CN113805168A - 雷达探测系统、方法和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种雷达探测系统、方法和电子装置，其中，雷达探测系统包括接收天线、本振发生器和鉴频器，本振发生器发出发射波信号，接收天线接收回波信号，回波信号是发射波信号发送至被检测目标被散射回的信号，鉴频器将发射波信号和回波信号分别转换为物理反馈量，并根据物理反馈量判断回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，克服了雷达探测过程中受到干扰的问题。

Description

雷达探测系统、方法和电子装置

技术领域

本申请涉及无线探测技术领域，特别是涉及雷达探测系统系统、方法和电子装置。

背景技术

随着国家电力事业的快速发展，户外高压电器设备的部署与检修需求也日益增加。为了建设和检修人员的安全，高压电器设备会悬挂电力警示牌以提醒相关人员的注意，有效保障人身安全。目前已有雷达检测应用在此场景中，主要功能是当检测的人体靠近时，警示牌发出警示提醒。相比于红外传感器检测，其优点颇多。\大的优势是不受温度变化影响。

另外，物联网的发展，对各种场景应用智能化需求增大。低碳生活的主流趋势，催生出一系列的节能产品。如在公共场所和家居等环境中的照明系统，利用雷达检测人体移动，以判断当前是否需要开启照明。

现有技术下的雷达架构，干扰信号(如低频段的工频、开关电源等，高频段的5G通信、WIFI等)容易混叠到雷达信号上，导致雷达输出信号受频谱干扰的影响。目前针对相关技术中雷达探测过程中受到干扰的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种雷达探测系统、方法和电子装置，以至少解决相关技术中雷达探测过程中受到干扰的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种雷达探测系统，包括天线和本振发生器，所述系统还包括鉴频器，所述本振发生器用于产生发射波信号，所述天线用于接收回波信号，所述回波信号是所述发射波信号中被检测目标散射回的信号，所述鉴频器用于将所述发射波信号和所述回波信号分别转换为物理反馈量，并在根据所述物理反馈量判断所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，所述移动信号指示所述检测目标在移动。

在其中一些实施例中，所述系统还包括模数转换器和单片机，所述模数转换器用于对所述鉴频器输出的所述物理反馈量进行采样得到采样信号，所述单片机用于根据所述采样信号判断所述回波信号的频率是否发生变化，并在在所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。

在其中一些实施例中，所述系统还包括发射天线，所述发射天线用于发射所述本振发生器产生的所述发射波信号。

在其中一些实施例中，所述鉴频器用于将所述发射波信号和所述回波信号的频率转换为物理反馈量，所述物理反馈量包括电压值、电容值或者电流值。

在其中一些实施例中，所述本振发生器用于产生微波高频信号。

在其中一些实施例中，所述系统还包括告警模块，所述告警模块用于在获取到所述移动信号的情况下，以预设的告警模式进行告警。

第二方面，本申请实施例提供了一种雷达探测方法，其特征在于，所述方法应用于第一方面中的雷达探测系统，包括获取发射波信号和回波信号，并对所述发射波信号与所述回波信号进行鉴频，其中，所述回波信号是所述发射波信号传至所述检测目标被散射回的信号；在所述鉴频结果指示所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，所述移动信号指示所述检测目标在移动。

在其中一些实施例中，所述获取发射波信号和回波信号之后，还包括：将所述发射波信号和所述回波信号的频率转换为物理反馈量；对所述物理反馈量进行采样得到采样信号；根据所述采样信号判断所述回波信号的频率是否发生变化，并在所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。

在其中一些实施例中，所述物理反馈量包括电压值、电容值或者电流值。

在其中一些实施例中，所述发射波信号为微波高频信号。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述的雷达探测方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的一种雷达探测系统，包括接收天线、本振发生器和鉴频器，本振发生器发出发射波信号，接收天线接收回波信号，回波信号是发射波信号发送至被检测目标被散射回的信号，鉴频器将发射波信号和回波信号分别转换为物理反馈量，并根据物理反馈量判断回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，克服了雷达探测过程中受到干扰的问题。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一个实施例中雷达探测系统的结构框图；

图2是根据本申请另一个实施例中雷达探测系统的结构框图；

图3是根据本申请再一个实施例中雷达探测系统的结构框图；

图4是根据本申请实施例的一种雷达探测方法的流程图；

图5是根据本申请另一个实施例的一种雷达探测方法的流程图；

图6是根据本申请优选实施例的雷达探测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

现有的雷达探测系统中，一方面，现有技术架构中的混频器，将回波与发射波混频后输出的中频信号频率正好是雷达的多普勒频移值，对于雷达来说属于强噪声源。抗干扰设计只能是通过在射频链路中加入滤波器实现，但干扰源有可能通过电源或者射频链路之后的输出链路中引入，而工频干扰与雷达输出的信号频率成分正十分接近，导致误触发且无法通过滤波器设计解决。因此在变电站和市电照明等强工频信号环境中，使用效果急剧下降。

图1是根据本申请一个实施例中雷达探测系统的结构框图，如图1所示，本实施例提供了一种雷达探测系统，包括接收天线12和本振发生器14，还包括鉴频器16。本振发生器14用于发出本振频率，本振发生器14可以是本地振荡电路或者本地振荡器。在其中一些实施例中，本振发生器14用于产生微波高频信号。上述本振频率即发射波信号，发射波信号被发出后，遇到检测目标，则会被检测目标反射，最后产生散射的回波信号，被接收天线12接收。在一些实施例中，发射波信号也可以通过接收天线12发射，即系统的信号收发由一个天线完成。可选地，信号的发送和接收可以通过不同的天线完成。发射波信号和回波信号都会被传送至鉴频器16。鉴频器16用于对发射波信号和回波信号进行鉴频。具体地，鉴频器16用于将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，从而能够通过上述物理量反馈出电磁波的频率变化。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时可以输出移动信号。需要说明的是，雷达频段可以是远离工频的高频段也可以是远离工频的低频段，优选地，上述雷达为微波雷达，相应地，其频率范围可以是30至300000MHZ，对于射频部分，本实施方式的适用性不限于某一部分微波波段。在本实施例中，利用鉴频器将回波信号与发射信号进行鉴频，使得人体移动产生的雷达输出频率成分远离工频频段，从而有效抗干扰。并且，该雷达架构无需混频，输出量更纯净，大大降低架构自身带来的干扰。

在其中一些实施例中，图2是根据本申请另一个实施例中雷达探测系统的结构框图，如图2所示，雷达探测系统还包括模数转换器22和单片机24。可选地，将鉴频器16、模数转换器22和单片机24视为检测输出模块20。本振发生器14用于发出本振频率，本振发生器14可以是本地振荡电路或者本地振荡器。上述本振频率即发射波信号，发射波信号被天线12发出后，遇到检测目标，则会被检测目标反射，最后产生散射的回波信号，被天线12接收。发射波信号和回波信号都会被传送至鉴频器16。鉴频器16用于将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，并将该物理量送至模数转换器22进行采样。模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion，ADC)22用于对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号，便于后续对数字信号进行存储、分析和比较。经过采样后得到的数字信号被送入单片机24，单片机24上存储有预设的比较逻辑，能够通过上述数字信号的变化反馈电磁波的频率变化。鉴频器16获取了发射波信号和回波信号，这两种信号都会经过检测输出模块20的处理。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时单片机24将输出移动信号。在本实施例中，鉴频器所将发射波信号和回波信号的频率转换为物理量之后，还通过检测输出模块20对该物理量进行模数转换和分析比较，提高了雷达探测的效率与准确性。

在其中一些实施例中，图3是根据本申请再一个实施例中雷达探测系统的结构框图，如图3所示，雷达探测系统还包括发射天线34即接收信号与发送信号有独立的天线。在一些实施例中，本振发生器14和发射天线34属于发射模块32，接收天线12属于接收模块36。发射天线34用于发射所述本振发生器14产生的发射波信号，发射波信号被发出后，遇到检测目标，则会被检测目标反射，最后产生散射的回波信号，被接收模块36中的接收天线12接收。发射模块32中本振发生器14产生的发射波信号和接收天线12接收到的回波信号都会被传送至检测输出模块20中的鉴频器16。鉴频器16用于将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，并将该物理量送至模数转换器22进行采样。模数转换器(Analogue-to-DigitalConversion，ADC)22用于对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号，便于后续对数字信号进行存储、分析和比较。经过采样后得到的数字信号被送入单片机24，单片机24上存储有预设的比较逻辑，能够通过上述数字信号的变化反馈电磁波的频率变化。鉴频器16获取了发射波信号和回波信号，这两种信号都会经过检测输出模块20的处理。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时单片机24将输出移动信号。在本实施中，系统还进一步划分为发射模块和接收模块，各模块有其独立的天线，收发效率高并且各模块便于根据设计需求进行架构更改。

在其中一些实施例中，鉴频器16是可以将电磁波的频率转换为物理量的器件或者电路，上述物理量可以是电容值、电流值或者电压值等。例如，鉴频电路可以是调幅调频变换型，这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波，然后用振幅检波器进行振幅检波。调频波的特点是振幅保持不变，而瞬时频率随调制信号的大小线形变化，调制信号代表所要传送的信息，在分析或实验时，常以低频正弦波为代表。鉴频的目的就是从调频波中检出低频调制信号，即完成频率电压的变换作用。

在其中一些实施例中，雷达探测系统还包括告警模块，告警模块用于在获取到移动信号的情况下，以预设的告警模式进行告警。预设的告警模式可以是声音、闪光、显示屏上的告警内容显示或者警示牌的点亮，以及多种警示方式的结合。在需要对检测目标进行警示提醒的应用场景下，可以根据移动信号自动唤起警示行为。可选地，在照明等其他应用场景下，移动信号则可以用于唤起相应的预设行为，例如灯光亮起。

本申请还提供了一种雷达探测方法。图4是根据本申请实施例的一种雷达探测方法的流程图，如图4所示，该方法应用于上述雷达探测系统，包括以下步骤：

步骤S401，获取发射波信号和回波信号。发射波信号可以是通过本地振荡电路或者本地振荡器产生的，发射波信号被发出后，遇到检测目标，则会被检测目标反射，产生散射的回波信号。

步骤S402，对发射波信号与回波信号进行鉴频。其中，回波信号是所述发射波信号传至检测目标后散射回的信号，鉴频则是将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，从而能够通过上述物理量反馈出电磁波的频率变化。上述物理量可以是电容值、电流值或者电压值等。

步骤S403，在鉴频结果指示回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。移动信号指示所述检测目标在移动。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时可以输出移动信号。

通过上述方法，利用将回波信号与发射信号进行鉴频，使得人体移动产生的雷达输出频率成分远离工频频段，从而有效抗干扰。并且，该雷达架构无需混频，输出量更纯净，大大降低架构自身带来的干扰。

在其中一些实施例中，图5是根据本申请另一个实施例的一种雷达探测方法的流程图，如图5所示，获取发射波信号和回波信号之后，该方法包括：

S502，将发射波信号和回波信号的频率转换为物理反馈量。发射波信号和回波信号都会被传送至鉴频器，将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，例如电压值。

S503，对物理反馈量进行采样得到采样信号。上述采样信号可以是物理反馈量经过量化编码后得到的二进制数字信号，便于后续对数字信号进行存储、分析和比较。

S504，根据采样信号判断回波信号的频率是否发生变化，并在回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。上述采样信号的变化能够反馈电磁波的频率变化。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，输出移动信号。在本实施例中，鉴频器所将发射波信号和回波信号的频率转换为物理量之后，还通过对该物理量进行模数转换和分析比较，提高了雷达探测的效率与准确性。

下面通过优选实施例对本申请实施例进行描述和说明。

图6是根据本申请优选实施例的雷达探测系统的结构框图，如图6所示，本申请提供了一种雷达探测系统，包括三个模块：

雷达的发射模块32、雷达的接收模块36和检测输出模块20。

微波发射模块32包括本振发生器14、发射处理单元62和发射天线34。此模块中由本振发生器14产生微波波段高频信号，经过发射处理单元62的发射处理后，由发射天线34发出。需要说明的是，该方案的适用性不限于某一部分微波波段。

雷达接收模块36包括接收天线12和接收处理单元64。接收天线12接收目标散射回来的信号，发送至接收处理单元64进行接收处理后，再送至检测输出模块20。需要说明的是，上述雷达探测系统中的双天线即发射天线34和接收天线12也可以替换成单天线，也就是说单天线同时具有收发功能。

检测输出模块20包括检测输出模块包括鉴频器16、模数转换器22和单片机24。发射波信号和回波信号都会被传送至鉴频器16，鉴频器16用于将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，并将该物理量送至模数转换器22进行采样。模数转换器22用于对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号，便于后续对数字信号进行存储、分析和比较。经过采样后得到的数字信号被送入单片机24，单片机24上存储有预设的比较逻辑，能够通过上述数字信号的变化反馈电磁波的频率变化。鉴频器16获取了发射波信号和回波信号，这两种信号都会经过检测输出模块20的处理。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时单片机24将输出移动信号。

通过上述优选实施例中的雷达探测系统，利用鉴频器将回波信号与发射信号进行鉴频，将人体移动产生的雷达输出频率成分远离工频频段，从而有效抗工频干扰的问题；并且该雷达架构无需混频，输出量更纯净，大大降低架构自身带来的干扰。

本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

获取发射波信号和回波信号。发射波信号可以是通过本地振荡电路或者本地振荡器产生的，发射波信号被发出后，遇到检测目标，则会被检测目标反射，产生散射的回波信号。

对发射波信号与回波信号进行鉴频。其中，回波信号是所述发射波信号传至检测目标后散射回的信号，鉴频则是将电磁波的频率变化转换成更为直观的物理量，从而能够通过上述物理量反馈出电磁波的频率变化。上述物理量可以是电容值、电流值或者电压值等。通过上述电子装置，利用将回波信号与发射信号进行鉴频，使得人体移动产生的雷达输出频率成分远离工频频段，从而有效抗干扰。并且，该雷达架构无需混频，输出量更纯净，大大降低架构自身带来的干扰。

在鉴频结果指示回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。移动信号指示所述检测目标在移动。一方面，通过发射波信号的频率与回波信号的频率进行对比，可以判断是否出现检测目标；另一方面，通过对回波信号的频率进行持续的观测，在回波信号的频率发生变化的情况下，则说明检测目标在不断移动，此时可以输出移动信号。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

如上所使用的，术语“模块”、“单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种雷达探测系统，包括接收天线和本振发生器，其特征在于，所述系统还包括鉴频器，所述本振发生器用于产生发射波信号，所述接收天线用于接收回波信号，所述回波信号是所述发射波信号发送至检测目标被散射回的信号，所述鉴频器用于将所述发射波信号和所述回波信号分别转换为物理反馈量，并在根据所述物理反馈量判断所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，所述移动信号指示所述检测目标在移动。

2.根据权利要求1所述的雷达探测系统，其特征在于，所述系统包括还包括模数转换器和单片机，所述模数转换器用于对所述鉴频器输出的所述物理反馈量进行采样得到采样信号，所述单片机用于根据所述采样信号判断所述回波信号的频率是否发生变化，并在在所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。

3.根据权利要求2所述的雷达探测系统，其特征在于，所述系统还包括发射天线，所述发射天线用于发射所述本振发生器产生的所述发射波信号。

4.根据权利要求1至3任一项所述的雷达探测系统，其特征在于，所述鉴频器用于将所述发射波信号和所述回波信号的频率转换为物理反馈量，所述物理反馈量包括电压值、电容值或者电流值。

5.根据权利要求4所述的雷达探测系统，其特征在于，所述本振发生器用于产生微波高频信号。

6.根据权利要求1所述的雷达探测系统，其特征在于，所述系统还包括告警模块，所述告警模块用于在获取到所述移动信号的情况下，以预设的告警模式进行告警。

7.一种雷达探测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至6所述的雷达探测系统，所述方法包括：

获取发射波信号和回波信号，并对所述发射波信号与所述回波信号进行鉴频，其中，所述回波信号是所述发射波信号传至所述检测目标被散射回的信号；

在所述鉴频结果指示所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号，所述移动信号指示所述检测目标在移动。

8.根据权利要求7所述的雷达探测方法，其特征在于，所述获取发射波信号和回波信号之后，所述方法包括：

将所述发射波信号和所述回波信号的频率转换为物理反馈量；

对所述物理反馈量进行采样得到采样信号；

根据所述采样信号判断所述回波信号的频率是否发生变化，并在所述回波信号的频率发生变化的情况下，输出移动信号。

9.根据权利要求8所述的雷达探测方法，其特征在于，所述物理反馈量包括电压值、电容值或者电流值。

10.根据权利要求7所述的雷达探测方法，其特征在于，所述发射波信号为微波高频信号。

11.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求7至10中任一项所述的雷达探测方法。

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