CN112055819A

CN112055819A - 无线电或声波检测器、发射器、接收器及其方法

Info

Publication number: CN112055819A
Application number: CN201980015807.3A
Authority: CN
Inventors: A·M·琼斯; J·H·斯宾塞; R·沃克丁
Original assignee: UK Secretary of State for Defence; US Air Force
Current assignee: UK Secretary of State for Defence; US Air Force
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: GB201902611D0; US20190265353A1; EP3759513A1; KR20210004964A; GB2573605A; US11693112B2; CN112055819B; GB2573605B; JP2021524017A; GB201803239D0; WO2019166757A1

Abstract

公开了连续波频率分集阵列(FDA)检测器、发射器、接收器和/或方法。频率可以是无线电波或声波。不同的频率应用于各个发射器元件，以生成具有相长干涉的重复模式(例如，各个模式可以是螺旋的)的发射方案。这些模式的差异(例如，相反的螺旋方向来帮助确定方位，或不同的螺旋旋转速度来帮助确定距离)足够大，从而可以根据作为各个模式的结果而反射回来的信号的定时，来确定对象的方位和/或距离，而不管对象/目标在视场中的位置。使用连续波发射可以实现较低的发射功率和/或避免需要昂贵的波束转向发射器或接收器。

Description

无线电或声波检测器、发射器、接收器及其方法

本发明涉及使用检测器的对象检测，该检测器包括雷达检测器(包括从低无线电频率到太赫兹频率)和声波(包括从亚声到超声)检测器。

雷达最常见的方法包括沿特定方向转向无线电波脉冲束，在(机械式或数字式)可转向接收器中接收返回的反射，并且使用飞行时间来确定对象距离，使用转向方向来确定其方位角，并且使用任何频移来测量径向(距离)上的多普勒(相对速度)。对接收器的转向需要可转向的碟形天线或数字转向的相控阵天线。

连续波频率分集阵列(CW-FDA)雷达设备是一种相对较新的创新，涉及天线元件阵列，但是将不同频率的连续波信号(与脉冲相对)应用于各个天线元件。CW-FDA阵列通常是不被转向的，因此可以作为较大的雷达系统的有用附加部件，但是到目前为止，所提议的CW-FDA阵列的用途非常有限。也有可能创建连续波频率分集阵列(CW-FDA)声波设备，但是类似地，到目前为止，所提议的用途也非常有限。

迄今为止，有关FDA雷达的文献只提到了发射阵列或接收器架构，其拒绝或排除从该元件发射的频率以外的频率的返回信号。

本发明的目的是提供一种改进的检测器，提供一种至少确定反射对象的明确角度(在一维或二维中)或距离(并且理想情况下是两者)的改进方法。

根据本发明的第一个方面，提供了一种连续波无线电或声频率分集阵列检测器(CW-FDA检测器)，其用于确定关注量程和关注视场内的反射对象的明确方位和/或距离，所述CW-FDA检测器包括：

-连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA发射器)，所述CW-FDA发射器包括至少一个频率发生器和发射器元件阵列；

-连续波无线电或声频率分集阵列接收器和计算机数据处理器(CW-FDA接收器/处理器)，所述CW-FDA接收器/处理器包括：

-接收器，所述接收器被设置成接收由所述CW-FDA发射器的发射产生的、穿过所述视场的至少一部分的、从反射对象反射的返回信号；以及

-计算机数据处理器，所述计算机数据处理器被设置成从所述接收器接收信号；以及

其中，所述CW-FDA发射器被设置成根据第一发射方案工作，在所述第一发射方案中：

-所述至少一个频率发生器被设置成向至少两个相应发射器元件提供相应不同频率信号；

-其中，所述不同频率信号具有足够程度的基本上连续波性质；并且其中，所述发射器元件的间距以及向所述发射器元件提供的频率使得能够生成：

-第一发射模式，所述第一发射模式：

-呈现相长干涉的确定性模式，该确定性模式在量程上重复；

-在各个重复中，所述模式具有在方位和/或距离上分布的相长干涉区域，使得由反射对象对所述发射模式的反射得到的返回信号的定时对方位和/或距离的可能值提供约束；

其特征在于：

所述CW-FDA发射器被设置成根据第二发射方案工作，以生成以下至少第二发射模式；

所述CW-FDA发射器被设置成提供所述发射模式，使得：

-由各个发射模式产生的各个接收信号具有至少一个区分特征，以致能够归因到所述接收信号的相应发射模式；并且

-所述发射模式相较于彼此呈现出相长干涉区域的足够的空间分集，可归因的返回信号的定时与所述CW-FDA检测器被设置以获取的任何其他信息相结合，使得能够明确地确定视野内的反射对象的方位和/或距离；并且

所述CW-FDA接收器/处理器被设置成基于各个接收信号的区分特征相应地将该接收信号归因到该接收信号的相应发射模式，并且至少基于所归因的返回信号的定时来明确地确定反射对象的方位和/或距离。

这具有以下优点：使得能够确定在关注量程和视场内的对象的明确角度和/或距离(在多个实施方式中是两者)，而于该对象在关注的方位视场中的位置无关，使得与传统脉冲检测器系统相比，能够实现较低峰值功率的发射，并因此降低了成本，而且在典型实施方式中避免了对昂贵和体积庞大的可转向接收器的要求。

术语解释

术语方位是指测量角度，可以将该测量角度选择为任何取向，通常将是水平方向上的角度。术语高程是指与方位正交的轴线。

接收器优选为固定几何接收器(例如，喇叭接收器)，并且可以是定向的或全向的(2D或3D中的全向)。这具有以下优点：能够在视场内检测发射器，而不需要波束转向的开销和复杂性。另选地，可以使用波束转向接收器(例如，旋转碟或相控阵天线型)。这有助于区分对象，或有助于利用特定基地处已经可用的较复杂雷达系统。

使用了术语“基本上连续波”，因为频率将始终连续地保持(发射)连续一段时间，所述一段时间长于发射模式中典型的相长干涉区域开始和结束撞击点位置处的目标对象所需的时间。相比之下，脉冲发射使用脉冲的短暂性(在啁啾脉冲发射的情况下以特定频率)，并且脉冲发射在各个脉冲之后停止发射，以能够明确地确定距离。

相比之下，这里期望发射多个重复，并且在确定距离的情况下，在各个发射模式中使用不同重复频率，以将可能的位置限制到可以推断距离的程度。并且在确定方位的情况下，在各个发射模式中使用相同的重复频率，以将可能的位置限制到可以推断方位的程度。

频率通常将被开启和关闭，其或者根据设备何时被时间，或者例如可以将频率保持开启状态达待发射的重复模式的若干次重复，然后将频率关闭(例如，以相反地允许在同一频带中发射不同的发射方案)。

因此，术语“重复”是指由于所使用的频率而产生的信号的性质，如果频率保持开启，则会重复，而不是要求发射连续重复。发射各种发射模式的多个重复是非常理想的，然而虽然优选的是其为连续重复，但不是必须的。优选地，频率保持开启达至少两次重复、优选至少10次重复、优选至少100次重复。

关于术语“被设置成向至少两个相应的发射器元件提供相应的不同频率的信号”，这通常但不一定意味着频率是恒定的。

还要注意，在非线性频率FDA阵列的情况下，各个重复从一个到下一个通常会略有不同，并且如果连续重复具有相似的特性(例如，类似的相长干涉区域)，则仍被视为重复。除了可以产生基本相同的信号的优点之外，确定性地重复的信号的优点在于，可以准确地知道要发射的信号，而且使得与返回信号的比较变得较容易，而不管发射的是哪个重复。

术语“反射性”是指它对正在被发射的波(雷达或声波)具有反射性，而不是意味着它具有特别高的反射率。只有当对象存在并且同时位于关注视场、关注量程以及接收器的视场两者中时，才可能确定对象的方位和/或距离。在没有其他此类对象的情况下，仅需要能够确定这样的对象的方位和/或距离。然而，优选地，发射模式(特别是其分集和数量)足以区分和独立地识别多个对象的方位和/或距离。

术语“结合CW-FDA检测器被设置成获取的任何其他信息”是指CW-FDA检测器具有附加功能的可能性。

纯粹作为示例，假设包括附加的传感器或功能，该附加的传感器或功能被适配为检测对象是向左还是向右。在这种情况下，信号只需要能够区分任一侧与向前方向所成的角度，因此相长干涉区域可以是关于向前方向对称的，并且仍然足以确定方位。可选地，CW-FDA检测器不被设置为获取有关方位和/或距离的附加信息。另选地，CW-FDA检测器被设置成获取关于方位和/或距离的附加信息。

一般来说，关于在重复模式中的各次重复内的多个发射模式中的至少一个发射模式，优选地所有发射模式，该模式具有在方位上分布的相长干涉区域。这使得能够确定方位。

一般来说，关于在重复模式的各次重复内的多个发射模式中的至少一个发射模式，优选地所有发射模式，该模式具有在距离上分布的相长干涉区域。这使得能够确定距离。

无线电波或声波的选择

可以使用声波能量(声纳、超声等)或使用无线电波能量(雷达)，尽管显然所有的发射和信号将具有相同的类型。

可选地，检测器是雷达检测器，发射器被设置成发射无线电波，并且接收器被设置成接收无线电波。频率范围将通常在3KHz至3THz范围内，对于超视距雷达优选在3MHz至30MHz之间，对于地波系统优选在30KHz至520KHz，但是对于其他典型应用，优选在300MHz以上和300GHz以下，通常在1GHz到100GHz范围内，它的优点是提供紧凑的发射器和高分辨率。

另选地，检测器是声检测器，发射器被设置成发射声波，并且接收器被设置成接收声波。频率范围一般在100Hz至20MHz之间，其中较低频率适用于主动地震检测，超声频率适用于医疗和工程检测或成像，而中等范围频率(例如，低超声频率范围，例如40kHz)适用于通过空气检测对象。

确保发射模式可区分

由于以不同的发射方案进行发射，因此从发射模式的反射得到的信号通常是可区分的。发射方案的不同之处在于处于不同的频带，或在不同的时间段期间发射(或者可想象地以可区分的极化等)。一般来说，应使用某种形式的波形正交性。

注意，通过具有独特特性(诸如，一个发射模式是快速螺旋形状，并且第二个发射模式是通过对一些天线元件应用两个非常相似的频率而得到的方位无关的慢的振幅变化)，可以在一个发射方案中具有两个或更多个可区分的发射模式。这在图22中例示。然而，使用来自单个发射方案的多个发射模式来明确和准确地确立距离或方位是具有挑战性的，因此需要至少两个发射方案。通常每个发射方案存在仅一个发射模式。

可选地，第一发射方案、第二发射方案和理想的第三发射方案或所有发射方案中的至少两个发射方案在不同的频带中发射，并且接收器被设置成分离频带的返回信号。这使得各个发射方案的发射能够被执行较长的时间，从而潜在地增加了信噪比。

另选地或附加地，在不同和有区别的时间段中(例如，以交替顺序)发射第一发射方案、第二发射方案和理想的第三发射方案或所有发射方案中的至少两个发射方案。这使得能够较容易地识别哪个返回信号对应于哪个方案。

不管发射方案是处于不同的时间段还是不同的频带，都可以从相同的发射器元件序列发射频率。这使得发射器能够较小。另选地，它们可以从不同的发射器元件序列(它们可以具有一些共同之处或没有共同之处，并且在对应于线性序列的方向上可以具有物理交叠)发射。

发射模式的类型的示例

螺旋

通常，在第一(或各个)发射方案中，提供给序列中的各个发射器元件的频率是发射器元件在第一方向上沿着序列的位置的变化函数，例如以在整个视场上生成以第一扫描频率重复扫描的螺旋发射模式。

螺旋发射模式可以在最多180度的视场中沿前向方向传播，或者另选地可以包括作为半螺旋形状的镜像的相反方向，或者实际上在围绕发射器元件的线性阵列的轴的所有方向上传播。

典型地，螺旋发射模式是构成发射模式主瓣的、相长干涉的路径。另选地，特别是在只有两个天线元件的情况下，发射可能缺少主瓣，或者各个波瓣可以被作为主瓣对待。

两个天线元件的使用提供了广泛可能的发射模式，利用可以是各种量(不限于半波长)的天线间距，并且允许在一个发射方案中使用天线元件之间的大频率差。与仅由两个天线元件提供的主瓣图相比，使用三个或更多个天线元件提供的主瓣图在主瓣之间具有较大的间隔。3个以上发射器元件的使用特别适合于在通常等间距的发射器元件的行上使频率基本上线性地增加，但是为了在远场中实现良好定义的发射模式，优选地将频率范围保持在不超过最小频率的10％。

可以通过对沿天线元件序列的频率变化施加适度的非线性来实现螺旋的变化。这导致螺旋形在特定方向上(例如，向前)在较小角度上非常明显，而在大角度上较不明显或不明显(至少在短时间内，其可能是足够的)。这在图23中例示。

另一种另选方案是，每当以宽角度生成螺旋发射模式时，关闭发射(即关闭放大器)，而当螺旋发射模式扫描通过前向方向时，开启发射)。第三种方案(同样适用于其他发射模式)是在宽角度上阻挡发射，例如使用吸收挡板。

圆

另选发射模式的示例是圆发射模式。这可以通过向天线元件中的一个、一些或所有天线元件提供两个非常相似的频率(各对以相同的差不同)使得它们交替地相长干涉和相消干涉来实现。如果该方案应用于也产生螺旋发射模式的发射方案中，则该发射方案具有两个发射模式，并且只要它们以不同频率(优选地以非常不同的频率)重复，则这些发射模式将是可区分的。作为另选，发射器(例如，放大器)可以开启和关闭，以提供圆同心模式，前提是发射器被设置成在发射器开启时在所有相关方位角上提供相长干涉的密集排列。这可以通过使用间距为其最高频率的多倍(例如5倍以上或20倍以上)的两个天线元件来实现。

伪混沌

作为第三示例，任意选择频率。前提是频率的选择使得它们的波长可以被分为公倍数。这产生了具有伪混沌但有规律地重复的传输模式和确定性传输模式。如果发射模式具有相长干涉的多个可清楚识别的预定热点，则返回信号的定时使得能够将对象位置约束到对应数量的可能位置。如果这些信息与基于多个不同发射模式的信息相结合，则可以确定对象位置。然而，伪混沌模式的使用较具挑战性。对于示出伪混沌发射模式的发射方案的示例，请参见图18。

其他

其他模式也是可能的。要求是具有重复发射模式，并且其中存在一个或更多个相长干涉区域和一个或更多个相消干涉区域。有用且期望的属性是，对于给定方位，在发射模式重复区段内的一个范围内存在相长干涉。

视场宽度的控制，以及对前方视野的限制

限制发射器、接收器或两者的方位视场是有用的，因为检测精度在发射器元件序列的向前方向的任一侧都较低(例如使用阻挡挡板)。后阻挡元件(例如，后平面)通常对于将发射方案的发射约束到向前方向(阻挡后方向)是有用的。

发射模式的匹配对或多个发射模式的使用

优选地，发射模式包括两个发射模式，所述两个发射模式：

-是螺旋的，

-具有等同的扫描频率，

-具有相反的扫描方向，以及

-是通过相应发射方案发射的，

这是经由螺旋发射模式实现的“匹配对”的示例。匹配对的优点是，计算机处理器可以较容易地确定明确方位。可选地，至少三个、优选至少五个发射模式以匹配对设置。匹配成对的发射模式不应在同一发射方案中发射，因此匹配对需要两个发射方案。对于将6个发射方案设置成3个匹配对的例示，请参见图21。

实现匹配对的一种方式是一个发射方案以扫描频率X呈现重复的螺旋发射模式(即半螺旋)，并且第二发射方案呈现以相同频率X重复的圆重复发射模式(即振幅或相位或极化的时变方位独立变化)。作为各个模式的结果返回的信号的定时将对象的可能位置限制为一系列弧，并且通过识别这些弧的交点，可以确定对象位于一系列点中的一个。因为两组弧处于相同间距，所以这一系列点将位于一条线上，在不同的距离处，但都在同一方位处。这使得能够确定对象的方位(受信噪比和杂波等影响)。

优选地，CW-FDA检测器被设置成生成第三发射模式(优选至少6个，可选地至少30个)。再次，优选地，各个发射模式按照其自身的发射方案产生。使用较多的不同发射模式有助于改进明确的距离和/或方位的检测(在典型的实施方式中是距离和方位两者)。

2D视场

可选地，视场是二维方位和高程视场，并且发射器阵列、以及发射器元件的各个序列是二维的，

-在2D视场内，所有的发射模式彼此不同；

-发射模式相对于2D视场呈现出足够的分集，也就是说，连同可归因于各个发射模式的返回信号的定时一起，共同提供了足够的信息以至少确定对象的角度或位置；并且

计算机数据处理器被适配为确定对象的明确方位和高程。

2D视场中的发射模式

圆形视场的二维等效物是球形的，而伪混沌的二维等效物是二维伪混沌-具有这些形状的发射模式相对容易产生。

螺旋发射模式的优选2D等效物是在方位上以一个频率并且在高程上以不同频率重复扫描的模式。这可以通过选择发射器元件的2D序列(例如，方网格)并且应用频率变化来实现，其为在一个维度上的线性增长与在另一个维度上的不同速率的线性增长的和。优选地，两个扫描频率的差(以及因此在二维中信号频率的线性增加率的差)是整数倍。优选地，扫描频率的差至少为3，优选地至少为50。

在2D中，有利的是提供发射方案的匹配四元组，而不是仅发射方案的匹配对。例如，与第3发射方案和第4发射方案相比，第1发射方案和第2发射方案在一个维度上具有相等频率但相反方向的扫描路径，并且与第2发射方案和第4发射方案相比，第1发射方案和第3发射方案在另一个维度上是相等以及相反的。

作为另选，可以通过以下处理来确定角度和方位：执行在方位上呈现角度变化(例如，螺旋)的一个发射方案，并且执行在高程上呈现角度变化(例如，还是螺旋)的另一个发射方案，并且将结果组合来推断对象的位置。这对于单个对象来说较简单，但是如果有多个对象/杂波，则计算处理会较为密集，因为需要额外的发射方案，这些发射方案在中间角度(例如，一个可能与方位-距离平面成45度角，并且与高程-距离平面成45度角等)方面呈现出变化(例如螺旋)。

多个视场

本文所述的技术在约60度至约120度的向前视场内较精确。可选地，可以允许从发射器的线性序列向后发射(通过不阻挡它)，或者实际上在垂直于发射器线的所有方向上发射。然而，这会造成区分对象是在前方还是后方等困难，因此通常视场仅限于特定的向前方向。

也就是说，可以改变视场，使用两个、若干或多个视场。针对各个视场重复所描述的处理。与旋转发射器(或接收器)不同，可以使用发射器元件的不同选择来建立不同的视场。视场通常是交叠的，例如，形成360度左右的线或带状物，或者可选地覆盖所有方向。这有助于在较广的方向范围上收集有关对象的信息。

如何确保发射模式不同的示例

1.它们可以相对于方位反转(例如，相反的扫描方向)。这有助于检测对象的角度(参见匹配对)。

2.它们可以相对于彼此旋转，从而具有不同的向前方向(例如，因此对于螺旋的情况，它们的扫描路径有不同的起点和终点)，但在方位视场上交叠。这具有额外的益处：有助于设置多个交叠视场，从而创建较宽的组合视场。

3.它们可以有不同的重复频率。在螺旋的情况下，这意味着不同的扫描频率。这具有以下有点：有助于确定对象的距离，尤其是提高距离精度和有利于在较大距离进行检测。对于圆发射模式，等效方案是以不同频率发生交替的、与方位无关的相长/相消干涉。

4.使用随机或任意选择的频率来生成不同的伪随机的有规律的发射模式。例如，随机重新排列相应发射器元件上的频率一般创建非常不同的发射模式。

5.它们可以有不同的形式，例如一个可以是螺旋，另一个是圆，或者一个可以是单螺纹螺旋，另一个可以是多螺纹螺旋。

多螺纹螺旋可以使用两个天线元件来实现，特别是将它们间隔开超过半个波长。

发射器阵列形状的变化

合适的发射器阵列的示例包括网格，诸如方形/矩形/菱形网格，或环(诸如圆形或椭圆形，或三角形、方形、五边形、六边形，可选地具有圆边，并且可选地在环中具有间隙或“加号”形状)。为了调整未在与期望的前视方向相对应的直线上设置的发射器元件，可以添加或减去相位差，以适应在该方向上的假想线(notional line)前方或后方的位置变化。

更一般地，在任何实施方式中，发射器元件的各个序列可以偏离假想直线，并且向各个这样的发射器元件(相对于向前方向偏离该线的发射器元件)提供相位调整，例如以补偿该偏离。相位调整可以通过电子相位调整，也可以通过选择或调整波导的长度来为该发射器元件提供该频率。实际上，根据实施方式，各个序列以弧形来设置。这有助于将CW-FDA检测器附接到另一对象，如车辆前部，并且对于实现圆发射器阵列的使用是有用的。

优选地，弧是浅弧(在向前方向上的变化小于CW-FDA检测器频带的单个波长的距离)。这样能够将检测器放置在非平面上，诸如车辆前部或侧部，诸如车辆保险杠上，这有利于在车辆上使用检测器。

可选地，阵列是围绕中心波能量阻挡元件分布的(或者另选地，部分地围绕中心波能量阻挡元件，例如，围绕至少三分之一，或围绕至少一半)，并且通过选择相应不同的发射器元件选择来实现发射方案的视场差。这具有以下优点：可以有较宽的视场，同时避免了由于(各个发射方案的)向后方向的发射而导致的错误检测。

优选地，阵列具有n阶离散旋转对称性(一般地，所述对称是关于对应于中央阻挡元件(如有)的位置的轴线)，其中n至少是3，并且其中发射方案中的至少三个具有为另一选择的相应旋转的、发射器元件的相应选择(根据该相同的离散旋转对称性)。这具有以下优点：使得能够较容易地进行选择以在具有在120度至360度之间不同的向前方向的方向上进行发送。

不同重复频率的使用

发射模式的优选类型是螺旋(一般这意味着半螺旋形式，因为当考虑向前方向时，它是螺旋形的，但是如果允许向后传播，将会生成向前模式的镜像)。螺旋形状具有扫描频率，这意味着扫描视场的频率。在只使用两个发射器元件形成的双螺旋和三螺旋等情况下，视场会受到限制，以使得在特定距离处只有一个螺旋。另选地，扫描频率可以被认为是模式重复的频率。

优选地，发射方案中的至少三个(更优选至少六个发射方案，更优选至少十个发射方案，更优选至少二十个发射方案)都具有不同的扫描频率。使用的扫描频率越多，就越容易准确地确定对象的距离，尤其是能够在较大的距离处进行检测。

优选地，具有不同扫描频率的那些发射方案(或其匹配对)的扫描频率在范围上分布，并且与范围的较远端处相比，范围的较近端处的扫描频率的密度较高，与线性分布或指数分布相比，这提供了较为优化的计算资源使用，因为它在各个尺度提供了类似量的对象分布信息。

特别地，发射方案(或其匹配对)的扫描频率可以基本上按照指数序列分布，其中优选的是，指数优选在1.01至10的范围内，更优选的是在1.1至5的范围内。指数优选是质数，可选地是2.0。

有用的是，扫描频率的范围可以跨越至少为10的系数(factor)，更优选的是至少50。这使得能够以较高精度在较大距离范围内确定对象距离，但是较高的精度和距离需要较大的处理能力。因此，对于便携式或低功率应用(诸如，小型无人机、室内导航机器人等)，范围有利地小于20，并且对于高功率应用(自我驾驶/自动驾驶汽车和大型无人机)优选的是大于20。

频率沿序列的线性或非线性变化

如果各个序列中至少有三个发射器元件，则可以存在频率沿序列的线性增函数。这通过提供较清晰的波瓣和旁瓣模式降低了处理器计算处理的复杂性，但还是可以实现非线性函数，该非线性函数向扫描路径增加了额外复杂性(这既有用又需要较多计算量)。一个原因可以是用于在不适合等间距的发射器元件的表面上定位发射器。

共同使用一个频率发生器

所有的频率都可以从单个频率发生器生成(例如，经由倍频器间接生成)。这有助于确保发射方案是一致生成的，这对于高质量的结果非常重要。另选地，各个发射方案可以有自己的频率发生器，并且可选地各个发射器都有自己的频率发生器，这种选项对于声发射较具吸引力，因为在典型声频率范围内的频率发生器实现难度较小。

多次重复

一般地，各个发射方案运行一段时间以提供发射模式的重复，一般至少2次，可选地至少100次，以提高信噪比。

多普勒测量

如同传统雷达技术，可以测量返回信号的多普勒频移(即在载波频率中)。这识别对象的相对速度的严格与距离方向(即径向)有关的分量。这是很有用的，因为如果有多个对象而且它们都有不同的多普勒频移，这就能够区分它们，从而简化了识别一个对象的角度、距离或位置，并且为各个对象重复该识别的问题。

多种模态

有利的是，CW-FDA检测器被设置成在至少两种模态中的任一模态下选择性地工作，各种模式提供具有跨越相应范围的扫描频率的发射方案，其中所述范围是不同的、交叠的范围。较高的扫描频率较适合于短距离但更精确的检测。因此，这具有以下优点：使检测器根据情况能够在具有高距离分辨率的短距离检测与具有较低距离分辨率的远距离检测之间切换。

可选地，CW-FDA检测器被设置成响应于检测短距离内的对象而从较高距离模态切换到较低距离模态。可选地，CW-FDA检测器被设置成根据用户输入来切换模态。

示例应用

多种应用都是可能的，诸如，自动驾驶车辆上的检测器，其与使用脉冲检测器相比具有降低车辆成本的优点。

雷达检测器的应用示例如下：

-在汽车上，如自我驾驶/自动驾驶汽车。

-在飞行器或空中无人机(诸如四翼或多翼无人机)上。

-在船或舰或水上方无人机上。

-在航天器或卫星上。

-在地基雷达设施上。

声检测器的应用示例如下：

-在适于室内导航的机器人上。

-在船或舰或漂浮无人机上。

-在潜艇或可潜水无人机上。

-在医学或工程扫描仪(超声)中。

-在地下检测器中(低频声波)。

示例实施方式

示例性实施方式在不同的频带或交替的时间段中经由单独的相应发射方案使用螺旋发射模式，并且使用与发射器隔离的宽视场喇叭接收器。

存在多个不同螺旋发射模式，具有成对匹配的扫描频率，并且匹配对以分布方式在频率范围上扩散，特别是在扫描频率的分布中具有对数变化。

使用了1GHz、2.4GHz或5.2GHz的载波频率，匹配对的频率如下：1kHz、2kHz、4.5kHz、10kHz、20kHz、45kHz、100kHz、200kHz、450kHz、1000kHz、2000kHz、4500kHz、1MHz、2MHz、4.5MHz、10MHz、20MHz、45MHz。

在任何发射方案中应用于发射器元件的最大频率跨度小于其最大值的30％，优选小于10％。

根据这些响应，可以确定(依赖于具体情况，达特定的精度)对象在视场和关注量程内的位置。可以明确定位对象的最大范围依赖于扫描频率的数量和范围以及数据处理步骤。最大距离分辨率约为最高扫描频率下扫描路径之间范围变化的一半，或依赖于发射器元件的数量，该范围变化的较小部分。

以无线电波为例，在上面的示例中，最慢扫描频率具有～l/1000s的周期，在空气中行进时～300,000,000m/s，给出的标称距离等于～300,000m(但可能为其多倍，因为对于最慢扫描来说，不一定严格地在该距离内执行仅一次扫描)。最快扫描频率(45MHz)的主瓣扫描路径之间的距离间隔为～7m，给出最大分辨率为至少～3.5m(可能更高，依赖于所使用的发射器元件的数量)。当然，在距离和分辨率上还有附加限制因素，诸如发射强度和时间、以及杂波和测量精度。注意，在较高频率下，距离分辨率一般会受到所用模数转换器采样率的限制，然而这也是问题。

作为第二示例(例如，使用载波频率为200kHz的声波)，可以将一组发射方案对设置成使得这些对具有如下扫描频率：100Hz、200Hz、450Hz、1kHz、2kHz、4.5kHz、10kHz、20kHz。在这个示例中，距离将等于3m或是3m的多倍，潜在的距离分辨率为1.5cm。

其他示例在图15和图16示出。这些仅是说明性示例。对于雷达应用，利用2.4GHz或5GHz无线电频带是有利的，在这些频带中，可以很容易地获得负担得起的发射器(特别是可以使用免执照的地方)，尤其是5GHz波段，因为可以使发射器较小。使用2.4GHz波段可以较容易地实现模态4至模态10范围内的实施方式，但是这需要较大的发射器。

图15示出了使用至少5GHz到35GHz范围内的载波频率可以实现多个有用的距离和距离分辨率。在X波段(8GHz至12GHz)、K波段(18GHz至26.5GHz)、Ka波段(26.5GHz至40GHz)、Ka波段(26.5GHz至40GHz)以及5GHz波段(例如，免执照频谱)中给出了示例。从40GHz到100GHz的频率也可以用于提高分辨率。

使用5GHz频带的示例(包括模态1到模态4)将对于多个应用(诸如自动驾驶汽车)有用。模态8到模态10作为航天器的雷达特别有用。设想了一种用于立方体卫星的雷达，该雷达具有设置在立方体卫星内部/上的三元件5GHz发射天线，或设置成可折叠或从立方体卫星上伸出的较大天线。另一示例是模态3到模态5，特别是使用低功率模态，特别适合在小型空中无人机上使用。另一示例是模态1到模态3，模态1到模态3对被设计用于地形导航的机器人特别有用。另一示例是模态4到模态7，模态4到模态7对于船舶雷达特别有用。注意，模态1到模态3需要比5GHz高的载波频率，因此目前预计成本高，但是它们在有用距离内提供了潜在的较高的距离分辨率。

注意，模态1到模态10只是示例。低功率模态被举例为具有较低的距离与距离分辨率比(在各种情况下该比为100)，并且还举例了高功率模态，其具有较高的距离与距离分辨率比(在各种情况下，该比为20至510)。再次，这些是从一系列实施方式中获得的示例。使用图15或图16中的示例作为起点，可以很容易地实现较高的距离与距离分辨率比和较低的距离与距离分辨率比。

转到图16，图16示出了七个示例实施方式，前两个示例实施方式是具体的雷达实施方式，后五个示例实施方式依靠声波能量而不是无线电波能量。

在第一个示例中，使用2.4GHz的免执照频带，而且4m的距离分辨率是可能的，该距离分辨率可以(受制于足够的发射器元件、足够的发射方案和足够的信噪比)被超出(例如，如图所示，通过5倍的因子来实现5cm的距离分辨率)。

在第二个示例中，使用较低的载波频率以30MHz的频率发射，从而在这种情况下能够使超视距雷达执行的距离为60km(受制于实现的功率输出和信噪比)。应使用较大的发射器元件阵列(例如，15m至40m或更长)。

在接下来的五个实施方式中，发射器是声发射器(扬声器、压电发射器、振动换能器等)的阵列，而不是无线电发射器天线元件。

例示的第一声波实施方式使用在空气中仅弱衰减的超声载波(例如40,000Hz或更高，或如图所示的80,000hz)以使得能够通过空气检测附近的对象。给出的示例应用是用于检测房间中对象的检测器，虽然它同样适用于户外导航。这种检测器较适合于使速度较慢的机器人避免碰撞，因为与无线电波相比，声波的速度较低，这意味着需要较多的时间来收集来自对象的回声来检测对象。在所给出的示例中，所使用的最大扫描频率小于载波频率，优选为以至少10的比(如图15和图16所示)。

然而，由于使用非常高频的声波具有挑战性(例如，由于高频率的衰减)，并且需要较高的扫描频率以获得高距离分辨率，这意味着可能适合使用比载波频率慢约10倍到20倍的最大扫描速率，而使用雷达时通常可以方便地使用比载波频率慢20倍到100000倍的扫描速率。如图16中的示例所示，对于声波CW-FDA设备，最大扫描速率约为10。

应该注意的是，标称距离假设设计者选择将设备的距离设定为等于在所使用的最低扫描频率下，在主瓣的一次扫描期间该发射行进的距离。作为另选方案，通过比较来自多个发射方案的返回信号，诸如以识别超出该距离的对象，也可以非常直接地实现较远的距离。

此外，该表给出了检测器的标称距离分辨率等于发射速度除以最大扫描频率。然而，在发射器阵列中使用大量发射器元件的情况下，可以使发射的主瓣相对于主瓣路径之间的距离(在任何给定时间的距离)非常窄。利用这种方案，受制于可接受的信噪比和影响检测精度的其他因素，很容易超过所给出的标称分辨率。表中示出了另一行“增强分辨率”，其示出了如果分辨率是连续主瓣之间距离的五分之一则达到的分辨率。

转到图16中的第二声示例，在本示例中，发射载波频率为5MHz，而通过活体组织的发射速度约为1500m/s。要获得高距离分辨率，需要发射器元件非常靠近，但受此约束，使用5MHz的载波频率和高达500,000hz的扫描频率范围，可以获得0.3cm的标称距离分辨率(并且可以使用具有多个发射器元件(例如至少8个)的阵列来获得较高的分辨率，例如0.06cm的分辨率是可能的)。

转到图16中的第三声示例，给出了超声检测器示例，该超声检测器使用10MHz超声，适用于检测诸如钢或铝之类的固体中的裂纹或其他对象/缺陷。同样地，这需要超声换能器的微型阵列，优选地为压电换能器。

转到图16中的第四声示例，其举例了声波地下检测器，该声波地下检测器使用20kHz的可听载波频率和每秒50到2000次的扫描频率范围。受制于声波穿过岩石的发射，以及返回到接收器的足够的信噪比，这使得可以在2m(但可能更高，例如0.4m)的标称距离分辨率下检测达80米的距离。与依靠脉冲(诸如，受控爆炸的传统技术相比，这里描述的方法使用连续波发射，并且尽管这可能较弱，但可以连续工作，直到接收到足够的信号，这些信号(当信号相加时)提供了较强的信噪比。因此，提供了潜在的较便宜和破坏性较小的方案来检测对象，并且这适用于所有的示例，不仅仅是声波或地下检测。这种方案也适用于水下检测器，尽管其发射速度不同并且因此距离分辨率也不同。

转到图16中的第五个声示例，在这种情况下，描述了地下传感器，其为主动地震传感器，因为使用较低的载波频率(5kHz)和较低的扫描频率(lHz-500Hz)以标称分辨率为8m(或增强分辨率，例如2m)来检测深达地下4千米的对象(受制于传播和信噪比)。这需要1.2米或3.2米或更大的较大的发射器阵列。

最大扫描频率与载波频率的比

请注意，对于多个声发射器实施方式和应用，最大扫描频率与载波频率的比有利地约为0.1(提供最大距离分辨率)，而对于大多数雷达实施方式，尤其是使用载波频率在约2.4GHz与5.8GHz之间的那些实施方式，最大扫描频率与载波频率的比有利地小于0.10，通常在0.05或更小的范围内。

距离与距离分辨率的比

对于处理能力受限的应用，距离与距离分辨率的比优选在20到250之间。对于可获得较多处理能力的应用，距离与距离分辨率的比优选在200到1000之间。

多种模态

有利地，检测器适于在多个模态中的一个下工作，其中模态在用于检测对象的发射方案的扫描频率范围中是不同的。例如，立方体卫星上的检测器可以有效地根据关注量程在模态3到模态10之间切换(例如，在低功率下)。类似地，自动驾驶车辆上的检测器可以在模态1、2、3下交替工作(在所有三种情况下使用例如20GHz的载波频率)，而大型无人机可以在模态3到模态8下交替工作，或者船舶可以在模态4到模态6之间切换。工作模态的选择可以是自动的，或者可以根据需要交由用户选择。

对于使用声波能量的应用也是如此。例如，图16中所示的房间导航传感器可能会改变所使用的扫描频率范围，从所示的扫描频率向上增加例如5倍或10倍，或者向下减少例如5倍或10倍。这使得传感器可以在高距离分辨率精度下检测较近的对象，并且以较低的距离分辨率精度检测较远的对象。实际上，该设备可以在这两种模态或三种模态间交替，并且将结果组合为单一输出。再次，同样也适用于医学成像或工程超声检测以及地下检测的检测器。可以根据需要成像的区域的深度以及操作员的要求，用距离来交换距离分辨率。

一个不同之处在于，与用于信号行进远远更快的雷达相比，利用声检测器收集足够信号以确定对象位置所需的时间较有可能成为影响是否使用多个距离的选择的因素。因此，雷达设备优选地在不同的距离和不同的距离分辨率下自动执行测量(各个选择需要两个、三个或通常多个发射方案)，并且将各次测量的结果组合成组合输出。而对于声检测器，虽然这是一个有用的选项，但通常情况下，在未根据用户选择来控制是否这样做的情况下，设备不会在多个距离内执行检测并且将结果组合成输出。取而代之的是，对于声检测器，将更合适的是使设备接受用户选择的要用于检测的期望距离和距离分辨率。

示例处理方案

有利的是，存在大量的发射方案，相似数量的发射方案具有正扫描方向和反扫描方向，并且扫描频率基本上以对数方式展开，例如各个扫描频率以相似因子大于前一扫描频率，例如，各个正向扫描方案的扫描频率比前一扫描频率快1.3倍，对于反向扫描方案也采用相同的方案。

各个方案都提供了对象可能在哪里的地图。这些数据是通过使用最快扫描匹配对(例如，最快的10个正扫描方案和最快的10个反扫描方案)在短距离内搜索对象来处理的。高粒度适用于高扫描频率。识别对象的一种方式是绘制由各次发射结果暗示的对象的可能位置(发射信号主瓣的各种路径)，并且找到基本上所有方案都暗示可能存在对象的那些位置(路径的部分)。在识别了对象的位置之后，然后优选的是在适当的程度上去除与现在已知不正确的可能位置(路径的相关剩余部分)有关的信息(即，降低这些路径的剩余部分的强度，而不是完全移除路径)。

在已经完成了对短距离区域(或者另选的是长距离区域)的该处理之后，可以使用关于对象位置的改进信息继续检查较大的区域，来帮助找到较多的对象。这可以重复进行，直到已经评估了整个视场和量程。

另选地，在整个视场和量程内一次比较来自所有发射方案的返回数据具有较高的处理器效率。

可以提高数据处理器效率的另一种改进是，根据长距离与短距离相比被纵向压缩并且优选地也横向压缩的变换，重新映射关注量程。例如，在笛卡尔坐标系中的圆形区段的视场被重新设置成以角度和距离作为轴的矩形。并且将距离对数性地绘制。

利用最慢扫描频率的方案的输出(对象可能位置的轨迹)在整个量程上绘制，而利用最高扫描频率的方案的输出在整个视场上、但仅在部分量程上绘制。扫描频率越高，在上面绘制该方案结果的范围越小。这是因为地图的长距离部分具有较低的分辨率(无论是在视场上的距离，还是沿着量程的距离)，并且高频扫描轨迹很难或不可能精确地绘制。更一般地说，可以在整个量程内绘制，但是由于分辨率约束，高频率轨迹的细节在量程远端会在地图粒度中丢失。

在重新映射的视场上绘制各条轨迹后，可以将来自多个或很多方案的各个位置处的轨迹组合，例如通过乘以它们在地图上的值。对象所在的位置被揭示，因为这些位置具有来自多个或所有方案的轨迹。

推荐的数据处理方案

为了确定对场景中对象的角度，首先顺时针扫描主波束。来自目标的回波将在某个参考值之后的某个时间t_T1出现。例如，这可能是当波束与视轴成-90度角时。这个时间包括主波束旋转到目标方位所用的时间t_θ1，以及能量传播到目标并且返回到接收器所用的时间t_R1。

在接收器处测量时间t_T1＝t_θ1+t_R1。在此测量之后，以相同的扫描速率完成第二次扫描，现在是以逆时针方向，此次测量的总时间t_T2＝t_θ2+t_R2将不同(前提是目标不在视轴上)，但假设目标在距离上没有明显移动，总时间的唯一变化是波束转向到对象所用时间的结果。

从数学上来说，这意味着t_T1＝t_T2，因此，测量到的时间的差异只是扫描到角度所花时间的函数，其与角度本身成正比。因此，使用相反方向的两次扫描，就可以明确地确定对象的角度。

在雷达测量的情况下，t_R1和t_R2应被视为等效的，因为从典型的关注量程来看，光速与典型平台的速度相比是如此之高。

仅如果目标移动得很快，双向往返的时间才会有可观的变化。

权利要求中阐述了其他实施方式。标题的使用是为了帮助阅读，而非旨在限制。

权利要求13、14、15、16、17、18、19和20中阐述了本发明的其他方面。

现在将仅通过参照附图来描述本发明的优选实施方式，其中：

-图la是来自现有技术的频率分集阵列(FDA)雷达的主瓣和旁瓣的传播的例示图(箭头示出了传播方向)；

-图1b是示出一个单一(尽管较复杂)发射模式的现有技术方法的从FDA雷达的发射传播的例示图，其涉及在同一频带中、具有相同重复频率、并且在相同发射方案中发射的两个相反的螺旋；

-图2示出了根据具有相反扫描方向的两个发射方案工作的本发明实施方式的CW-FDA检测器的实施方式，并且例示性地示出了从对象得到的返回信号(未按比例)；

-图3示出了根据具有相同扫描方向但不同扫描频率的两个发射方案工作的本发明实施方式的CW-FDA检测器的实施方式，并且例示性地示出了从对象得到的返回信号(未按比例)；

-图4a至图4g是本发明实施方式的例示图，示出了在一个或更多个特定时间点上的一个、两个或三个发射方案中的各个发射方案的发射主瓣的排列，示出具有不同路径的发射方案可以如何一起用于确定对象的位置；

-图5a、图5b和图5c是本发明的三个实施方式的例示；

-图6示出了根据本发明实施方式的FDA检测器的例示图，例示了作为确定距离、角度或位置(未按比例)的较长处理中的步骤，具有匹配扫描方向的两个发射方案如何用于将对象的位置约束到关注的视场和距离的区段上；

-图7示出了根据本发明优选实施方式的CW-FDA检测器的例示图，示出了使用具有不同扫描路径(右下角指示的附加扫描路径)的多个发射方案，包括具有相反扫描方向的至少两个发射方案，以确定多个区分的对象(在距离和角度两者中)的位置(未按比例)；

-图8示出了根据本发明实施方式的CW-FDA发射器的发射空间模式的例示图，该模式示出在第一方向上的快角度扫描，在正交方向上的慢角度扫描，从而覆盖2D视场；

-图9示出了具有各种配置的CW-FDA发射器的发射空间模式的四个例示图；

-图10是根据本发明实施方式的CW-FDA发射器阵列的示意图，以及在其上测量的各种角度和距离；

-图11示出了根据本发明实施方式的CW-FDA检测器的示意图，例示了阵列的各个发射器元件的不同频率偏移；

-图12示出了根据本发明实施方式的CW-FDA发射器的示意图，其中，17个倍频器与5MHz载波频率、1MHz频率以及低但可变频率一起使用，以在不同频带中生成发射方案的第一同时匹配对，然后还生成第二同时匹配对、第三同时匹配对和第四同时匹配对，各个同时匹配对具有比前一同时匹配对大的频率分集；

-图13示出了应用于发射器元件1至8以产生发射方案的三个匹配对(扫描方向相反且扫描频率相等的波束路径)的可能频率图；

-图14a示出了本发明CW-FDA发射器视场的简化示意图(未按比例)，示出了四种发射模式中的发射模式的主瓣的位置，各个主瓣的位置在对应于各个主瓣撞击一个或更多个对象的特定时间点处(为了简单起见，将对象显示在它们同时被主瓣撞击的位置)；

-图14b示出了如何将图14a中所示的设置重新映射到角度与距离的笛卡尔表示中，其中角度被映射到一个笛卡尔坐标系上，其中示出了三种发射模式；

-图14c示出了如何重新映射图14b中所示的设置，从而将距离显示在对数轴上；

-图15示出了10个示例CW-FDA检测器实施方式的表，示出了对于扫描频率的范围均小于载波频率的发射方案的距离的可能选项的选择，以及如果有更多的处理能力可用以比较其产生的接收信号，则扫描频率的范围如何更大，并且例示了在受到硬件和信噪比限制的情况下可以实现的距离和距离分辨率的分集；

-图16示出了4个示例CW-FDA声波实施方式的表，示出了用于不同应用的一些合适的载波频率，并且示出了对于扫描频率的范围均小于载波频率的发射方案的距离的可能选项的选择，并且例示了在受到硬件和信噪比限制的情况下可以实现的距离和距离分辨率的分集；

-图17基于10个等间距发射器元件，在这些发射器元件上施加的连续波频率线性增加，并且示出了主瓣路径(粗白色曲线)相对于发射器波长的比例(右下角图示中可见)。

-图18例示了呈现相长干涉区域的重复排列的伪混沌发射模式；

-图19例示了来自两个发射器元件序列的可能发射模式；

-图20例示了10个时间点处的螺旋模式，例示了螺旋发射模式随时间的径向传播如何具有模式旋转的(假)表现，并且示出了相长干涉的主瓣如何随着时间的推移而具有方位地扫描视场的效果；

-图21例示了六种螺旋发射方案，各种螺旋发射方案具有单一发射模式并被组织为三个匹配对以帮助确定方位和距离；

-图22例示了如何在单一发射方案中呈现两种可区分的发射模式，向左扫描的螺旋具有比向右扫描的慢螺旋快得多的重复率，从而使得接收器或计算机数据处理器能够区分它们；

-图23例示了如何可以实现发射机元件上的非线性的频率变化。例如，这可用于在发射短的情况下，减少向前方向任一侧的高角度处的清晰模式(仅执行适量的扫描，因此从一个扫描到另一扫描，模式保持基本相同)；以及

-图24示出了另选模式的示例，其中相长干涉区域被设置成菱形网格(当在距离和方位上绘制时)。

优选实施方式

下面的详细实施方式描述了CW-FDA雷达，但是通过以下方式可以将相同的设计实现为CW-FDA声检测器：将雷达发射器元件替换为声发射器元件、将雷达接收器天线替换为声波接收器(声检测器，一般为麦克风)、并且选择适合声波信号传播和检测的载波频带而不是适合雷达信号传播的载波频带。

由于优选地将发射器元件设置为间隔半波长(例如基于频带的中心频率)，所期望的检测器尺寸也影响所使用的频率。由于声波行进(依赖于在空气中、水中或地上)会比雷达(在空中)行进慢50,000倍到1,000,000倍，与雷达域中最关注的频率范围相比，声波域中最关注的频率范围将缩小相同比例。

使用这两种模式(雷达和声波)，可以有效地选择非常宽的频率范围，这依赖于所期望的检测器尺寸和检测距离。扫描速率与各个发射天线的频率相对于位置的不同程度成正比，这在声波域和雷达域中都是如此。因此，以下讨论同样适用于这两个领域，并且与所使用的载波频率无关。

图1a示出了从FDA雷达发射器发出的发射模式的主瓣(粗的呈对角线且弯曲的较亮光带)和旁瓣(两侧较薄的光带)。箭头示出了从左侧发射器的传播方向(8个黑色圆圈)。这个示例具有在多个等间距的天线元件应用的线性增加的频率(参见向下箭头)。与传统雷达发射模式不同，主瓣不保持在向前(0度)方向。相反，主瓣从图la的底部向上扫描，然后从底部重复。因此，图la是这种行为的快照。

图1b示出了不同的现有技术FDA发射模式。这一次传播方向是向上的，并且发射模式显示在两个图中。在左侧，发射模式在特定时间点示出在笛卡尔坐标中。在右侧，以距离相对于角度示出了发射模式。这两个图在视觉上有相似之处，因为它们示出了相同的信息。使用两种类型的图都是有用的，因为它们有助于读者理解发射模式，并且也有助于识别采样伪影。在图1b中，采样伪影在右手图中作为细水平线而可见，在左手图中作为细曲线而可见。这些伪影应该被无视。

图1b中的发射模式本身不足以实现本发明，因为尽管可以从图中视觉地识别出两种模式(即顺时针螺旋和逆时针螺旋)，但它们缺乏使接收器能够分辨出它接收到的信号是由哪一种模式引起而需要的特征。

相反，图lb的发射模式被正确地描述为只有一个单一(尽管较复杂)的重复发射模式，因为这两个螺旋是在一个发射方案中、在相同的频带内、在相同的极化、在相同的时间处提供的，并且两个螺旋形状具有相同的脉冲宽度(在距离方面)，并且重要的是，他们有相同的重复率。另外，在现有技术中，它们不作为单独的发射模式使用或区分。

图2示出了本发明的实施方式。这里，在第一种情况下，使用发射器元件序列(右边的黑色圆圈线)，其频率朝向底部天线元件增加，在第二种情况下，使用发射器元件序列(右边的黑色圆圈线)，其频率朝向顶部天线元件增加。在这两种发射方案中，可以在不同的时间，或者在不同的频带中使用相同的天线元件序列，或者可以使用不同的天线元件序列。

如图2所示，目标(白色圆圈)以不同的定时接收发射的主瓣，该定时依赖于频率在天线元件上是向上增加还是向下增加。在这个示例中，频率是相同的频率，只是以相等的速率反向(匹配对)，但是有多个另选配置也是可能的。

各个发射方案发射基本上连续的波频率(至少在螺旋扫过用户关注的视场期间，而如果需要则可以在其他时间关闭放大器)，但是来自目标的反射具有一系列脉冲的表象，其示出了发射的主瓣和旁瓣结构(参见各图下方所示的波列-未按比例)。在方案1(顶部)和方案2(底部)中，这些返回信号的返回定时不同。这在右侧的响应与时间关系图中显示。通过比较两个峰的定时差，可以确定对象的角度(参见示出所确定的角度的底部方框)。仅根据一个这样的方案确定对象的角度是不可能的，因为尽管可以测量返回定时，但这可能对应于(例如)左侧的附近对象，但也可能对应于右侧较远的对象。可以看出，在两种发射方案中，来自另一目标(黑圆圈)的反射响应将示出相同的定时差异，因此通过一起使用来自两个发射方案的反射可以被确定为处于相同的角度。

图3再次描绘了两个方案。在本示例中，第二(较低)方案具有较高的扫描频率(而非不同的扫描方向或要扫过的不同视场)。如所示的，这使得对象的可能位置缩小范围，并且使得能够确定对象在量程和视场角的子集中。两种发射方案通常不足以识别对象的角度，除非它们具有相同的重复(扫描)频率。相反，可以实现一个或更多个附加方案(图4中未示出，对于示例请参照图16)来使可能的位置缩小范围，直到只剩下一个可能的位置。为了区分多个对象(未示出)的位置，应实施附加方案，各个附加方案具有不同的扫描路径。

另一示例(为简洁起见，未示出)是将方案1中的发射器元件序列设置成方案2的不同取向(相差角度θ)。另选地，可以使用相同的发射器元件序列，尽管所施加的相位差将具有(以一阶近似)与向后或向前移动天线元件相同的效果，因此具有旋转天线元件序列的效果。此处，虽然细节稍有不同，但是在第一方案和第二方案之间再次示出了返回信号中的定时的差异，使得能够确定对象的角度。

转到图4a到图4g，以例示性形式(未按比例)描绘了多个发射方案。图4a示出了第一发射方案，其在图4b至图4g中也有呈现。

在图4b，示出了第二种发射方案(灰色螺旋)。在这个方案中，主瓣(灰色弧)以曲线展开，尽管辐射的传播方向(见图4a中的箭头)是径向的，但具有在视场上扫描的发射模式。在相对于方案发射开始的特定时间点，方案1的主瓣位置以黑色弧示出，方案2的主瓣位置以灰色弧示出。在这个时间点上，弧不在反射对象的位置相交。相反，它们只在方案2进行了少量额外的时间Δt后相交。

在方案1中，主瓣在T＝0时反射离开对象，并且在此后反复反射。在方案2中，主瓣在T＝Δt时反射离开对象，并且在此后反复反射。反射由接收器(未示出)检测并且比较其定时。这指示目标处于特定的明确角度，但在距离上沿着对象可能所在的角度(黑色圆圈)有多个可能的位置。

因此，在图4c中，使用第三种发射方案来使对象的位置缩小范围。该发射方案中的主瓣具有与方案1和方案2不同的路径。具体而言，该方案的主瓣扫描速率较慢(例如，由于沿阵列的频率较相似)。

在方案2期间，主瓣在T＝0时反射离开对象。其定时由接收器确定，因此对象的位置在距离和角度上都是确定的，因为在那些相应的时间内，方案的所有主瓣都只占据一个位置。

图4d和图4e示出了另选方案。在图4d中引入了第二方案，这次与第一方案具有相同的扫描方向，但具有不同的扫描频率。这使得可能的位置缩小范围到三个位置。实施第三方案，如图4e所示，第三方案的扫描方向与方案1和方案2相同，但再次是扫描频率不同。根据来自对象的反射脉冲的定时(注意，发射是连续波发射，不是脉冲发射，但是返回的反射信号具有可以识别脉冲的结构)，各个方案允许FDA检测器将对象的可能位置限制于图中所示的线。由于所有三个方案中的线只在一个位置相交，因此可以确定这是对象的位置。

图4f和图4g示出了第三另选方案。在图4f中实现了第二方案，在此情况下，它是通过改变视场来完成的。这更改扫描路径，但不更改扫描频率或扫描方向。在方案1中在T＝0，并且在方案2中在T＝Δt，主瓣反射离开对象。根据反射的定时，这将对象的可能位置缩小范围到图4f所示的三个位置(黑色圆圈)。在图4g中，实现了第三方案。同样，扫描频率和扫描方向与方案1和方案2中相同，但是发射器的向前方向不同，因此扫描路径不同。此处，主瓣在T＝Δt反射离开对象，而且根据从这三种方案得到的反射定时，可以确定对象的位置。

注意，图4f和图4g的排列中只改变了向前方向，与使用不同的扫描(即重复)频率相比，提供了较低的精度，因为在这些方案中，主瓣扫描路径之间的差异要小得多。因此，如果扫描频率和扫描方向保持一致，则为了获得最佳结果，应使用超过3种方案。一个示例是使用多个方案，各个方案具有不同的向前方向和视场，例如围绕360度视场分布。

还应注意，如果扫描频率和方向在所有方案中一致，则假阴性和假阳性的可能性较高。然而，对于某些应用，可靠性降低是可以接受的。

注意，实际上，必须考虑反射脉冲返回到接收器花费的时间，然而，尽管这需要调整，但这是简单的实现方式，而且不会改变整体方法，也不会大大增加所涉及的处理器计算。为了方便起见，图中只示出了反射时主瓣的弧，而没有示出考虑到从不同位置的不同返回时间情况下的可能位置。如果示出了这些位置，则弧将成为略有不同的弧，但不改变识别弧，然后识别交点的原理(或实现相同结果的其他计算机处理步骤)。

图5a、图5b和图5c示出了可以被有效地利用的天线元件的三种排列，作为多个可能排列的例示性示例。

图5a示出了分布在阻挡元件(未示出)周围的发射器元件的方形排列，以可以选择一组天线元件来在视场内执行检测，然后(或者同时优选在不同的频带中)使用不同的发射器元件来观察不同的方向。视场优选是交叠的。也可以实现其他形状，通常具有围绕阻挡元件的旋转对称性。例如六边形或椭圆形。

图5b示出了发射器元件的圆形阵列。在这种情况下，不是清楚地将它们分成序列，各个观察方向一个，而是从它们中选择任意序列并且用于发射。这两个例示示出了不同的时间段(或者可以是在不同频带上的三个同时发射)，各个时间段根据不同的方案来工作。由于这种排列偏好各个方案之间的强交叠，该交叠可以辅助识别雷达反射对象的角度。一种选择是继续沿圆逐步旋转，以操作360度的总视场，但是确切的顺序无关紧要并且可以任意选择。

图5c示出了如何将天线阵列应用于特定应用。在此情况下是在有弯曲前表面的汽车前部。根据车辆的形状应用天线元件，并且在向天线元件提供各种频率时应用相位差，以针对天线元件不在直线上而进行调整。实现相位差的一种简单方式是经由比以其他方式将使用导线或同轴电缆的长的导线或同轴电缆来连接特定的天线元件。其他的方法涉及使用可控的相位延迟装置，或者应用频率的微小变化。

作为应用相位差的示例，信号发生器经由三个混频器向一系列天线元件中的各个天线元件提供相干控制的频率。注意，在实践中，从主频率而不是从彼此产生各个天线频率较合适。混频器将两个输入相乘，结果是当两个正弦波组合时，它们产生第三个不同的频率。通常混频器将一个信号的频率与另一信号的频率相加或相减。因此，例如，可以使用1MHz的主频，并且通过将该主频与2kHz(或对于沿序列的其他天线元件，4kHz、6KHz等)混合，结果使序列中的各个天线元件沿序列接收1MHz、1.002MHz、1.004Mhz等。

不同的电缆路径用于考虑各个天线元件的位置差异。在选择路径长度时，有必要考虑到电子器件中的延迟，以及与自由空间相比多个类型波导中的信号速度的降低。

转到图6，再次示出了两种发射方案，其中应用于天线元件序列的频率不同，并且在底部示例(方案3)中，扫描速率远高于顶部示例(方案1)。仅使用了两种发射模式，不可能识别距离范围和距离两者。

通常使用超过两个或三个不同的方案来区分对象的距离，因为通常视野中会有超过一个对象，因此需要对这些对象进行区分。为了容易地区分数个对象，或者将对象与杂波区分开，期望使用多种方案。

转到图7，优选两种技术(第一种技术不同扫描方向连同相同重复频率，而第二种技术以不同的重复频率)一起使用。在该示例中，可以使用多个方案，顶部和中部的方案(方案1和方案2)具有相反的扫描方向(例如，由于天线元件上的频率变化的相反变化)，而中间方案(方案2)和底部方案(方案3)具有不同的扫描速率。通过组合关于返回信号定时的信息，基于所有三种方案，可以确定对象的角度和距离。使用附加(优选地多个)方案的使用，以确保可以区分多个对象(参见右下角的附加输出框，未示出来自附加方案的数据)。

转到图8，示出了从2D X-Y天线元件阵列(未示出)发出的发射模式的主瓣，其中施加到各个天线元件的频率在X方向和Y方向两者上都是变化的。使用本领域已知的技术可以容易地选择频率，这将导致主瓣在X方向并且在Y方向上扫描。典型的方案是以半个波长(即中心带波长的一半)的间隔将元件排列在网格中，并且在一个方向上提供频率的线性增加，并且还在正交方向上应用不同的(例如，更大的，优选是其倍数)线性增加。

图9示出了由于对如图10所示的网格中元件的频率设定不同的线性偏移而产生的二维螺旋发射模式的不同排列。图11较详细地示出了这些示例中的一个示例，其中各个箭头的长度表示该元件与左上角元件的频率不同的程度。

转到图12和图13，图13示出了一组六个示例发射方案，其用于具有8个发射器元件的发射器阵列(图12)。当经由倍频器与一些附加的低频率信号(0.008MHz、0.032MHz、0.004MHz和0.002MHz)组合时，这六种方案所需的所有频率都可以由载波频率(1MHz)生成。在图12中，各个倍频器(内有十字的圆圈)将低频率加到高频率上，以生成输出频率。

然后，这些频率的适当选择可以经由开关(未示出)以不同的顺序传送到发射器元件阵列(未示出)，如图13所示。

图12示出了5MHz的载波信号是如何通过8个倍频器依次组合生成8个信号，以经由放大器(灰色三角形)传送到发射器元件(顶部的黑色形状)。5MHz信号还通过将5MHz信号与1MHz信号分开的倍频器，生成4MHz载波信号。然后4MHz载波信号通过8个倍频器，这些倍频器被设置成依次将4MHz载波信号与低频率信号组合以产生8个连续的较低频率。倍频器的方向决定了它是将低频率信号加到高频率输入信号中，还是将其减去。

经由16个倍频器中的各个倍频器对两个载波频率加或减的量依赖于馈送入它们的低频率信号。这是可变的频率“x”，并且是从一组预定频率中选择的。

所有频率被馈送到发射器元件阵列(顶部)，结果是从5MHz到5+8xMHz的8个频率被馈送到发射器阵列，并且从4MHz到4-8xMHz的8个频率也被馈送到发射器阵列。因此，发射器阵列一次同时发射两个发射方案-更具体地说，在本示例中，两个同时发射方案是匹配对(相等且相反的扫描频率)。然而，由于它们是在不同的发射频带中发射的，所以接收器能够区分它们。在一段时间后，改变可变频率，这样发射器阵列将发射不同的两个发射方案。

接收器(未示出)收集信号并且将信号传递到两个带通滤波器。其中一个带通滤波器仅允许与图12右手侧的倍频器的发射相对应的频率通过。另一个带通滤波器仅允许通过与图12左手侧倍频器的发射相对应的那些频率。因此，可以独立地收集来自各个发射方案的返回信号并且将其数字化，然后可以比较这些信号以检测对象。注意，如果信号首先被数字化，那么带通滤波器可以由数字频率滤波器实现。这较为简单，但潜在地较昂贵。

图14a至图14c以例示的形式示出了在特定时间点(在这些发射方案中的各个发射方案期间)的三个发射方案的主瓣。为了简单起见，各个主瓣(示作弧)被扫描三次，然而实际上通常是至少十次，优选几十次，优选数千次，可能数百万次。在图14a至图14c中，第一发射方案用粗黑线表示，第二发射方案用细黑线表示，第三发射方案用虚线表示。与发射方案1和发射方案3相比，发射方案2具有相反的扫描方向。发射方案1、2和3都具有不同的扫描频率。注意，对于所有发射方案，传播速度(沿径向向外方向)是相同的。

图14a示出了视场内向外传播过程中的主瓣。实际上，它们可能会传播到更广的角度，但为了简单起见，只示出了视场。视场可以是返回信号有效地产生对象检测的角度范围、计算机处理器被设置为检测对象的角度范围和/或接收器敏感的角度范围。与图14b和图14c不同，图14a还示出了具有第四模式的附加发射方案，与其他模式一样，第四模式呈现出重复的螺旋。粗线(一个整线，一个虚线)的两个发射方案是相等且相反的螺旋模式，但是在不同的定时处示出，特别是它们冲击对象(黑点)的时间。这示出了使用相等重复频率的两种发射方案可以较容易地确定对象的角度(方位)。

基于在接收器处接收到能量脉冲的定时，可以将视场内示出的各个弧理解为对象可能位置的范围。可能位置的弧的确切形状将依赖于接收器的位置，该位置不需要与发射器阵列位于同一位置。

图14b示出了重新映射的这种排列，使得距离被竖直地映射，并且角度被重新映射以被表示成水平笛卡尔轴。附近位置现在比重新映射之前占据较大比例的空间，而较远位置现在比重新映射之前占据较小比例的空间。所确定的对象必须位于的路径不再是简单的弧，而是蜿蜒的曲线。

将根据选择的地图分辨率比较(具有弧/曲线的)地图。很明显，通过重新映射成矩形，不仅减少了浪费的空间，而且分辨率有利于附近对象的较精确检测而牺牲了对远处对象的准确性。

转到图14c，第二次重新映射地图。这次重新映射距离轴，使距离轴不再是线性的而是对数的。这偏好附近对象的精确映射而牺牲了远处的对象。

图14c示出了比较三种发射方案的三种结果的结果。这识别了三个对象在距离和角度上的位置。

现在可以看出，除了在映射的附近区域之外，映射发射方案1的结果可能没有用处。这是因为在地图的远端，相邻主瓣检测线之间的距离可能会小于要对结果进行映射的分辨率。

除了可能航天器上的雷达(可能仅一两个物体处于检测范围内)之外，图14a到图14c通常比实际情况简单得多。在实际情况下，通常不仅有大量的对象，而且这些对象可能具有形状。例如，城市环境提供了非常繁杂的返回。为了应对这种复杂性，需要发射大量的发射方案。各种发射方案都会产生通常由数量庞大的弧/曲线组成的地图，各组弧/曲线的强度是一个或更多个对象可能位于这些弧/曲线上的至少一者的某个位置的指示。然而，通过比较和组合具有不同扫描路径的多个这样的地图，可以构建反射材料/对象所在位置的地图。

如前所述，图15和图16列出了示例实施方式的范围和可能的应用。给出的数字是可以用作设计其他合适实施方式的起点的示例。

图17示出了来自具有频率从1到0.91的10个元件的发射器的螺旋主瓣模式。给出的单位是任意的频率单位(对于图18至图24中的情况，例如可以是GHz，在这种情况下，频率是1GHz到0.91GHz，并且在这种情况下，用于模拟的网格间距(即0.5波长距离)是15cm，因此示出的小区域的为约240cm x 15cm或约36m的距离。频率单位也可以另选地是数十GHz或任何其他值。

右下角可以近距离地看到波长。与图18至图24一样，示出了微弱的等距线(在x-y坐标中是弯曲的，在距离-方位坐标中是直的)。

图18示出了伪随机发射模式。选择了任意单位(例如GHz)的频率(1.01、1.04、1.02、1.03、1.08、1.01、1.01、1.07、1.03和1.02)，以使得在一段时间后它们一起重复，从而形成伪随机发射模式的重复。由于伪随机模式在方位的各个点(在关注视场中)具有相长干涉的各个区域，从对象反射回来的信号的定时为检测器提供了关于该对象可能位置的一些信息。如果在全部具有相同重复频率的相应发射方案中利用不同的伪随机发射模式重复多次，那么，在足够发射的情况下，在某个时间点可以推断出对象的方位。然后，如果然后以不同重复频率用足够多的发射方案来重复，那么在某个时间点就有可能推断出对象的距离。也就是说，使用在各次重复中方位与距离之间有一对一关系的发射模式(例如螺旋)，需要较少的不同发射模式。

图19例示了使用两个发射器元件的另一方案，示出了非常不同的发射模式是如何容易地生成的。

图20示出了在10个时间点构成的序列中演化的螺旋发射模式。可以看出，它看起来像是在旋转，而实际上它是在径向传播。然而，其效果是，对象受到螺旋形式冲击的时间是对象方位的函数。因此，返回信号的定时包含有助于将对象的可能位置约束在螺旋路径上的信息。

图21示出了六个螺旋发射模式，该六个螺旋发射模式以不同频率重复，并被设置成匹配对。图22和图24示出了来自较宽地分开的天线元件的利用不同频率的发射。图23示出了具有在发射器元件的线性阵列上的频率非线性排列的发射器在特定时间点的效果，在非线性导致模式改变之前该频率非线性排列可以在短时间内使用。

技术说明

在本文档中，为了简洁起见进行了简化。

从技术上讲，返回信号的定时不在特定时间点将对象的位置约束到螺旋的确切位置。这是由于反射信号返回到接收器(通常在发射器的位置，但不是必须)所需的时间。这种影响意味着，在特定时间点对返回信号的检测将对象的位置约束到一组可能的位置，但该组可能位置的形状与相长干涉模式的形状稍有不同(在螺旋发射模式的情况下，受约束的位置将是稍微不同的螺旋)。简单的计算允许基于关于发射模式的数据，识别在特定时间接收到的信号得到的可能位置。

还要注意，在使用“定时”一词的情况下，一般接收到的信号将是重复信号(多次重复)，因此关注的定时在时间尺度上等于重复模式的重复频率(这需要精确测量)。

还要注意，虽然图la、图2、图3、图6和图7示出了横过页面的传播方向，但其他图示出了页面向上的传播方向。而且除了图17的右下部分和图20中的十个例示(其中示出了来自各个天线元件的贡献的实部的和)，其他模拟示出了来自各个天线元件的贡献的复值之和的绝对值。

详细描述

平面阵列可以与沿该平面阵列的频率偏移(或在二维中沿两个轴)一起使用，使得在一个或两个维度看到线性增加。所描述的信号结构足够灵活，以包括其他频率发展或波形类型。4-D模式快照可视化技术允许将复杂模式直接与恒定频率(CF)平面阵列模式进行比较，从而深入了解平面CW-FDA的价值。

假设平面CW-FDA的元件是理想的各向同性辐射体，并且没有噪声干扰。对于这种分析，假设阵列以元件间间距

在X轴上展开，并且以元件间间距

在Y轴上展开，使得阵列的基准元件位于(0；0；0)处，并且λ_min对应于阵列发射的最大频率的波长。在本文中，CW-FDA将分别在X轴和Y轴上以步长(Δf_x＝Δf,Δf_u＝(N+1)Δf)发射一组线性增加的频率，其中|Δf|是受限的，以使系统被视为窄带。这样，对于n＝0...N-1和m＝0...M-1，该组被简洁地表示为f_nm＝f_c+nΔf_x+mΔf_y，其中fc是载波，而N和M分别是阵列中沿X轴和Y轴的元件数。针对这个配置的图形描述，请参见图10和图11。

我们假设雷达在连续波(CW)模态下工作，并且模式的图形是固定时间t的快照，其中

2R为双向距离，并且c为无线电频率传播速度。这有助于构建用于描述和描绘依赖时间的模式的方案。然而，CW-FDA的空间模式在时间上是周期性的。在以下的接收器架构讨论中，两个轴上的线性频率发展都不是必须的，但是优选地实现完整的频谱分集(这意味着避免发射时出现明显的重复频率)，因为否则将需要诸如编码之类的附加方法来分离信号以施加适当的波束成形权重。在下面，使用以下参数来开发和模拟发射和接收信号。其提供可量化参数的值，如阵列中元件的数量、网格限制、计算和测量信号的空间中的点的网格间距以及目标位置。

使用的模拟参数如下：

X轴元件数：N 9

Y轴元件数：M 9

元件间距：d_x和d_y λ_min/2

载波频率：f_c 10GHz

X轴频率偏移：Δf_x 1kHz

Y轴频率偏移：Δf_y 10kHz

X网格限制： [-100；100]km

X网格间距： 2km

Y网格限制： [-100；100]km

Y网格间距： 2km

Z网格限制： [0；200]km

Z网格间距： 2km

目标X位置：x_o 0km

目标Y位置：y_o 0km

目标Z位置：z_o 100km

发射空间模式

在这一节中，我们讨论完整的发射信号，并且给出了平面发射空间模式的闭合表达式，并且以图形方式描绘了主波束空间模式的形状。(n；m)发射器发射的信号是复正弦曲线，被给出为

s_nm(t)＝a_nm(t)exp{j2πf_nmt} (1)。

当被延迟到目标位置时，信号是：

式中，anm(t)是表示发射和传播效应的复加权因子，对于我们的目的可以被忽略(即

)。

通过设定

针对元件位置(xn；ym；0)，测量(x_o，y_o，z_o)处的目标的信号。

假设基准点为(0；0；0)并且进行远场近似，我们将距离表示为

其中，

以及

并且沿Z轴垂直于基准元件测量视轴。这允许将(2)重写为

为了在发射时扫描主瓣，需要附加的相位项，其包括两个分量(角度和距离)

我们在角度

和距离

中扫描主瓣，以产生复合波加权系数

其中，

和

相对于基准元件。空间中的点目标所看到的来自单个元件的发射信号是

继续，考虑(6)中来自各个元件的发射信号，以及所有X轴和Y轴的贡献的和，以给出(x_o，y_o，z_o)处的总观测信号：

进行平面波近似(目标距离，

D是孔径的最大尺寸)和窄带假设(带宽<<fc)，我们得到了闭合形式的表达式

其中，

并且

项exp{jΦ}包含了与装置的几何形状相关联的附加相位因子，但不一定对模式的结构有贡献，这是最重要的。重要的是要注意，通过进行窄带假设并将信号处理成类似Sinc的结构，我们排除了在将频率分量相乘时出现的二次相位项。

在图8中，我们显示了10dB的主波束宽度。尽管存在旁瓣，它们比主波束低了10dB以上，因此在这此描绘中看不到。

为了更好地感受等值面呈现，请观察CF发射空间模式的横截面，并且注意代表后退增益值的具有变化梯度的同心环。正如预期的那样，CF模式在距离上没有变化，但CW-FDA模式在角度和距离上在三个维度上呈现周期性变化。此外，在图9中示出了四种不同偏移配置的模式。

请注意，即使偏移量可以具有相同大小，但模式还由偏移量的“方向”(+；-)以及偏移量沿哪个轴(X；Y)发展支配。在这里我们对单个模式的模糊性进行可视化，如果我们针对较大的体积计算了该模式，则周期性将是明显的。

这种现象对雷达设计者来说可能是困难的，但通过选择适合于给定系统的距离减小和选择性频率偏移选项，使得模糊性低于系统的最小可识别信号，就可以免除这个问题。

在该优选实施方式中产生的模式是可使用的仅一类模式中的一种。然而，利用所引入的额外的自由度，三维零控成为可能，从而允许在单个波束内以不同的方位、高程和距离跟踪多个对象，允许使用固定几何接收天线。

总体来说，提供了一种连续波频率分集阵列(FDA)检测器、发射器、接收器和/或方法。频率可以是无线电波或声波。将不同的频率应用于各个发射器元件，以生成具有相长干涉的重复模式的发射方案(例如，各个模式可以是螺旋的)。这些模式的差异(例如，相反的螺旋方向有助于确定方位，或不同的螺旋旋转速度来帮助确定距离)足够大，从而可以根据作为各个模式的结果而反射回来的信号的定时来确定对象的方位和/或距离，而不管对象/目标在视场中的位置。使用连续波发射可以实现较低的发射功率和/或避免需要昂贵的波束转向发射器或接收器。

Claims

1.一种连续波无线电或声频率分集阵列检测器(CW-FDA检测器)，所述CW-FDA检测器用于确定关注量程内和关注视场内的反射对象的明确方位和/或距离，所述连续波无线电或声频率分集阵列检测器包括：

-连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA)发射器，所述CW-FDA发射器包括至少一个频率发生器和发射器元件阵列；

-接收器，所述接收器被设置成接收由所述CW-FDA发射器的发射得到的、穿过所述视场的至少一部分的、从反射对象反射的返回信号；以及

-第一发射模式，所述第一发射模式：

-呈现相长干涉的确定性模式，该确定性模式在量程上重复；

其特征在于：

所述CW-FDA发射器被设置成提供所述发射模式，使得：

-由各个发射模式得到的各个接收信号具有至少一个区分特征，从而能够归因到所述接收信号的相应发射模式；并且

-所述发射模式相较于彼此呈现出相长干涉区域的足够的空间分集，能够归因的返回信号的定时与所述CW-FDA检测器被设置以获取的任何其他信息的结合使得能够明确地确定视野内的反射对象的方位和/或距离；并且

2.根据权利要求1所述的CW-FDA检测器，所述CW-FDA检测器是雷达检测器，所述发射器被设置成发射无线电波，并且所述接收器被设置成接收返回的无线电波信号。

3.根据权利要求1所述的CW-FDA检测器，所述CW-FDA检测器是声检测器，所述发射器被设置成发射声波，并且所述接收器被设置成接收返回的声波信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述接收器是固定几何接收器。

5.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射方案中的两种发射方案是在不同的频带中提供的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射方案中的两种发射方案是在不同的时间段中提供的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射方案中的两种发射方案的发射器元件序列是从发射器元件阵列中选择的不同序列。

8.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射模式中的至少一种发射模式为螺旋模式。

9.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射模式中的至少两种发射模式具有相同的重复频率，并且由相应不同的发射方案提供，并且其中，所述CW-FDA检测器被设置成至少确定对象的明确方位。

10.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射模式中的至少两种发射模式具有不同的重复频率，并且其中，所述CW-FDA检测器被设置成至少确定对象的明确距离。

11.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，其中，所述发射模式中的至少一种发射模式呈现至少两种不同的、能够区分的重复发射模式。

12.根据前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器，所述CW-FDA检测器用于确定量程和二维视场内的反射对象的明确方位、高程、距离或位置，其中：

-所述发射器包括发射器元件的二维阵列；

-所述至少一个频率发生器被设置成向至少三个相应发射器元件提供信号；

-所述接收器被设置成接收来自整个所述视场的方位宽度和高程高度的信号；

-所述CW-FDA检测器被设置成生成至少第三发射模式；

-所述发射模式呈现出足够的分集，所述分集和能够归因到各个发射模式的返回信号的定时以及所述CW-FDA检测器被设置以获取的任何其他信息使得能够至少明确地确定所述视场和关注量程内的对象的角度和高程；

-所述计算机数据处理器被适配为确定对象的至少明确方位和高程。

13.一种自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆包括前述权利要求中任一项所述的CW-FDA检测器。

14.一种连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA发射器)，所述CW-FDA发射器用于根据权利要求1至12中任一项所述的CW-FDA检测器：

所述CW-FDA发射器包括至少一个频率发生器和发射器元件阵列；并且

所述CW-FDA发射器被设置成根据第一发射方案工作，在所述第一发射方案中：

-其中，所述不同频率信号具有足够程度的基本上连续波性质；并且其中，

所述发射器元件的间距以及向所述发射器元件提供的频率使得能够生成：

-第一发射模式，所述第一发射模式：

-呈现相长干涉的确定性模式，该确定性模式在量程上重复；

其特征在于：

所述CW-FDA发射器被设置成根据第二发射方案工作，以产生以下至少第二发射模式；

所述CW-FDA发射器被设置成提供所述发射模式，使得：

-从各个发射模式得到的各个接收信号具有至少一个区分特征，从而能够归因到所述接收信号的相应发射模式；并且

-所述发射模式相较于彼此呈现出相长干涉区域的足够的空间分集，能够归因的返回信号的定时与所述CW-FDA检测器被设置以获取的任何其他信息的结合使得能够明确地确定视野内的反射对象的方位和/或距离。

15.一种连续波无线电或声频率分集阵列接收器及处理器(CW-FDA接收器/处理器)，所述CW-FDA接收器/处理器用于根据权利要求1至12中任一项所述的CW-FDA检测器；所述CW-FDA接收器/处理器包括：

-接收器，所述接收器被设置成接收从所述CW-FDA发射器的发射得到的、穿过所述视场的至少一部分的、从反射对象反射的返回信号；以及

-计算机数据处理器，所述计算机数据处理器被设置成从所述接收器接收信号；并且

其特征在于：

所述CW-FDA接收器/处理器被设置成接收从根据权利要求14所述的连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA发射器)得到的信号，并且基于各个信号的区分特征将这些信号归因到相应发射模式，并且至少基于所归因的返回信号的定时来明确地确定反射对象的方位和/或距离。

16.一种执行连续波无线电或声频率分集阵列检测(CW-FDA检测)以确定在关注量程和关注视场内的反射对象的明确方位和/或距离的方法，所述方法包括：

根据第一发射方案操作连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA发射器)，该操作包括以下步骤：

-操作至少一个频率发生器以向至少两个相应发射器元件提供相应不同频率信号；

-第一发射模式，所述第一发射模式：

-呈现相长干涉的确定性模式，该确定性模式在量程上重复；

利用连续波无线电或声频率分集阵列接收器和计算机数据处理器(CW-FDA接收器/处理器)接收由所述CW-FDA发射器的发射得到的、穿过所述视场的至少一部分的、从反射对象反射的返回信号；

其特征在于：

所述CW-FDA发射器被设置成提供所述发射模式，使得：

-所述发射模式相较于彼此呈现出相长干涉区域的足够的空间分集，所归因的返回信号的定时与所述CW-FDA检测器被设置以获取的任何其他信息的结合使得能够明确地确定视野内的反射对象的方位和/或距离；并且

17.一种用于连续波无线电或声频率分集阵列检测(CW-FDA检测)的由计算机实现的方法，所述CW-FDA检测用于确定关注量程和关注视场内的反射对象的明确方位和/或距离，所述方法包括控制数据处理器执行以下步骤：

提供或访问信号，其中，所述信号是根据权利要求14所述的连续波无线电或声频率分集阵列发射器(CW-FDA发射器)的信号，所述信号由反射对象反射，并且由权利要求15所述的连续波无线电或声频率分集阵列接收器和处理器(CW-FDA接收器/处理器)接收；

基于所述信号的区分特征，将所述信号归因于相应的发射模式；以及

至少基于所归因的返回信号的定时，明确地确定反射对象的方位和/或距离。

18.一种数据处理设备，所述数据处理设备包括处理器，所述处理器适于执行根据权利要求17所述的方法。

19.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述程序被计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求17所述的方法。

20.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括指令，当所述指令被计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求17所述的方法。