系统的雷达接收器可以例如利用飞行器上已经存在的通信基础设施。
处理在多节点雷达系统的每个接收器处接收到的雷达信号。例如,雷达信号的处理包括确定雷达信号在被反射并返回到接收器之前传播的距离。在已知接收器和发射源的位置的情况下,求解每个接收器的返回时间和恒定多普勒锥的联立方程来确定物体位置。附加地或替代地,评估雷达信号的多普勒频移以确定反射雷达信号的物体的相对径向速度。在一些示例中,多节点雷达系统还使用相位比较计算来处理雷达信号,以消除错误的光栅波瓣(例如,模糊解)指示。
根据本公开,将从每个接收器收集的信息合并并过滤。从每个雷达接收器分布式网络接收到的不一致信息都不会包含在任何生成的雷达图中。低频雷达数据的合并和过滤提供通常与高频雷达系统相关联的高雷达图分辨率。此外,低频雷达数据的合并和过滤提供恶劣天气中的可见性,而高频雷达系统则不可能提供。附加地或替代地,本公开还可以使用包括声纳,激光雷达等的其他系统来实施。
附加地或替代地,本公开可以被实施为多平台雷达系统。例如,将雷达接收器的分布式网络布置在两架直升机上,每架直升机都可以作为雷达接收器的单独网络进行操作。雷达接收器的两个分布式网络可以发射其过滤的雷达数据,并进一步提高在每个平台上生成的雷达图的准确性。在这样的示例中,在雷达接收器的分布式网络的每个接收器处接收到的雷达信号被合并,过滤和发射后,再使用从雷达接收器的第二分布式网络接收的信息进行合并和过滤,从而进一步改善生成的雷达图。
图1示出了布置在飞行器平台102上的示例多节点雷达系统100。飞行器平台102可以例如是任何飞行器(例如,飞机,无人飞行器(UAV),无人机等)。飞行器平台在正常操作行进期间具有速度(例如,沿着方向矢量的速率)并且经受加速度(例如,速度的改变,诸如速率或方向的改变)。在所示的示例中,飞行器平台102包括雷达收发器104和具有接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f的雷达接收器106的分布式网络。在一些示例中,接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f包括各种通信基础设施(例如,无线电天线,全球定位系统(GPS)接收器等),并且接收器的数量可以更多或更少。
示例多节点雷达系统从雷达收发器104发射低频雷达信号。在示例收发器104发射低频雷达信号之后,雷达接收器106的分布式网络等待接收反射雷达信号。示例接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f分布在飞行器平台102上。在一些示例中,雷达接收器106的分布式网络的分布在彼此的半波长距离处是均匀的,以减少错误的角度返回,而在其他示例中,雷达接收器的分布受限于示例飞行器平台102的形状,并且接收器彼此之间的距离不同。附加地或替代地,收发器104和接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f中的任何一个或组合用作收发器。
图2示出了使用时间延迟(例如,返回时间)来确定物体200的位置和角位置的示例多节点雷达系统100的示例操作。在所示的示例中,物体200是水塔,然而,在其他示例中,物体可以是不同的静止障碍物(例如,建筑物,公用设施等),抛射物(例如导弹)或地形变化 。
示例飞行器平台102经由示例雷达收发器104生成雷达信号。例如,雷达信号可以是全向的。然而,雷达信号也可以在单个方向上发射并旋转,使得雷达信号在飞行器周围的每个方向上发射,或者可以使用数字波束成形技术来旋转雷达信号。除非反射或折射,否则示例雷达信号向外传播。在一些示例中,雷达信号在背景点202处从示例物体200反射并在多个方向上散射。一些反射雷达信号传播到多节点雷达系统100的接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f。
从雷达信号的发射到在每个接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f处接收反射雷达信号的行进时间可以被比较,以确定示例物体200上的背景点202距飞行器平台102的实际距离。反射雷达信号返回到每个接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f,并且分别具有对应的时间T1,T2,T3,T4,T5和T6。在一些示例中,由于与低频雷达信号相关联的不准确性,背景点202与飞行器平台102之间的计算距离在范围和角位置上均变化。
因为已知雷达信号的行进时间并且已知发射器和接收器的位置,所以可以确定物体的位置(例如,距离和方向)。例如,当使用时间延迟时,收发器104(仅充当发射器)和示例接收器108a只能将背景点202的位置缩小到椭圆形表面,但是收发器104和示例接收器108a和108e能够将背景点202的位置缩小到两个椭圆形的交点(例如,将位置隔离到椭圆的周边)。可以在收发器104和四个示例接收器108a,108b,108d和108f的同时时间延迟计算上确定示例背景点202的距离和角位置。
图3示出了使用多普勒频移来确定示例物体200的速度的示例多节点雷达系统100的示例操作。根据本公开,使用多普勒频移来确定物体200的速度的多节点雷达系统100的示例操作和使用时间延迟来确定目标200的位置的多节点雷达系统100的示例操作同时发生,而在其他示例中,在给定时间仅执行一个操作。
如图1所示,示例飞行器平台102经由示例雷达收发器104生成雷达信号。示例雷达信号是具有已知频率(例如2 GHz)的正弦波信号。根据多普勒效应,从移动目标反射的雷达信号将发生信号频率偏移。例如,如果示例飞行器平台102朝向物体200径向移动,则频率将与飞行器平台102朝向物体200径向移动的速度成比例地增加,或者频率将与飞行器平台102远离物体200径向移动的速度成比例地减小。附加地或替代地,物体200是可移动物体(例如飞行器),并且多普勒效应将经历与飞行器平台102和物体200之间的相对径向速度成比例的信号频率的偏移。
雷达信号的多普勒频移可以变化,并且每个示例接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f分别具有对应的多普勒频移D1,D2,D3,D4,D5和D6。例如,当物体200经过且平行于飞行器平台102行进并在接收器108a和108f之间时,超越物体200的飞行器平台102将在接收器108f处检测到雷达信号频率增加,并且在接收器108a处检测到雷达信号频率减少。
在一些示例中,多普勒效应可以用于检测在飞行器平台102上的何处物体200可以接触飞行器平台102以获得给定的飞行器轨迹。没有多普勒效应指示在雷达接收器节点的方向上没有径向移动,然而在示例接收器108a处检测到的多普勒效应的最大值指示物体200可能在接收器108a处或周围接触示例飞行器平台102。
另外,多普勒效应还可以用于确定示例物体200的距离和角位置。对于示例飞行器平台102的给定频率偏移和已知速度,存在恒定多普勒的确定区域。对于给定的接收器,在接收器处具有其顶点的锥限定恒定多普勒区域。例如,沿着示例锥的表面,多普勒效应没有变化。
在一些示例中,同时求解几个示例接收器的恒定多普勒区域,可以确定距离和位置。例如,示例接收器108a检测与具有第一角度的恒定多普勒区域相对应的频移,并且类似地,示例接收器108c和108d分别检测与具有第二和第三角度的恒定多普勒区域相对应的频移。每个示例接收器108a,108c和108d只能确定由各自的锥和角度限定的恒定多普勒区域中的物体的位置,然而,在三个锥的交点处,物体200的距离和角位置被确定。
图4是示例雷达距离数据402的雷达返回信号分布图400。雷达距离数据402仅检测距离,而不确定雷达返回信号的角位置。示例雷达返回信号分布图400测量相对于检测距离406的回波信号强度404。例如,距示例飞行器平台102的检测距离406以码(yd.)为单位进行测量,然而,该距离也可以以英尺或米为单位进行测量。在所示的示例中,雷达信号被体积反向散射410,地面反向散射420和点危害430反射。在其他示例中,雷达距离数据可以包括在体积反向散射410上返回的更多或更少的信号,可以超出地面反向散射420的范围,并且可以具有更多或更少的点危害430。
在示例雷达距离数据402中检测到的体积反向散射410是恶劣天气条件(例如,雪,沙尘暴,雾等)的结果。在一些示例中,由于高雷达返回信号强度,示例多节点雷达系统100没有接收离示例飞行器平台102太近(例如,小于15码)的距离的雷达数据。另外,在示例雷达距离数据402中还检测到地面反向散射420。示出的示例指示飞行器平台102处于大约50码的高度并且地形相对平坦,然而,地面反向散射420相对于示例飞行器平台102附近的地形而变化。
雷达距离数据402另外包括示例点危害430。在一些示例中,雷达距离数据402可以在任何检测距离处包括更多或更少的点危害。点危害430可以是例如图2和图3所示的物体200。在所示的示例中,在大约5码之后,在示例体积反向散射上可识别出点危害430或地面反向散射420。
图5示出了使用相位比较来过滤雷达数据中的伪角返回的示例多节点雷达系统100的示例操作。例如,充当收发器的三个雷达接收器108a,108b和108c使用数字波束成形技术将雷达信号转向扫描角502的方向。在示出的示例中,三个雷达接收器108a,108b和108c不均匀地分布,具有示例第一距离504和示例第二距离506。在一些示例中,示例雷达接收器108a,108b和108c均匀地分布。
示例多节点雷达系统100的接收器108a,108b和108c接收反射雷达信号510,该反射雷达信号510当其返回并经过线520时具有行进的相同距离,因此,沿线520的三个反射雷达信号之间的相位没有差别。然而,由于接收器108a,108b和108c的间隔,当被示例接收器108a,108b和108c接收时,相位不相同。在每个示例接收器108a,108b和108c处检测到的相位差会产生伪角返回。
在不同相位处对示例反射雷达信号510的检测在不正确的角位置处产生了错误的雷达检测,也称为光栅波瓣。根据本公开,处理和过滤角位置可以减少光栅波瓣的数量。例如,可以比较在接收器108a和108b之间确定的角位置与在接收器108b和108c之间确定的角位置,并且可以过滤一些光栅波瓣。
在一些示例中,包括接收器108a和108b的第一对接收器530和包括接收器108b和108c的第二对接收器535均检测光栅波瓣。然而,由示例对或接收器530和535两者检测到的光栅波瓣是不同的,并且可以彼此过滤。
在一些示例中,接收器108b与接收器108a之间的距离是发射的雷达信号波长的三分之二,并且接收器108b与108c之间的距离是发射的雷达信号波长的四分之三。以三十度的示例扫描角502接收反射雷达信号产生可预测的结果。在接收器108b和108a处接收的具有三分之一波长相位差的雷达信号将产生角度模糊,指示反射信号可能处于三十度或负九十度,然而在接收器108b和108c处接收到的雷达信号也将产生角度模糊,指示反射信号可能处于三十度或五十六度半。经由相移计算来处理角度模糊过滤并去除光栅波瓣(例如,模糊角度解)。
图6是结合图1-3的示例飞行器平台102实施的示例多节点雷达系统100的框图。在示出的示例中,多节点雷达系统100包括雷达单元602,其具有发射器604,第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610,但是在其他示例中,多节点雷达系统 100可以包括更多或更少的雷达接收器。
示例多节点雷达系统100的雷达单元602产生雷达信号。例如,发射器604从脉冲调制器612接收脉冲信号,当双工器614将信号发送到天线616时发射该脉冲信号。然后,示例双工器614将由天线616接收到的所有检测到的信号发送到第一接收器606,直到经过设定时间以发射另外的雷达信号。基于雷达系统检测背景点的期望距离来选择用于要发射的附加雷达信号的设定时间(例如,更长的时间间隔在更长的距离内检测)。
多节点雷达系统100还例如在示例第二接收器608和示例第三接收器610处接收反射雷达信号。在一些示例中,第二接收器608和第三接收器610是第二雷达单元和第三雷达单元,类似于示例雷达单元602。第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610将它们的雷达数据发送到雷达信号处理器620以合并和过滤雷达数据。在一些示例中,在雷达数据已经被适当地处理之后,将其发送到显示器630(诸如图形显示器),以与来自脉冲调制器612的数据一起呈现雷达图。
附加地或替代地,雷达信号处理器620还可经由数据收发器640与其他雷达平台发送和接收雷达数据。例如,从不同的雷达平台接收的雷达数据可以与在示例第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610处检测到的雷达数据合并和过滤。
图7是示出结合图1-3的飞行器平台102实施的图6的多节点雷达系统100的示例操作的示例数据流程图700。当示例脉冲调制器612向显示器630和发射器604两者发送脉冲信号702时,数据流程图700开始。当发射器604接收示例脉冲信号702时,其经由图6的示例天线616产生雷达发射信号704。示例雷达发射信号704传播直到其被图2-3的反向散射和示例背景点202反射回去。
例如,雷达发射信号704作为反向散射返回信号706(例如,图4的体积反向散射410)或背景返回信号708(例如,图4的点危害430)返回。在示例反向散射返回信号706被接收器606、608和610检测到时,示例反向散射信号710从接收器606、608和610发送到雷达信号处理器620。另外,在示例背景返回信号708被接收器606、608和610检测到时,示例背景点信号712从接收器606、608和610发送到雷达信号处理器620。
在示出的示例中,雷达信号处理器620接收反向散射信号710和背景点信号712,以及合并和过滤数据。示例雷达信号处理器620去除反向散射信号710,并且精炼距离和角位置确定。例如,示例雷达信号处理器620基于背景点信号712通过结合返回时间和恒定多普勒计算来精炼背景点的计算距离。另外,雷达信号处理器620通过结合返回时间,恒定多普勒,和相移计算来精炼示例背景点的角位置。
在通过雷达信号处理器620过滤反向散射信号710和背景点信号712之后,将过滤的雷达信号714发送到显示器630。从脉冲调制器612将示例脉冲信号702发送到示例过滤的雷达信号714的显示器的时间约为一毫秒。在一些示例中,只要系统正在操作,数据流程图700就继续,而在其他示例中,系统仅在低空,恶劣天气条件下操作。
图8示出了多平台多节点雷达系统800的示例操作。在所示的示例中,飞行器平台102是多节点雷达系统100,并且飞行器平台802是多节点雷达系统,然而,在其他示例中,飞行器平台102和802都是典型的雷达系统,或者飞行器平台102是多节点雷达系统并且飞行器平台802是典型的雷达系统。另外,飞行器平台102和802都检测实用结构810(例如,水塔)。在一些示例中,多平台多节点雷达系统800中可以包括两个以上的飞行器平台。
示例飞行器平台102生成全向低频雷达信号并从示例实用结构810接收反射雷达信号。在雷达接收器106的每个分布式网络处接收示例反射雷达信号。在处理和过滤雷达数据之后,示例性飞行器平台102将处理和过滤的雷达数据发射到飞行器平台802。在一些示例中,飞行器平台802还在雷达接收器106的每个分布式网络处生成全向低频雷达信号并接收反射雷达信号。在这样的示例中,飞行器平台802处理并过滤雷达数据,并将处理和过滤的雷达数据发射到飞行器平台102。
在一些示例中,从飞行器平台802发射到飞行器平台102的雷达数据在被包括在由示例飞行器平台102生成的雷达图中之前被飞行器平台102附加地处理和过滤。在其他示例中,将从飞行器平台802发射的雷达数据与飞行器平台102生成的雷达数据简单地合并。包括附加的雷达数据可以提高生成的雷达图的准确性,或者允许雷达图扫描比以其他方式可能更大的区域。
图9是示出结合图1和图6的多节点雷达系统100以及图8的多平台多节点雷达系统实施的多平台多节点雷达系统800的示例操作的示例数据流程图900。在一些示例中,示例数据流程图900包括附加的多节点雷达平台。
当示例脉冲调制器612生成脉冲信号902并将其发送到显示器630和发射器604两者时,示例数据流程图900开始。在接收示例脉冲信号902之后,发射器604发射雷达发射器信号904。示例雷达发射器信号反射反向散射和背景点906,例如图8的实用结构810。在多节点接收器912处接收反射雷达信号,反向散射返回信号908和背景点返回信号910。例如,示例多节点接收器912可以由图1和图8的多节点雷达系统100实施。
在接收示例反向散射信号906和示例背景点信号908之后,多节点接收器912将反射雷达信号914发送到雷达信号处理器620。示例雷达信号处理器620合并和过滤反射雷达信号914以产生更精确的雷达图。
附加地或替代地,第二多节点雷达平台916发射雷达发射器信号918,该雷达发射器信号918反射反向散射和示例背景点906。示例第二多节点雷达平台916接收反射雷达信号,反向散射返回信号920和背景点返回信号922,并处理反射信号。第二多节点雷达平台916对反射信号的处理类似于雷达信号处理器620进行的处理。
示例雷达信号处理器620和第二多节点雷达平台916都在雷达数据已经被处理和过滤之后发射过滤的雷达信号924。在一些示例中,雷达信号处理器620向第二多节点雷达平台916发射并从第二多节点雷达平台916接收过滤的雷达信号924,并且进一步处理接收到的数据以改善雷达图。在处理过滤的雷达信号924之后,雷达信号处理器620将共享过滤信号926发送到示例显示器630。例如,从脉冲信号902的生成到示例共享过滤信号926的发射的过程大约为一毫秒。在一些示例中,重复该过程直到系统关闭或飞行器不再在低海拔或恶劣天气条件下飞行。
尽管在图6中示出了实施图1的多节点雷达系统100的示例方式,但是图8中示出的元件,处理和/或装置中的一个或多个可以以任何其他方式组合,划分,重新布置,省略,消除和/或实施。此外,示例雷达单元602,示例发射器604,示例第一接收器606,示例第二接收器608,示例第三接收器610,示例脉冲调制器612,示例双工器614,示例天线616,示例雷达信号处理器620,示例显示器630,示例数据收发器640,和/或更一般地,图6的示例多节点雷达系统100可以由硬件,软件,固件和/或硬件,软件和/或固件的任何组合来实施。因此,例如,示例雷达单元602,示例发射器604,示例第一接收器606,示例第二接收器608,示例第三接收器610,示例脉冲调制器612,示例双工器614,示例天线616 ,示例雷达信号处理器620,示例性显示器630,示例性数据收发器640中的任何一个,和/或更一般地,图6的示例多节点雷达系统100可以由一个或多个模拟或数字电路,逻辑电路,可编程处理器,专用集成电路(ASIC),可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)来实施。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯软件和/或固件实施时,示例雷达单元602,示例发射器604,示例第一接收器606,示例第二接收器608,示例第三接收器610,示例脉冲调制器612,示例双工器614,示例天线616,示例雷达信号处理器620,示例显示器630,示例数据收发器640中的至少一个,和/或更一般地,图6的示例多节点雷达系统100因此被明确限定为包括非暂时性计算机可读存储装置或存储盘(例如存储器,数字多功能盘(DVD),光盘(CD),蓝光盘等),包括软件和/或固件。更进一步,图6的示例多节点雷达系统100除了或代替图6所示的那些之外,还可以包括一个或多个元件,处理和/或装置,和/或可以包括所示的元件、处理和装置中的任何一个以上或全部。
在图6中示出了表示用于实施图1的多节点雷达系统100的示例机器可读指令的流程图。在该示例中,机器可读指令包括用于由处理器(诸如下面结合图6讨论的示例处理器平台1600中所示的处理器1612)执行的程序。程序可以体现在存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如CD-ROM,软盘,硬盘驱动器,数字多功能磁盘(DVD),蓝光盘或与处理器1612相关联的存储器)上的软件中,但是整个程序和/或其部分可以替代地由除了处理器1612之外的装置来执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外,尽管参考图10-15中示出的流程图描述了示例程序,但是可以替代地使用实施示例多节点雷达系统100的许多其他方法。例如,可以改变框的执行顺序,和/或可以改变,消除或组合所描述的一些框。附加地或替代地,任何或所有框可以由一个或多个构造成在不执行软件或固件的情况下执行相应操作的硬件电路(例如,分立和/或集成的模拟和/或数字电路,现场可编程门阵列(FPGA),专用集成电路(ASIC),比较器,运算放大器(op-amp),逻辑电路等)来实施。
如上所述,可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器,闪存,只读存储器,光盘,数字多功能盘,高速缓存,随机存取存储器和/或在其中存储信息持续任何时间(例如,长时间,永久,简短,临时缓冲和/或信息缓存)的任何其他存储装置或存储盘)上的编码指令(例如,计算机和/或机器可读指令)来实施图10-15的示例处理。如本文所使用的,术语非暂时性计算机可读介质被明确限定为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘,并且排除传播信号并排除发射介质。“包括”和“包含”(以及其任何形式和时态)在本文中被用作开放式术语。因此,每当权利要求列出任何形式的“包括”或“包含”(例如,包含,包括,包含,包括等)之后的任何内容时,应理解的是,可以存在附加的要素,术语等,而不超出相应权利要求的范围。如本文所使用的,当在权利要求的前序中使用短语“至少”作为过渡术语时,其以与术语“包含”和“包括”是开放式的相同的方式是开放式的。
图10是表示示例方法1000的流程图,该示例方法1000可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以操作图1的多节点雷达系统100。示例方法1000可以至少部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102描述了示例方法1000,但是在一些示例中,该示例方法1000可适用于其他雷达设计和布置。
在所示示例中,方法1000在框1002处开始。在框1002处,发射器604经由示例双工器614和天线616发射雷达信号。在一些示例中,天线616仅用于发射雷达信号,并且不经由示例双工器614连接到示例发射器604。在发射雷达信号之后,方法1000继续到第二框1004。
在框1004处,第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610接收反射雷达信号。例如,在击中图8的示例实用结构810之后,雷达信号在所有方向上散射,并且一些雷达信号反射回来以分别在第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610处被接收。除非雷达信号与物体接触,否则它会在一个方向上传播。在这样的示例中,没有反射雷达信号将分别返回到第一接收器606,第二接收器608和第三接收器610。在接收到示例反射雷达信号之后,该方法继续到框1006。
在框1006处,雷达信号处理器620处理反射雷达信号的返回时间。示例雷达信号处理器620在处理反射雷达信号的返回时间时,确定反射雷达信号行进的距离。然后合并每个接收器的确定的距离,以进一步确定示例物体200的角位置。在示例雷达信号处理器620确定反射雷达信号的距离和角位置之后,该方法继续到框1008。
在框1008处,雷达信号处理器620处理反射雷达信号的频移。示例性雷达信号处理器620将发射的雷达频率与接收的频率进行比较(例如,确定雷达信号的多普勒频移),以确定反射发射的雷达信号的物体的径向速度和相应的恒定多普勒锥。在一些示例中,为每个接收器确定的恒定多普勒锥被合并以确定示例实用结构的距离和角位置。在示例雷达信号处理器620基于反射雷达信号确定距离和角位置之后,方法1000继续到框1010。
在框1010处,雷达信号处理器620处理雷达信号以用于雷达接收器106的示例分布式网络的示例对接收器530和535之间的相位差。在一些示例中,由于接收器的理想间隔或反射雷达信号行进相同距离到每个接收器而没有相位差,因此不需要相位差比较。处理多对雷达接收器(例如图5的示例对接收器530和535),允许滤除光栅波瓣。在针对雷达接收器106的示例分布式网络的所有接收器完成相位比较之后,方法1000继续到框1012。
在框1012处,雷达信号处理器620评估距离和角位置数据,并评估几个接收的雷达信号之间的不一致性,并精炼距离和角位置数据,并进一步滤除反向散射。在一些示例中,基于返回时间数据,多普勒频移数据和相位比较数据的合并来精炼图2的示例物体200的距离和角位置。在示例雷达信号处理器620精炼处理的雷达数据之后,方法1000继续到框1014。
在一些示例中,雷达接收器108a,108b,108c,108d,108e和108f的位置和分布是沿着优选轴线(例如,主飞行轴线)。在这样的示例中,处理反射雷达信号的返回时间为沿着优选轴线的物体提供高分辨率,并且处理反射雷达信号的频移为垂直于优选轴线的物体提供高分辨率。结果,在一些示例中,这两种技术是互补的。附加地或替代地,位于旋转叶片上的雷达接收器可以提供可变相对几何形状,并在返回时间和多普勒技术上均提供高分辨率。
在框1014处,将雷达数据从示例雷达信号处理器620发送到显示器630。在一些示例中,与发射器604相连的脉冲调制器612还将所产生的脉冲信号发送到显示器630。示例显示器630生成雷达图。在显示器630基于雷达数据生成雷达图之后,方法1000在框1002处重新开始。
图11是表示方法1000的示例框1006的示例实施方式的流程图,该方法1000可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以处理由图2的示例多节点雷达系统100接收的雷达信号的返回时间。示例框1006的实施方式可以部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102描述了示例框1006,但是在一些示例中,示例框1006可以适用于其他雷达设计和布置。
在框1102处,图6的示例性雷达信号处理器620确定雷达信号的发射与反射雷达信号的检测之间的时间延迟。在一些示例中,发射和反射信号的检测之间的雷达信号的时间延迟为微秒量级。在示例雷达信号处理器620确定时间延迟之后,方法1000继续到框1104。
在框1104处,示例雷达信号处理器620计算雷达信号行进的距离。在一些示例中,该距离是雷达信号速度(例如,空气中的光速)与时间延迟除以2的乘积。在其他示例中,反射雷达信号的距离方程限定了椭圆形的形状,该椭圆形的焦点位于发射器和接收器处。在雷达信号处理器620计算出示例距离之后,方法1000继续到框1106。
在框1106中,示例雷达信号处理器620确定是否要处理附加的雷达信号。如果还有更多的雷达信号要处理,则示例方法1000返回到框1102,否则,如果没有更多的雷达信号要处理,则示例方法1000继续到框1108。
在框1108处,雷达信号处理器620基于每个接收器的合并距离数据来确定由发射的雷达信号检测到的任何物体的距离和角位置。在一些示例中,雷达信号处理器620在单个雷达信号的发射中不检测任何物体,检测一个物体或检测多个物体。在示例雷达信号处理器620确定检测到的物体的距离和角位置之后,方法1000返回到图10的框1008。
图12是表示方法1000的示例框1008的示例实施方式的流程图,该方法1000可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以通过处理由图3的示例多节点雷达系统100接收的雷达信号上的多普勒效应来确定物体的距离和角位置。示例框1008的实施方式可以部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102描述了示例框1008,但是在一些示例中,示例框1008可以适用于其他雷达设计和布置。
在框1202处,示例雷达信号处理器620确定发射的雷达信号与接收的雷达信号之间的频移。在一些示例中,由于雷达信号从至少部分地具有与示例飞行器平台102相关的径向速度的物体反射,因此反射雷达信号的频率与发射雷达信号不同。例如,物体朝向示例飞行器平台102移动使反射雷达信号的频率增加,并且物体远离示例飞行器平台102移动使频率降低。在确定了频移之后,方法1000继续到框1204。
在框1204处,雷达信号处理器620基于在框1202处检测到的频移来确定恒定多普勒锥。例如,将径向速度计算为频移和波长除以负2的乘积。另外,对于给定的频移,存在一个恒定的多普勒锥,该多普勒锥沿锥的表面表现出相同的多普勒频移。在已经计算了物体的速度并且确定了恒定的多普勒锥之后,示例性方法1000继续到框1206。
在框1206处,雷达信号处理器620确定是否将要处理附加的雷达信号。如果要处理附加的雷达信号,则方法1000返回到示例框1202,否则,方法1000继续到框1208。
在框1208处,雷达信号处理器620合并恒定的多普勒锥,以确定图2的示例物体200的距离和角位置。另外,示例雷达信号处理器620确定由发射雷达信号检测到的任何物体的相对速度,并产生多普勒频移数据。在一些示例中,雷达信号处理器620在单个雷达信号的发射中不检测任何物体,检测一个物体或检测多个物体。在示例雷达信号处理器620确定检测到的物体的距离,角位置和速度之后,方法1000返回到图10的框1010。
图13是表示可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以处理由示例多节点雷达系统100接收的雷达信号的相位比较的示例性方法的流程图。例如,相位比较用于过滤光栅波瓣(例如,模糊角度解)。附加地或替代地,增加经由相位比较处理的接收器数量来精炼角位置确定。示例框1010的实施方式可以部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102描述了示例框1010,但是在一些示例中,示例框1010可以适用于其他雷达设计和布置。
在框1302处,雷达信号处理器620比较在以扫描角扫描的一对接收器处接收到的雷达信号的相位差。在一些示例中,可以在一个接收器处以三分之一波长检测相位,而在不同接收器处以四分之三波长检测相位。在已经在一对接收器处比较了相位差之后,方法1000继续到框1304。
在框1304处,雷达信号处理器620基于相位差确定雷达信号的角度解。例如,在两个不同相位处接收雷达信号会产生角位置模糊。在示例雷达信号处理器620确定角度解之后,方法1000继续到框1304。
在框1306处,雷达信号处理器620确定是否要比较附加对雷达接收器。如果要比较附加对雷达接收器,则方法1000返回到框1302,否则方法1000继续到框1308。
在框1308处,雷达信号处理器620过滤不一致的角度解。示例雷达信号处理器620基于相位比较计算来处理角度解,以便识别和滤除光栅波瓣。过滤光栅波瓣包括移除已知的或确定为错误的光栅波瓣。在示例雷达信号处理器620移除不一致的角度解之后,方法1000返回到图10的框1012。
图14是表示方法1000的示例框1012的流程图,该方法1000可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以处理接收的雷达信号并识别反向散射。示例框1012的实施方式可以部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102描述了示例框1012,但是在一些示例中,示例框1012可以适用于其他雷达设计和布置。
在框1402处,雷达信号处理器620合并返回时间和多普勒频移距离数据以精炼示例背景物体的距离数据。例如,对通过测量雷达信号的返回时间而计算的距离数据和通过处理恒定多普勒锥而计算的距离数据进行平均,以产生更精确,更准确的距离数据。在其他示例中,通过卡尔曼过滤器,阈值化,最大似然估计等对恒定多普勒锥进行处理。在示例雷达信号处理器620精炼距离数据之后,方法1000继续到框1404。
在框1404处,雷达信号处理器620合并返回时间和多普勒频移角位置数据以精炼示例背景物体的角位置。在一些示例中,同时完成背景物体的距离和角位置的精炼(例如,通过使用卡尔曼过滤器,阈值化等对值进行平均来精炼)。附加地或替代地,可以基于示例飞行器平台102的操作或周围环境条件,给一组数据赋予合并权重,以使一组数据优于另一组数据。在示例背景物体的角位置被精炼之后,方法1000继续到框1406。
在框1406处,雷达信号处理器620使用相位比较数据以通过过滤光栅波瓣来精炼角位置数据。在一些示例中,相位比较数据过滤指示错误正信号的光栅波瓣,并从雷达数据中移除那些光栅波瓣。在示例雷达信号处理器620进一步精炼角位置数据之后,方法1000返回到图10的框1014。
图15是表示示例方法1500的流程图,该示例方法1500可以由图6的示例多节点雷达系统100执行以处理来自图9的示例第二多节点雷达平台916的雷达数据。示例方法1500可以部分地通过由图6的多节点雷达系统100执行的机器可读指令来执行。另外,结合图1的示例飞行器平台102和图9的示例第二多节点雷达平台916描述示例方法1500,但是在一些示例中,示例方法1500可以适用于其他雷达设计和布置。
在框1504处,示例多节点雷达系统100从示例性飞行器平台102发射雷达信号。例如,多节点雷达系统100发射低频雷达信号。在多节点雷达系统100发射雷达信号之后,方法1500继续到框1506。
在框1506处,在示例多节点雷达系统100的每个接收器处接收反射雷达信号。在一些示例中,方法1500可以使用单节点雷达系统执行。在接收到反射雷达信号之后,方法1500继续到框1506。
在框1506处,雷达信号处理器620处理反射雷达信号。在一些示例中,雷达信号处理器620根据图10的示例方法1000来处理反射雷达信号。在其他示例中,其他处理技术用于处理反射雷达信号。在反射雷达信号已经被处理之后,方法1500继续到框1508。
在框1508处,数据收发器640将处理的反射雷达信号发射到示例第二多节点雷达平台916。在一些示例中,示例数据收发器640将处理的反射雷达信号发射到中央处理设备,并且中央处理设备将处理的反射雷达数据转发到第二多节点平台916。另外,可以对发射进行加密。在发射处理的反射雷达数据之后,方法1500继续到框1510。
在框1510处,数据收发器640从第二多节点雷达系统916接收示例处理的反射雷达信号。在图8的所示示例中,飞行器平台802与示例飞行器平台102直接通信。示例数据收发器640将所接收的处理的反射雷达信号发送到雷达信号处理器620。在雷达信号处理器620访问所接收的反射雷达信号数据之后,方法1500继续到框1512。
在框1512处,雷达信号处理器620合并并处理雷达信号数据,该雷达信号数据包括在多节点雷达系统100处接收的雷达信号数据和在第二多节点雷达系统916处接收的雷达信号数据。在一些实施例中,附加的雷达信号数据用于进一步精炼在示例多节点雷达系统100处产生的雷达数据。在其他示例中,将接收的反射雷达信号数据简单地添加到现有处理的雷达信号数据中。在雷达信号处理器620处理雷达信号数据之后,方法1500继续到框1514。
在框1514处,显示器630接收所有雷达信号数据并生成雷达图。例如,雷达图是可视的,呈现在图形显示器上,以帮助示例飞行器平台102的飞行员在退化可视环境(例如,雾,雪,欠压等)中飞行。附加地或替代地,雷达图与其他传感器系统合并以为飞行员在没有视觉姿态飞行方法的情况下的飞行提供额外的帮助。在一些示例中,图形显示器和与UAV或无人机连接操作的基于地面的控制器一起定位。在生成雷达图之后,除非系统以其他方式被关闭,禁用,暂停等,否则方法1500返回到框1504。除了作为两个独立的雷达系统(该两个独立的雷达系统从另一个雷达系统的发射中接收返回)操作之外,这两组节点也可以作为单个雷达系统处理,或者同时处理两个雷达系统。为了作为扩展节点组成的单个雷达进行处理,必须知道平台之间的相对位置,取向和速度。在一些示例中,使用多节点雷达系统100来确定该知识,而在其他示例中,可以使用其他技术。作为单个扩展系统处理的一个优势是,几何形状通常提供增强的分辨率。在节点主要沿每个平台上的主飞行轴线布置的示例中,具有并排飞行的两个平台将为垂直于行进的物体提供有利的时间分辨率,并为行进方向附近的物体提供增强的多普勒差异。注意,多平台多节点雷达系统直接补充单平台多节点雷达系统。
图16是能够执行图10-15的指令以实施图6的设备的示例处理器平台1600的框图。处理器平台1600可以是例如服务器,个人计算机,移动装置(例如,蜂窝电话,智能电话,平板电脑(诸如iPadTM)),个人数字助理(PDA),互联网设备,DVD播放器,CD播放器,数字录像机,蓝光播放器,游戏机,个人录像机,机顶盒或任何其他类型的计算装置。
所示示例的处理器平台1600包括处理器1612。所示示例的处理器1612是硬件。例如,处理器1612可以由来自任何期望产家或制造商的一个或多个集成电路,逻辑电路,微处理器或控制器来实施。硬件处理器可以是基于半导体(例如,基于硅)的装置。在该示例中,处理器实施示例雷达单元,该示例雷达单元包括示例脉冲调制器612,示例发射器604,示例第一接收器606和示例双工器614,示例第二接收器608,示例第三接收器610以及示例显示器630。
所示示例的处理器1612包括本地存储器1616(例如,高速缓存)。所示示例的处理器1612经由总线1618与包括易失性存储器1614和非易失性存储器1616的主存储器通信。易失性存储器1614可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM),动态随机存取存储器(DRAM),RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器装置来实施。非易失性存储器1616可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储装置来实施。对主存储器1614、1616的访问由存储器控制器控制。
所示示例的处理器平台1600还包括接口电路1620。接口电路1620可以通过任何类型的接口标准(例如以太网接口,通用串行总线(USB)和/或PCI Express接口)来实施。
在所示的示例中,一个或多个输入装置1622连接到接口电路1620。输入装置1622允许用户将数据和/或命令输入到处理器1612中。输入装置可以由例如音频传感器,麦克风,摄像机(静止或视频),键盘,按钮,鼠标,触摸屏,触控板,轨迹球,isopoint和/或语音识别系统来实施。
一个或多个输出装置1624也连接到所示示例的接口电路1620。输出装置1624可以例如由显示装置(例如,发光二极管(LED),有机发光二极管(OLED),液晶显示器,阴极射线管显示器(CRT),触摸屏,触觉输出装置,打印机和/或扬声器)来实施。因此,所示示例的接口电路1620通常包括图形驱动器卡,图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。
所示示例的接口电路1620还包括通信装置,诸如发射器,接收器,收发器,调制解调器和/或网络接口卡,以促进经由网络1626(例如,以太网连接,数字用户线(DSL),电话线,同轴电缆,蜂窝电话系统等)与外部机器(例如,任何种类的计算装置)交换数据。
所示示例的处理器平台1600还包括一个或多个用于存储软件和/或数据的大容量存储装置1628。这样的大容量存储装置1628的示例包括软盘驱动器,硬盘驱动器,光盘驱动器,蓝光盘驱动器,RAID系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。
图10-15的编码指令1632可存储在大容量存储装置1628中,易失性存储器1614中,非易失性存储器1616中和/或可移动有形计算机可读存储介质(例如CD或DVD)上。
根据前述内容,将理解的是,已经公开的示例方法,装置和制品改善了雷达图的准确性。特别地,本公开使用在雷达接收器的分布式网络处接收的低频雷达信号来提高布置在移动平台(例如在恶劣天气中操作的飞行器)上的雷达系统的精度。在多个接收器处接收雷达信号,合并数据并过滤结果可提供精炼的雷达图。另外,使用低频雷达频率允许在恶劣天气条件下生成准确的雷达图。在一些示例中,雷达系统在多个平台上的分布进一步提高了本公开的有效性。
尽管本文已经公开了某些示例方法,设备和制品,但是本专利的覆盖范围不限于此。相反,本专利涵盖落入本专利权利要求范围内的所有方法,设备和制品。

Claims (20)

1.一种多节点雷达系统,其特征在于,包括:
雷达发射器,所述雷达发射器配置为发射雷达信号;
雷达接收器的分布式网络,所述雷达接收器的分布式网络配置为响应于发射的所述雷达信号在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处接收从背景点处的物体反射的反射雷达信号;和
处理器,所述处理器配置为:
基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定所述背景点的第一距离和第一角位置以确定所述物体的位置,其中所述第一距离和所述第一角位置包括在第一雷达数据中,同时基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的所述反射雷达信号的多普勒频移来确定所述背景点的第二距离和第二角位置以确定所述物体的径向速度,其中所述第二距离和所述第二角位置包括在第二雷达数据中;
通过至少合并所述返回时间和基于所述多普勒频移的恒定多普勒计算来精炼所述背景点的所述第一距离和所述第二距离,以及通过至少合并所述返回时间、所述恒定多普勒计算和相移计算来精炼所述背景点的所述第一角位置和所述第二角位置以分别确定所述背景点的精炼距离和精炼角位置,其中所述精炼距离和所述精炼角位置包括在第三雷达数据中;和
基于所述第三雷达数据生成雷达图。
2.根据权利要求1所述的多节点雷达系统,其特征在于,其中所述处理器进一步基于确定伪角返回的相位比较计算来滤除光栅波瓣。
3.根据权利要求2所述的多节点雷达系统,其特征在于,进一步包括显示器,以可视地呈现基于所述第三雷达数据生成的所述雷达图。
4.根据权利要求2所述的多节点雷达系统,其特征在于,其中所述多节点雷达系统布置在飞行器平台上。
5.根据权利要求1所述的多节点雷达系统,其特征在于,其中所述多节点雷达系统是第一雷达系统,进一步包括:
数据收发器,所述数据收发器配置为:
将所述第三雷达数据发送到与所述第一雷达系统和所述物体间隔开的第二雷达系统,其中所述第二雷达系统生成朝向所述物体的雷达信号,并以与所述第一雷达系统相同的方式接收和处理来自所述物体的反射雷达信号,并将包括过滤的雷达信号的第四雷达数据发送到所述第一雷达系统的所述处理器,其中所述处理器被配置为进一步处理所述第四雷达数据并合并来自所述第一雷达系统的所述第三雷达数据和来自所述第二雷达系统的所述第四雷达数据,以提高雷达图的准确性。
6.根据权利要求5所述的多节点雷达系统,其特征在于,其中所述第一雷达系统和所述第二雷达系统经由中央处理设备通信。
7.根据权利要求1所述的多节点雷达系统,其特征在于,其中所述雷达信号是低频雷达信号。
8.一种在退化可视环境中提高雷达图分辨率的方法,其特征在于,所述方法包括:
响应于发射的雷达信号在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处接收从背景点处的物体反射的低频反射雷达信号;
通过经由处理器执行指令,基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定所述背景点的第一距离和第一角位置以确定所述物体的位置,其中所述第一距离和所述第一角位置包括在第一雷达数据中,并确定所述物体的径向速度;
同时通过经由所述处理器执行指令,基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的所述反射雷达信号的多普勒频移来确定所述背景点的第二距离和第二角位置以确定所述物体的径向速度,其中所述第二距离和所述第二角位置包括在第二雷达数据中;
通过至少合并所述返回时间和基于所述多普勒频移的恒定多普勒计算来精炼所述背景点的所述第一距离和所述第二距离,以及通过至少合并所述返回时间、所述恒定多普勒计算和相移计算来精炼所述背景点的所述第一角位置和所述第二角位置,以分别确定所述背景点的精炼距离和精炼角位置,其中所述精炼距离和所述精炼角位置包括在第三雷达数据中;和
基于所述第三雷达数据生成雷达图。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,其中所述处理器进一步基于确定伪角返回的相位比较计算来滤除光栅波瓣。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,进一步包括基于所述第三雷达数据在图形显示器上可视地呈现所述雷达图。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,其中所述雷达接收器的分布式网络被布置在飞行器平台上。
12.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,进一步包括:
将所述第三雷达数据发送到与第一雷达系统和所述物体间隔开的第二雷达系统,其中所述第二雷达系统生成朝向所述物体的雷达信号,并以与所述第一雷达系统相同的方式接收和处理来自所述物体的反射雷达信号,并将包括过滤的雷达信号的第四雷达数据发送到所述第一雷达系统的所述处理器;
经由所述第一雷达系统的所述处理器处理所述第四雷达数据;和
经由所述处理器合并来自所述第一雷达系统的所述第三雷达数据和来自所述第二雷达系统的所述第四雷达数据以提高雷达图的准确性。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,其中所述第三雷达数据和所述第四雷达数据经由中央处理设备发送和接收。
14.一种非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂时性计算机可读存储介质包括指令,所述指令在被执行时使至少一个处理器至少用于:
发射低频雷达信号;
响应于发射的所述雷达信号在雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处接收从背景点处的物体反射的反射雷达信号;
基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的返回时间来确定所述背景点的第一距离和第一角位置以确定所述物体的位置,其中所述第一距离和所述第一角位置包括在第一雷达数据中;
同时基于在所述雷达接收器的分布式网络的每个雷达接收器处检测到的所述反射雷达信号的多普勒频移来确定所述背景点的第二距离和第二角位置以确定所述物体的径向速度,其中所述第二距离和所述第二角位置包括在第二雷达数据中;
通过至少合并所述返回时间和基于所述多普勒频移的恒定多普勒计算来精炼所述背景点的所述第一距离和所述第二距离,以及通过至少合并所述返回时间、所述恒定多普勒计算和相移计算来精炼所述背景点的所述第一角位置和所述第二角位置以分别确定精炼距离和精炼角位置,其中所述精炼距离和所述精炼角位置包括在第三雷达数据中;和
基于所述第三雷达数据生成雷达图。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,进一步包括指令,所述指令在被执行时使所述至少一个处理器基于确定伪角返回的相位比较计算来滤除光栅波瓣。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,进一步包括指令,所述指令在被执行时使显示器基于所述第三雷达数据可视地呈现所述雷达图。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,其中所述雷达接收器的分布式网络被布置在飞行器平台上。
18.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,进一步包括指令,所述指令在被执行时使所述至少一个处理器用于:
将所述第三雷达数据发送到与第一雷达系统和所述物体间隔开的第二雷达系统,其中所述第二雷达系统生成朝向所述物体的雷达信号,并以与所述第一雷达系统相同的方式接收和处理来自所述物体的反射雷达信号,并将包括过滤的雷达信号的第四雷达数据发送到所述第一雷达系统的所述处理器;
经由所述第一雷达系统的所述处理器处理所述第四雷达数据;和
经由所述处理器合并来自所述第一雷达系统的所述第三雷达数据和来自所述第二雷达系统的所述第四雷达数据以提高雷达图的准确性。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,其中所述第一雷达数据和所述第二雷达数据经由中央处理设备发送和接收。
20.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储介质,其特征在于,其中所述低频雷达信号具有低于10 GHz的频率。
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基于微多普勒效应的ISAR成像干扰新方法;李松;何劲;冯有前;刘昌云;张群;;宇航学报(第06期);全文 *
多载频MIMO雷达的模糊函数;杨明磊;陈伯孝;齐飞林;张守宏;;系统工程与电子技术(第01期);全文 *

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