CN114217309A - 一种雷达监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于雷达技术领域，公开一种雷达监控装置，包括多个雷达组件，多个雷达组件依次首尾相接，每个雷达组件均包括天线板及设于天线板外侧的天线，天线用于向外发射电磁波，设定任意相邻两雷达组件发射的电磁波的视场角分别为第一视场角和第二视场角，第一视场角和第二视场角的相邻边界线重合或第一视场角和第二视场角覆盖的探测区域部分重合。多个雷达组件依次首尾相接，形成环状体结构。任意相邻两雷达组件发射的电磁波的视场角的相邻边界线重合或两视场角覆盖的探测区域部分重合，从而多个雷达组件的探测区域依次叠加，使多个雷达组件形成的环状体结构的整个周向的区域都可以被探测到，从而实现对雷达监控装置的整个周向的监控，监控更可靠。

Description

一种雷达监控装置
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达监控装置。
背景技术
监控系统是安防系统中应用最多的系统之一，传统监控系统一般使用摄像头对监控区域进行拍摄。摄像头分为360°全景摄像头和非360°全景摄像头。非360°全景摄像头的可视距离在100米左右，视场角在20°左右。360°全景摄像头可实现接近360°的环视监测，但可视距离只有20米左右。摄像头的拍摄质量也会受到天气状况(如白天、黑夜、沙尘、雾霾或雨雪天气等)的影响。
基于上述摄像头监控存在的缺陷，毫米波雷达作为一种新的监控装置应运而生。毫米波雷达通过其上的天线向外发射电磁波，以探测监控区域的目标物。相比于摄像头监控，毫米波雷达的作用距离可达200米，且不会受天气状况的影响，但毫米波雷达的视场角一般在90°-140°之间，监控不到位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雷达监控装置，可实现360°的环视监测，监控可靠性高。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一种雷达监控装置，包括多个雷达组件，多个所述雷达组件依次首尾相接，每个所述雷达组件均包括天线板以及设置于所述天线板外侧的天线，所述天线用于向外发射电磁波，设定任意相邻两所述雷达组件发射的电磁波的视场角分别为第一视场角和第二视场角，所述第一视场角和所述第二视场角的相邻边界线重合或所述第一视场角和所述第二视场角覆盖的探测区域部分重合。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达组件设置有三个，三个所述雷达组件呈三角形依次首尾相接。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，三个所述雷达组件发射的电磁波的视场角均为±65°。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达组件还包括射频芯片；
每个所述天线板上均设置有所述射频芯片，所述射频芯片与同一所述天线板上的所述天线电连接，且所有所述射频芯片通信连接。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达组件还包括电源芯片；
其中一个所述天线板上设置有所述电源芯片，所述电源芯片与每个所述射频芯片均电连接；或，每个所述天线板上均设置有所述电源芯片，所述电源芯片与同一所述天线板上的所述射频芯片电连接。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，多个所述天线板为折弯一体成型。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达组件还包括电源芯片和多个基带板，每个所述天线板的内侧均电连接有一个所述基带板；
其中一个所述基带板上设置有所述电源芯片，所述电源芯片与每个所述射频芯片均电连接；或，每个所述基带板上均设置有所述电源芯片，所述电源芯片与所述基带板对应的所述天线板上的所述射频芯片电连接。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达监控装置还包括一个基带板以及设置于所述基带板上的多个射频芯片；
每个所述天线板均与所述基带板电连接，每个所述天线对应电连接有一个所述射频芯片，且所有所述射频芯片通信连接。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述雷达监控装置还包括设置于所述基带板上的电源芯片；
所述电源芯片设置有一个，一个所述电源芯片与每个所述射频芯片电连接；或，所述电源芯片设置有多个，每个所述射频芯片对应电连接有一个所述电源芯片。
作为本发明的雷达监控装置的一种可选方案，所述基带板与所述天线板之间通过浮动连接器电连接。
本发明的有益效果为：
本发明提供的雷达监控装置，多个雷达组件依次首尾相接，形成环状体结构。任意相邻两雷达组件发射的电磁波的视场角的相邻边界线重合或两视场角覆盖的探测区域部分重合，从而多个雷达组件的探测区域依次叠加，使得多个雷达组件形成的环状体结构的整个周向的区域都可以被探测到，从而实现对雷达监控装置的整个周向的监控，监控更可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供雷达监控装置(第一种构型)的示意图；
图2为本发明实施例提供雷达监控装置(第一种构型)的探测范围的示意图；
图3为本发明实施例提供雷达监控装置(第二种构型)的示意图；
图4为本发明实施例提供雷达组件(第二种构型)的示意图；
图5为本发明实施例提供雷达监控装置(第三种构型)的示意图。
附图标记：
100、雷达组件；
1、天线；2、天线板；3、射频芯片；4、电源芯片；5、基带板；6、浮动连接器；7、BTB接口。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种雷达监控装置，用于对监控区域内的固定物体或移动物体进行探测，其可安装于楼宇等固定物体上，也可安装于如汽车、机器人或无人机等活动物体上。如图1-图5所示，该雷达监控装置包括多个雷达组件100，多个雷达组件100依次首尾相接，每个雷达组件100均向外发射电磁波，设定任意相邻两雷达组件100发射的电磁波的视场角分别为第一视场角和第二视场角，第一视场角和第二视场角的相邻边界线重合或第一视场角和第二视场角覆盖的探测区域部分重合。
其中，每个雷达组件100均包括设置于其外侧的天线1，天线1向外发射电磁波，电磁波到达监控区域内的物体的表面后被向各个方向散射，部分散射的电磁波反向运动并被天线1接收，雷达组件100根据接收到的电磁波获取监控区域内的物体的信息。电磁波一般为毫米波，波长为1mm-10mm，其传播距离在200m左右。
多个雷达组件100依次首尾相接，形成环状体结构。任意相邻两雷达组件100发射的电磁波的视场角的相邻边界线重合或两视场角覆盖的探测区域部分重合，从而多个雷达组件100的探测区域依次叠加，使得多个雷达组件100形成的环状体结构的整个周向的区域都可以被探测到，从而实现对雷达监控装置的整个周向的监控，监控更可靠。
本实施例中，雷达监控装置包括三个雷达组件100，示例性地，三个雷达组件100采用不同的组合方式，使得该雷达监控装置具有三种构型，具体参见以下描述。于其他实施例中，三个雷达组件100还可以采用其他的组合方式，只要能实现三个雷达组件100的探测区域依次叠加即可，在此不做具体赘述。
第一种构型：
如图1和图2所示，三个雷达组件100呈三角形依次首尾相接。具体地，三个雷达组件100呈等边三角形。每个雷达组件100的视场角α均为±65°(水平视场角)，三个雷达组件100的视场角叠加，使得整个雷达监控装置实现360°探测。视场角为雷达组件100发射的电磁波能探测到物体的最大空间角度范围。
设定图2中三个雷达组件100的视场角分别为α1、α2和α3。α1和α2相邻的两条边界线相交于a点，α1和α2相邻的两边界线由电磁波的发射原点至a点的线段以及雷达监控装置的外侧面围成第一探测盲区A。类似地，α2和α3相邻的两条边界线相交于b点，α2和α3相邻的两边界线由电磁波的发射原点至b点的线段以及雷达监控装置的外侧面围成第二探测盲区B；α3和α1相邻的两条边界线相交于c点，α3和α1相邻的两边界线由电磁波的发射原点至c点的线段以及雷达监控装置的外侧面围成第三探测盲区C。需要说明的是，第一探测盲区A、第二探测盲区B和第三探测盲区C的面积较小，且监控区域内的物体一般是先进入到探测区域，而不会突然出现在探测盲区，因此基本不会影响到监控的可靠性。
可以理解的是，三个雷达组件100也可呈等腰三角形或一般三角形设置，不必须为等边三角形，每个雷达组件100的视场角也可相应调节。
每个雷达组件100均包括天线板2、天线1和射频芯片3。三个天线板2依次首尾相接。每个天线板2上均设置有天线1和射频芯片3。天线1设置于天线板2的外侧，用于发射电磁波，并接收被物体反射回来的电磁波。射频芯片3与同一天线板2上的天线1电连接。射频芯片3将无线电信号转换成一定波形的电磁波，并通过天线1谐振发送出去。三个射频芯片3之间通信连接。
示例性地，相邻两个天线板2之间可通过BTB接口7(board to board，板对板连接器)或FPC接口(Flexible Printed Circuit board，柔性印刷电路板)实现SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)通信连接，连接方便，信号传输稳定。可选地，三个天线板2之间可采用主从模式，通过一个TCP(Transport Control Protocol，传输控制协议)/UPD(User Data Protocol，用户数据报协议)、RS485、RS232、CAN-FD接口对外进行检测信号输出。
雷达组件100还包括电源芯片4。其中一个天线板2上设置有电源芯片4，电源芯片4与每个射频芯片3均电连接，以同时向三个射频芯片3供电。或者，也可在每个天线板2上均设置电源芯片4，电源芯片4与同一天线板2上的射频芯片3电连接，每个电源芯片4向对应的射频芯片3供电。将电源芯片4设置于天线板2上，相当于将天线板2与基带板(设置电源芯片4的电路板)集合成一个板，便于设计构型。或者，也可在其中两个天线板2上设置电源芯片4，其中一个电源芯片4用于向一个射频芯片3供电，另一个电源芯片4用于向另两个射频芯片3供电。
显然，在其他实施例中，第一种构型的雷达组件100也可为四个、五个或更多个，四个雷达组件100可呈矩形、棱形或梯形依次首尾相接，五个雷达组件100可呈五边形依次首尾相接，多个雷达组件100可呈多边形依次首尾相接。雷达组件100的数量不同时，可调节雷达组件100的视场角，以调节相邻两雷达组件100的探测盲区的大小。
第二种构型：
如图3和图4所示，与第一种构型的区别在于，雷达组件100还包括多个基带板5，每个天线板2的内侧均电连接有一个基带板5，电源芯片4设置于基带板5上，而非设置于天线板2上。
雷达组件100采用双板模式，包括天线板2和基带板5，便于设计及生产。示例性地，基带板5与对应的天线板2平行设置。可选地，基带板5通过车规级的浮动连接器6与对应的天线板2电连接，连接可靠，通信稳定。相邻两个天线板2之间可采用第一种构型中的方式电连接，在此不做赘述；或者，三个天线板2可为折弯一体成型的一体式结构，加工工艺简单，加工效率高。对应地，天线板2的材质可为铝合金。
电源芯片4的数量为一个、两个或三个。当电源芯片4的数量为一个时，电源芯片4可设置于三个基带板5中的任意一个上，电源芯片4同时与三个射频芯片(图3和图4未示出)电连接，以同时向三个射频芯片供电。当电源芯片4的数量为两个时，在其中两个天线板2上设置电源芯片4，其中一个电源芯片4用于向一个射频芯片供电，另一个电源芯片4用于向另两个射频芯片供电。当电源芯片4的数量为三个时，每个基带板5上均设置一个电源芯片4，电源芯片4与基带板5对应的天线板2上的射频芯片电连接。
显然，在其他实施例中，第二种构型的雷达组件100也可为四个、五个或更多个，四个雷达组件100可呈矩形、棱形或梯形依次首尾相接，五个雷达组件100可呈五边形依次首尾相接，多个雷达组件100可呈多边形依次首尾相接。
第三种构型：
如图5所示，与第一种构型的区别在于：雷达组件100还包括基带板5和电源芯片4，基带板5设置有一个，每个天线板2均与基带板5电连接，电源芯片4和三个射频芯片3均设置于基带板5上，而非设置于天线板2上，每个天线1对应电连接有一个射频芯片3，且三个射频芯片3之间通信连接。电源芯片4可设置一个或三个。当电源芯片4的数量为一个时，电源芯片4同时与三个射频芯片3电连接，以同时向三个射频芯片3供电。当电源芯片4的数量为三个时，每个射频芯片3对应电连接有一个电源芯片4，电源芯片4向对应的射频芯片3供电。
示例性地，每个天线板2均与基带板5垂直连接，便于设计及组装。可选地，类似于第二构型，基带板5通过车规级的浮动连接器6与对应的天线板2电连接，连接可靠，通讯稳定。
显然，在其他实施例中，第三种构型的雷达组件100也可包括四个、五个或更多个天线板2；四个雷达组件100可呈矩形、棱形或梯形依次首尾相接，并均与同一基带板5电连接；五个雷达组件100可呈五边形依次首尾相接，并均与同一基带板5电连接；多个雷达组件100可呈多边形依次首尾相接，并均与同一基带板5电连接。
本实施例提供的雷达监控装置中，多个雷达组件100依次首尾相接，形成环状体结构，任意相邻两雷达组件100发射的电磁波的视场角的相邻边界线重合或两视场角覆盖的探测区域部分重合，从而多个雷达组件100的探测区域依次叠加，使得多个雷达组件100形成的环状体结构的整个周向的区域都可以被探测到，从而实现对雷达监控装置的整个周向的监控，监控更可靠。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种雷达监控装置，其特征在于，包括多个雷达组件(100)，多个所述雷达组件(100)依次首尾相接，每个所述雷达组件(100)均包括天线板(2)以及设置于所述天线板(2)外侧的天线(1)，所述天线(1)用于向外发射电磁波，设定任意相邻两所述雷达组件(100)发射的电磁波的视场角分别为第一视场角和第二视场角，所述第一视场角和所述第二视场角的相邻边界线重合或所述第一视场角和所述第二视场角覆盖的探测区域部分重合。
2.根据权利要求1所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达组件(100)设置有三个，三个所述雷达组件(100)呈三角形依次首尾相接。
3.根据权利要求2所述的雷达监控装置，其特征在于，三个所述雷达组件(100)发射的电磁波的视场角均为±65°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达组件(100)还包括射频芯片(3)；
每个所述天线板(2)上均设置有所述射频芯片(3)，所述射频芯片(3)与同一所述天线板(2)上的所述天线(1)电连接，且所有所述射频芯片(3)通信连接。
5.根据权利要求4所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达组件(100)还包括电源芯片(4)；
其中一个所述天线板(2)上设置有所述电源芯片(4)，所述电源芯片(4)与每个所述射频芯片(3)均电连接；或，每个所述天线板(2)上均设置有所述电源芯片(4)，所述电源芯片(4)与同一所述天线板(2)上的所述射频芯片(3)电连接。
6.根据权利要求4所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达组件(100)还包括电源芯片(4)和多个基带板(5)，每个所述天线板(2)的内侧均电连接有一个所述基带板(5)；
其中一个所述基带板(5)上设置有所述电源芯片(4)，所述电源芯片(4)与每个所述射频芯片(3)均电连接；或，每个所述基带板(5)上均设置有所述电源芯片(4)，所述电源芯片(4)与所述基带板(5)对应的所述天线板(2)上的所述射频芯片(3)电连接。
7.根据权利要求6所述的雷达监控装置，其特征在于，多个所述天线板(2)为折弯一体成型。
8.根据权利要求1所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达监控装置还包括一个基带板(5)以及设置于所述基带板(5)上的多个射频芯片(3)；
每个所述天线板(2)均与所述基带板(5)电连接，每个所述天线(1)对应电连接有一个所述射频芯片(3)，且所有所述射频芯片(3)通信连接。
9.根据权利要求8所述的雷达监控装置，其特征在于，所述雷达监控装置还包括设置于所述基带板(5)上的电源芯片(4)；
所述电源芯片(4)设置有一个，一个所述电源芯片(4)与每个所述射频芯片(3)电连接；或，所述电源芯片(4)设置有多个，每个所述射频芯片(3)对应电连接有一个所述电源芯片(4)。
10.根据权利要求6或8所述的雷达监控装置，其特征在于，所述基带板(5)与所述天线板(2)之间通过浮动连接器(6)电连接。
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