CN208766300U - 一种雷达阵列及雷达监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种雷达阵列及雷达监控系统，雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；其中，M和N为大于1的正整数；控制器与雷达阵列电连接。此时，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。应用本申请实施例提供的技术方案，能够解决进行区域入侵监控时监控范围小的问题。

Description

一种雷达阵列及雷达监控系统

技术领域

本申请涉及监控技术领域，特别是涉及一种雷达阵列及雷达监控系统。

背景技术

区域入侵监控是对安全威胁进行预防干预的重要措施之一。对于一些安防需求较高的场景，需要同时对地面目标(水平目标)和低空目标(垂直目标)进行监控，以最大可能的预防安全威胁。区域入侵监控设备以摄像头为主。采用摄像头进行区域入侵监控的方式，适用于真实背景固定的场景。一旦真实背景变化，采用摄像头进行区域入侵监控的方式，将会出现虚警率高的问题。

雷达使用电磁波进行目标探测，其工作时不易受环境影响，在低光照、恶劣天气下雷达的目标探测性能也没有损失，具有较高的稳定性。为了解决虚警率高的问题，将采用摄像头进行区域入侵监控方式，改为采用雷达进行区域入侵监控的方式。

采用雷达进行区域入侵监控的方式，为了保证雷达对水平目标的监控效果，如图1所示，雷达安装方式是将雷达100向下倾斜进行安装。采用雷达进行区域入侵监控时，为保证天线的增益，雷达的视场角一般较小，这直接导致的结果是，监控范围较小。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种雷达阵列及雷达监控系统，以解决进行区域入侵监控时监控范围小的问题。具体技术方案如下：

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种雷达阵列，所述雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；其中，M和N为大于1的正整数。

为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种雷达监控系统，所述系统包括：所述系统包括上述雷达阵列，还包括控制器，所述控制器与所述雷达阵列电连接，所述控制器用于接收所述雷达阵列中每个雷达采集的原始数据，并根据所述原始数据，监测所述雷达阵列覆盖的监控区域中的目标，其中，所述雷达阵列覆盖的监控区域由所述M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。

本申请实施例中，雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；M和N为大于1的正整数控制器与雷达阵列电连接。此时，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成，这能够在实现了区域入侵监控的同时，扩大垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，解决监控范围小的问题。当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为雷达安装结构的一种示意图；

图2为本申请实施例提供的雷达阵列的一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的雷达组的监控范围的一种部署示意图；

图4为本申请实施例提供的雷达组的一种部署示意图；

图5为本申请实施例提供的雷达监控系统的第一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的雷达监控系统的第二种结构示意图；

图7为本申请实施例提供的雷达监控系统的第三种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的雷达监控系统的第四种结构示意图；

图9为本申请实施例提供的雷达监控系统的第五种结构示意图；

图10为本申请实施例提供的雷达监控方法的第一种结构示意图；

图11为本申请实施例提供的雷达监控方法的第二种流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

为便于理解，下面对本申请实施例中出现的词语进行解释。

毫米波雷达：是工作在毫米波(millimeter wave)波段探测的雷达。毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的波。但通常24GHz的雷达也认为是毫米波雷达。

如图1所示的雷达安装结构，雷达安装方式是将雷达100向下倾斜进行安装，θ_max为雷达的水平视场角，φ_max为雷达的垂直视场角。图1中，阴影部分为雷达100的监控范围。采用雷达进行区域入侵监控时，为保证天线的增益，雷达的视场角一般较小，这直接导致的结果是，监控范围较小。

为解决进行区域入侵监控时监控范围小的问题，本申请实施例提供了一种雷达阵列。本申请实施例提供的技术方案中，雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；M和N为大于1的正整数。进行区域入侵监控时，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。这在实现了区域入侵监控的同时，扩大了垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，解决了监控范围小的问题。

下面通过具体实施例，对本申请进行详细说明。

参考图2，图2为本申请实施例提供的雷达阵列的一种结构示意图。雷达阵列包括雷达组1-M这M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达。M和N为大于1的正整数。

本申请实施例中，雷达包括但不限于毫米波雷达。一种可选的实施方式中，雷达为毫米波雷达，雷达具有椭圆锥视场，雷达的水平向视角大于垂直向视角。

本申请实施例中，在垂直方向和水平方向均部署多个雷达，扩大了垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，能同时对地面目标和空中目标进行监控，解决了监控范围小的问题。

例如，如图3所示的一个雷达组，在垂直方向倾斜排列部署了3个雷达100，这一雷达组在垂直方向上的监控范围为3个雷达100在垂直方向的监控范围的叠加，也就是，这一雷达组在垂直方向上的监控范围大于单个雷达在垂直方向的监控范围，解决了垂直方向监控范围小的问题。同理，在水平方向倾斜排列部署了多个雷达组，也就是，在同一水平面上水平方向倾斜排列部署了多个雷达，这多个水平方向倾斜排列部署了多个雷达在水平方向上的监控范围大于单个雷达在水平方向的监控范围，解决了水平方向监控范围小的问题。

一种可选的实施方式中，为便于部署雷达，雷达阵列中所有雷达性能一致，例如，雷达阵列中所有雷达的水平视场角θ_max相同；或雷达阵列中所有雷达的垂直视场角φ_max相同；或雷达阵列中所有雷达的水平视场角θ_max和垂直视场角φ_max均相同。

为了获得较大的监控范围，且节约成本，一种可选的实施方式中，针对雷达阵列中的任意一个雷达组，雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿预设的第一旋转方向转动第一预设角度Δφ。n为正整数，且1<n≤N，n为对雷达组中的雷达从下至上计数得到的数值。第一旋转方向可以为顺时针方向，可以为逆时针方向，本申请实施例对此不进行限定。

本申请实施例中，n也可以为对雷达组中的雷达从上至下计数得到的数值。此时，雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿第一旋转方向的反方向转动Δφ。

例如，第一旋转方向为顺时针方向，若n对雷达组中的雷达从下至上计数得到的数值，则雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿顺时针方向转动Δφ。若n为对雷达组中的雷达从上至下计数得到的数值。则雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿逆时针方向转动Δφ。

为了获得较大的监控范围，且节约成本，节约雷达组占用的空间，一种可选的实施方式中，雷达阵列中，第m个雷达组的第N个雷达的左上角与第m-1个雷达组的第N个雷达的右上角相邻接，第m个雷达组相对于第m-1个雷达组在水平平面上沿预设的第二旋转方向转动第二预设角度Δθ；m为正整数，且1<m≤M，m为对雷达组从左至右上计数得到的数值。

本申请实施例中，m也可以为对雷达组从右至左上计数得到的数值。此时，第m个雷达组相对于第m-1个雷达组在水平平面上沿第二旋转方向的反方向转动Δθ。

雷达阵列的部署可参考图4所示，其中，N＝3，M＝2。n为对雷达组中的雷达从下至上计数得到的数值，m为对雷达组从左至右上计数得到的数值。

对于第1个雷达组，第2个雷达相对于第1个雷达转动Δφ，第3个雷达相对于第2个雷达转动Δφ。

对于第2个雷达组，第2个雷达相对于第1个雷达转动Δφ，第3个雷达相对于第2个雷达转动Δφ。

另外，第2个雷达组相对于第1个雷达组转动Δθ，即第2个雷达组与第1个雷达组间的水平夹角为Δθ。第1个雷达组第3个雷达的左上角与第1个雷达组的第3个雷达的右上角相邻接。

为避免相邻雷达间出现垂直方向的监控盲区，一种可选的实施方式中，Δφ≤φ_max，一个雷达组中的N个雷达覆盖的垂直视场角为Φ，则Φ≤N*Δφ。为避免相邻雷达组间出现水平方向的监控盲区，一种可选的实施方式中，Δθ≤θ_max，若M个雷达组覆盖的水平视场角为Θ，则Θ≤M*Δθ。

例如，监控范围要求为垂直视场角30°，水平视场角120°，雷达的垂直视场角为10°，水平视场角为45°，则可以选取N＝3，M＝3，Δθ＝40°，Δφ＝10°，进行雷达部署。

本申请实施例中，在雷达阵列部署完成后，雷达阵列中的每一雷达采集原始数据，并将采集的原始数据发送给控制器，进而由控制器对雷达阵列中每个雷达采集的原始数据进行处理，监测所述雷达阵列覆盖的监控区域中的目标。

本申请实施例提供的技术方案中，利用上述雷达阵列进行区域入侵监控时，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。这在实现了区域入侵监控的同时，扩大了垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，解决了监控范围小的问题。

基于相同的发明构思，根据上述雷达阵列示意图，本申请实施例还提供了一种雷达监控系统。参考图5，图5为本申请实施例提供的雷达阵列的一种结构示意图。该雷达监控系统包括：雷达阵列110和控制器120。雷达阵列110包括雷达组1-M这M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达。M和N为大于1的正整数。控制器与雷达阵列电连接。

雷达阵列110的结构，可参考上述图2-4所示实施例。此处不再赘述。

控制器120接收雷达阵列中每个雷达采集的原始数据进行处理，监测所述雷达阵列覆盖的监控区域中的目标，其中，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。

本申请的一个实施例中，控制器120根据原始数据，监测所述雷达阵列覆盖的监控区域中的目标，具体可以为：针对雷达阵列中的第一雷达采集的原始数据，确定出现在第一雷达所在的第一雷达坐标系中的第一目标的速度和坐标；第一目标为出现在第一雷达坐标系中的任一目标；获取在第一雷达坐标系和参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂；根据水平旋转矩阵和垂直旋转矩阵，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标；根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。

一种可选的实施方式中，若参考坐标系为第i个雷达组中的第j个雷达的坐标系；1≤i≤M，1≤j≤N，且i和j为正整数，上述第一雷达为第m个雷达组中的第n个雷达，i≠m，j≠n，则水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂通过以下公式(1)(2)确定：

公式(1)和(2)中，i≠m，j≠n。

一种可选的实施方式中，控制器120可根据公式(3)，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标。

其中，C_m,n为第一目标在参考坐标系下的坐标，为第一目标在第一雷达坐标系中的坐标，R₁为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵，R₂为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的垂直旋转矩阵。其中，第一雷达为第m个雷达组中第n个雷达。

一种可选的实施方式中，控制器120根据监控区域中各个目标在参考坐标系中的坐标，确定是否存在与第一目标相同的第二目标；若存在，根据第一目标和第二目标中回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。这里，有效避免了同一目标被多个雷达采集到，无法准确识别出威胁目标的问题。另外，本申请实施例中，允许一个目标同时被多个雷达采集到，也就是，允许雷达间存在交叠区域，这有效降低了对雷达安装精度的要求，便于实现立体空间的区域入侵监控。

同时，本申请实施例中，根据回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标，而回波功率越大，目标的可信度越高，这提高了雷达监控系统进行区域入侵监控的准确性。

一种可选的实施方式中，控制器120可采用如下方式确定第一目标和第二目标是否为相同目标：根据第一目标在参考坐标系中的坐标和第二目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标和第二目标的之间的水平距离d_h和垂直距离d_v。若d_h≤δ_h且d_v≤δ_v，则确定第一目标和第二目标为相同目标。否则，控制器120确定第一目标和第二目标不是相同目标。其中，δ_h为水平距离阈值，δ_v为垂直距离阈值。

一种示例中，控制器120可根据公式(4)、(5)、(6)和(7)，确定水平距离阈值d_h，垂直距离d_v，水平距离阈值δ_h，以及垂直距离阈值δ_v。

d_h＝|(x_k1，y_k1)-(x_k2，y_k2)| (4)

即

d_h＝|z_k1-z_k2| (5)

即

公式(6)和(7)中，

公式(4)、(5)、(6)和(7)中，C_k1和(x_k1，y_k1，z_k1)为第一目标在参考坐标系中的坐标，C_k2和(x_k2，y_k2，z_k2)为第二目标在参考坐标系中的坐标。

一种可选的实施方式中，控制器120根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行航迹跟踪，根据航迹跟踪结果，确定第一目标的威胁程度，确定第一目标是否为威胁目标。航迹跟踪可采用相关的航迹跟踪技术实现，此处不再赘述。本申请实施例提供的技术方案中，采用航迹跟踪确定目标的威胁程度，避免了使用摄像头等额外器件，降低了雷达监控系统的复杂度，提高了监控的实时性。

对于多个目标，控制器120对每个目标独立地进行航迹跟踪，且可多个目标同时进行威胁程度的分析，从而达到监控多目标侵入的功能。

本申请实施例中，威胁程度可由接近意图和接近程度决定。其中，接近意图由目标的运动趋势决定，目标的运动趋势包括：航迹是否指向警戒区、是否为高速物体等。接近程度由目标至警戒区的距离决定。

例如，若目标的航迹指向警戒区，目标的速度高于预设速度阈值，且目标至警戒区的距离小于预设距离阈值，则控制器120确定这个目标的威胁程度较高，这个目标为威胁目标。且目标的速度越高，目标至警戒区的距离越小，这个目标的威胁程度越高。

一种可选的实施方式中，如图6所示，雷达监控系统还可包括监控中心设备130。控制器120与监控中心设备130电连接。监控中心设备130存储威胁目标的航迹跟踪结果，以便于用户根据存储航迹跟踪结果，对威胁目标进行人工干预。

本申请实施例中，控制器120相对独立于监控中心设备130。例如，控制器120和监控中心设备130位于两个不同的物理机上。这样，控制器120可自主实现目标分析功能。

一种可选的实施方式中，监控中心设备130还可用于接收用户输入的配置指令，将配置指令发送给控制器120。控制器120根据接收的配置指令进行配置。例如，配置指令包括警戒区、速度阈值和距离阈值。控制器120根据配置指令配置警戒区、速度阈值和距离阈值。

一种可选的实施方式中，控制器120还可用于当确定第一目标为威胁目标时，根据第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行干扰和/或警示。

一个实施例中，雷达监控系统中还包括干扰设备，其中，干扰设备包括但不限于警鸣器、可转动的聚光灯和/或通信干扰器等设备。控制器120与干扰设备电连接。控制器120在确定第一目标为威胁目标后，启动用于干扰设备，根据第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行干扰和/或警示，也就是，控制器120将参考坐标系中的坐标发送给干扰设备，控制干扰设备对第一目标进行干扰和/或警示，以使第一目标放弃或失去入侵能力。

例如，干扰设备包括警鸣器、可转动的聚光灯和通信干扰器。对于地面上的威胁目标，控制器120利用警鸣器进行报警，同时控制器120根据威胁目标在参考坐标系中的坐标，将聚光灯灯束投至威胁目标上。或者，对于空中的威胁目标，控制器120利用通信干扰器，向威胁目标在参考坐标系中的坐标发射通信频段干扰信号。

本申请实施例中，对于多个威胁目标，控制器120可依照威胁程度依次对威胁目标进行处理。

在本申请的一个实施例中，上述控制器包括信号处理模块和分析决策模块。具体的，可参考图7所示的本申请实施例提供的雷达监控系统的第三种结构示意图。该雷达监控系统包括：雷达阵列110和控制器120，控制器120包括信号处理模块121和分析决策模块122。

雷达阵列110的结构，可参考上述图2-4所示实施例。此处不再赘述。雷达阵列110中的雷达将采集的原始数据发送给信号处理模块121。

信号处理模块121，用于针对雷达阵列中的第一雷达采集的原始数据，确定出现在第一雷达所在的第一雷达坐标系中的第一目标的速度和坐标；第一目标为出现在第一雷达坐标系中的任一目标；获取在第一雷达坐标系和参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵和垂直旋转矩阵；根据水平旋转矩阵和垂直旋转矩阵，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标。

一种可选的实施方式中，若参考坐标系为第i个雷达组中的第j个雷达的坐标系；1≤i≤M，1≤j≤N，且i和j为正整数，上述第一雷达为第m个雷达组中的第n个雷达，i≠m，j≠n，则水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂通过以下公式(1)(2)确定：

公式(1)和(2)中，i≠m，j≠n。

上述水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂可以由信号处理模块121确定，也可以由其他设备确定后，存储在控制器120中，之后信号处理模块121直接调用获取水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂。

一种可选的实施方式中，信号处理模块121可根据公式(3)，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标。

其中，C_m,n为第一目标在参考坐标系下的坐标，为第一目标在第一雷达坐标系中的坐标，R₁为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵，R₂为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的垂直旋转矩阵。其中，第一雷达为第m个雷达组中第n个雷达。

信号处理模块121，还用于将第一目标在参考坐标系中的坐标发送给分析决策模块122。

一种可选的实施方式中，信号处理模块121根据监控区域中各个目标在参考坐标系中的坐标，确定是否存在与第一目标相同的第二目标；若存在，将第一目标和第二目标中回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标发送给分析决策模块122。分析决策模块122根据第一目标和第二目标中回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。

这里，有效避免了同一目标被多个雷达采集到，无法准确识别出威胁目标的问题。另外，本申请实施例中，允许一个目标同时被多个雷达采集到，也就是，允许雷达间存在交叠区域，这有效降低了对雷达安装精度的要求，便于实现立体空间的区域入侵监控。同时，本申请实施例中，根据回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标，而回波功率越大，目标的可信度越高，这提高了雷达监控系统进行区域入侵监控的准确性。

一种可选的实施方式中，信号处理模块121可采用如下方式确定第一目标和第二目标是否为相同目标：根据第一目标在参考坐标系中的坐标和第二目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标和第二目标的之间的水平距离d_h和垂直距离d_v。若d_h≤δ_h且d_v≤δ_v，则确定第一目标和第二目标为相同目标。否则，控制器120确定第一目标和第二目标不是相同目标。其中，δ_h为水平距离阈值，δ_v为垂直距离阈值。

一种示例中，信号处理模块121可根据公式(4)、(5)、(6)和(7)，确定水平距离阈值d_h，垂直距离d_v，水平距离阈值δ_h，以及垂直距离阈值δ_v。

d_h＝|(x_k1，y_k1)-(x_k2，y_k2)| (4)

即

d_h＝|z_k1-z_k2| (5)

即

公式(6)和(7)中，

公式(4)、(5)、(6)和(7)中，C_k1和(x_k1，y_k1，z_k1)为第一目标在参考坐标系中的坐标，C_k2和(x_k2，y_k2，z_k2)为第二目标在参考坐标系中的坐标。

本申请实施例中，分析决策模块122，用于根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。

分析决策模块122根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标的威胁程度，基于第一目标的威胁程度，确定第一目标是否为威胁目标。

一种可选的实施方式中，分析决策模块122根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行航迹跟踪，根据航迹跟踪结果，确定第一目标的威胁程度，确定第一目标是否为威胁目标。航迹跟踪可采用相关的航迹跟踪技术实现，此处不再赘述。本申请实施例提供的技术方案中，采用航迹跟踪确定目标的威胁程度，避免了使用摄像头等额外器件，降低了雷达监控系统的复杂度，提高了监控的实时性。

对于多个目标，分析决策模块122对每个目标独立地进行航迹跟踪，且可多个目标同时进行威胁程度的分析，从而达到监控多目标侵入的功能。

本申请实施例中，威胁程度可由接近意图和接近程度决定。其中，接近意图由目标的运动趋势决定，目标的运动趋势包括：航迹是否指向警戒区、是否为高速物体等。接近程度由目标至警戒区的距离决定。

一种可选的实施方式中，如图8所示，雷达监控系统还可包括监控中心设备130。本申请实施例中，分析决策模块122相对独立于监控中心设备130。例如，分析决策模块122和监控中心设备130位于两个不同的设备上。这样，分析决策模块130可自主实现目标分析功能。

分析决策模块122在确定目标物为威胁目标后，将威胁目标的航迹跟踪结果发送给监控中心设备130。监控中心设备130存储威胁目标的航迹跟踪结果，以便于用户根据存储航迹跟踪结果，对威胁目标进行人工干预。

一种可选的实施方式中，监控中心设备130还可用于接收用户输入的配置指令，将配置指令发送给分析决策模块122。分析决策模块122根据接收的配置指令进行配置。例如，配置指令包括警戒区、速度阈值和距离阈值。分析决策模块122根据配置指令配置警戒区、速度阈值和距离阈值。

一个可选的实施例中，如图9所示，雷达监控系统中还可包括干扰模块140。其中，干扰模块140包括但不限于警鸣器、可转动的聚光灯和/或通信干扰器等设备。干扰模块140与上述干扰设备相同。分析决策模块122在确定第一目标为威胁目标后，启动用于干扰模块140，将第一目标在参考坐标系中的坐标发送给干扰模块140。干扰模块140根据第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行干扰和/或警示，以使第一目标放弃或失去入侵能力。

本申请实施例中，有多个威胁目标，分析决策模块122可将多个威胁目标的威胁程度发送给干扰模块140。干扰模块140依照威胁程度依次对威胁目标进行处理。

基于相同发明构思，根据雷达阵列实施例和雷达监控系统实施例，本申请实施例还提供了一种雷达监控方法。参考图10，图10为本申请实施例提供的雷达监控方法的第一种流程示意图，该方法应用于雷达监控系统的控制器，如图5所示的控制器120。该雷达监控系统还包括雷达阵列，如图5所示的雷达阵列110。雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；其中，M和N为大于1的正整数。

本申请实施例中，雷达包括但不限于毫米波雷达。一种可选的实施方式中，雷达为毫米波雷达，雷达具有椭圆锥视场，雷达的水平向视角大于垂直向视角。

本申请实施例中，在垂直方向和水平方向均部署多个雷达，扩大了垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，能同时对地面目标和空中目标进行监控，解决了监控范围小的问题。

一种可选的实施方式中，为便于部署雷达，雷达阵列中所有雷达性能一致，例如，雷达阵列中所有雷达的水平视场角θ_max相同；或雷达阵列中所有雷达的垂直视场角φ_max相同；或雷达阵列中所有雷达的水平视场角θ_max和垂直视场角φ_max均相同。

为了获得较大的监控范围，且节约成本，一种可选的实施方式中，针对雷达阵列中的任意一个雷达组，雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿预设的第一旋转方向转动第一预设角度Δφ。n为正整数，且1<n≤N，n为对雷达组中的雷达从下至上计数得到的数值。第一旋转方向可以为顺时针方向，可以为逆时针方向，本申请实施例对此不进行限定。

本申请实施例中，n也可以为对雷达组中的雷达从上至下计数得到的数值。此时，雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿第一旋转方向的反方向转动Δφ。

为了获得较大的监控范围，且节约成本，节约雷达组占用的空间，一种可选的实施方式中，针对雷达阵列中的任意一个雷达组，所述雷达阵列中，第m个雷达组的第N个雷达的左上角与第m-1个雷达组的第N个雷达的右上角相邻接，第m个雷达组相对于第m-1个雷达组在水平平面上沿预设的第二旋转方向转动第二预设角度Δθ；m为正整数，且1<m≤M，m为对雷达组从左至右上计数得到的数值。

本申请实施例中，m也可以为对雷达组从右至左上计数得到的数值。此时，第m个雷达组相对于第m-1个雷达组在水平平面上沿第二旋转方向的反方向转动Δθ。

为避免相邻雷达间出现垂直方向的监控盲区，一种可选的实施方式中，Δφ≤φ_max，一个雷达组中的N个雷达覆盖的垂直视场角为Φ，则Φ≤N*Δφ。

为避免相邻雷达组间出现水平方向的监控盲区，一种可选的实施方式中，Δθ≤θ_max，若M个雷达组覆盖的水平视场角为Θ，则Θ≤M*Δθ。

具体的，上述雷达监控方法包括如下步骤。

步骤1001，接收雷达阵列中每个雷达采集的原始数据。

雷达发送雷达信号。其他物体接收到雷达信号后，生成回波信号，并将回波信号反馈给雷达。雷达接收到回波信号后，将回波信号作为原始数据发送控制器。

每一雷达组中的每一个雷达均独立采集原始数据，互不影响。

步骤1002，根据原始数据，监测雷达阵列覆盖的监控区域中的目标，其中，雷达阵列覆盖的监控区域由M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。

一种可选的实现方式中，参考图11所示的雷达监控方法第二种流程示意图，基于图10，该方法包括：

步骤1101，接收雷达阵列中每个雷达采集的原始数据。

步骤1101与步骤1001相同。

步骤1102，针对雷达阵列中的第一雷达采集的原始数据，确定出现在第一雷达所在的第一雷达坐标系中的第一目标的速度和坐标；第一目标为出现在第一雷达坐标系中的任一目标。

对于每个雷达发送的原始数据，控制器遵循信号处理流程，如信号加窗、三维傅里叶变换等，对该雷达发送的原始数据进行处理，得到该雷达的坐标系下速度、坐标、回波功率和距离等。

步骤1103，获取在第一雷达坐标系和参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵和垂直旋转矩阵。

一种可选的实施方式中，若参考坐标系为第i个雷达组中的第j个雷达的坐标系；1≤i≤M，1≤j≤N，且i和j为正整数，上述第一雷达为第m个雷达组中的第n个雷达，i≠m，j≠n，则水平旋转矩阵R₁和垂直旋转矩阵R₂通过以下公式(1)(2)确定：

步骤1104，根据水平旋转矩阵和垂直旋转矩阵，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标。

控制器可根据公式(3)，将第一目标在第一雷达坐标系中的坐标转换为第一目标在参考坐标系中的坐标。

其中，C_m,n为第一目标在参考坐标系下的坐标，为第一目标在第一雷达坐标系中的坐标，R₁为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的水平旋转矩阵，R₂为第一雷达坐标系与参考坐标系之间进行转换的垂直旋转矩阵。其中，第一雷达为第m个雷达组中第n个雷达。

步骤1105，根据第一目标的速度和第一目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。

一种可选的实施方式中，控制器根据监控区域中各个目标在参考坐标系中的坐标，确定是否存在与第一目标相同的第二目标；若存在，根据第一目标和第二目标中回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标。这里，有效避免了同一目标被多个雷达采集到，无法准确识别出威胁目标的问题。

本申请实施例中，允许一个目标同时被多个雷达采集到，也就是，允许雷达间存在交叠区域，这有效降低了对雷达安装精度的要求，便于实现立体空间的区域入侵监控。另外，本申请实施例中，根据回波功率大的一个目标的速度和该目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标是否为威胁目标，而回波功率越大，目标的可信度越高，这提高了雷达监控系统进行区域入侵监控的准确性。

一种可选的实施方式中，控制器可采用如下方式确定第一目标和第二目标是否为相同目标：根据第一目标在参考坐标系中的坐标和第二目标在参考坐标系中的坐标，确定第一目标和第二目标的之间的水平距离d_h和垂直距离d_v。若d_h≤δ_h且d_v≤δ_v，则确定第一目标和第二目标为相同目标。否则，控制器确定第一目标和第二目标不是相同目标。其中，δ_h为水平距离阈值，δ_v为垂直距离阈值。

一种示例中，控制器可根据公式(4)、(5)、(6)和(7)，确定水平距离阈值d_h，垂直距离d_v，水平距离阈值δ_h，以及垂直距离阈值δ_v。

d_h＝|(x_k1，y_k1)-(x_k2，y_k2)| (4)

即

d_h＝|z_k1-z_k2| (5)

即

公式(6)和(7)中，

公式(4)、(5)、(6)和(7)中，C_k1和(x_k1，y_k1，z_k1)为第一目标在所述参考坐标系中的坐标，C_k2和(x_k2，y_k2，z_k2)为第二目标在参考坐标系中的坐标。

一种可选的实施方式中，控制器根据第一目标的速度和第一目标在所述参考坐标系中的坐标，对第一目标进行航迹跟踪，根据航迹跟踪结果，确定第一目标的威胁程度，确定第一目标是否为威胁目标。航迹跟踪可采用相关的航迹跟踪技术实现，此处不再赘述。本申请实施例提供的技术方案中，采用航迹跟踪确定目标的威胁程度，避免了使用摄像头等额外器件，降低了雷达监控系统的复杂度，提高了监控的实时性。

本申请实施例中，威胁程度可由接近意图和接近程度决定。其中，接近意图由目标的运动趋势决定，目标的运动趋势包括：航迹是否指向警戒区、是否为高速物体等。接近程度由目标至警戒区的距离决定。

一种可选的实施方式中，当确定第一目标为威胁目标时，控制器根据第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行干扰和/或警示。例如，控制器在确定第一目标为威胁目标后，启动用于干扰设备，将第一目标在参考坐标系中的坐标发送给干扰设备。干扰设备根据第一目标在参考坐标系中的坐标，对第一目标进行干扰和/或警示，以使第一目标放弃或失去入侵能力。其中，干扰设备包括但不限于警鸣器、可转动的聚光灯和/或通信干扰器等设备。

通过本申请实施例，实现了区域入侵监控，且在垂直方向和水平方向均部署多个雷达，扩大了垂直方向的监控范围和水平方向的监控范围，解决了监控范围小的问题。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种雷达阵列，其特征在于，所述雷达阵列包括M个雷达组，任意两个相邻的雷达组沿水平方向倾斜排列；每个雷达组中包括N个沿垂直方向倾斜排列的雷达；其中，M和N为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的雷达阵列，其特征在于，针对所述雷达阵列中的任意一个雷达组，所述雷达组中第n个雷达相对于第n-1个雷达在垂直平面上沿预设的第一旋转方向转动第一预设角度Δφ；n为正整数，且1<n≤N，n为对雷达组中的雷达从下至上计数得到的数值。

3.根据权利要求2所述的雷达阵列，其特征在于，所述雷达阵列中所有雷达的垂直视场角φ_max相同，其中，Δφ≤φ_max；

若所述雷达组中的N个雷达覆盖的垂直视场角为Φ，则Φ≤N*Δφ。

4.根据权利要求2或3所述的雷达阵列，其特征在于，所述雷达阵列中，第m个雷达组的第N个雷达的左上角与第m-1个雷达组的第N个雷达的右上角相邻接，第m个雷达组相对于第m-1个雷达组在水平平面上沿预设的第二旋转方向转动第二预设角度Δθ；m为正整数，且1<m≤M，m为对雷达组从左至右上计数得到的数值。

5.根据权利要求4所述的雷达阵列，其特征在于，所述雷达阵列中所有雷达的水平视场角θ_max相同，其中，Δθ≤θ_max；

若所述M个雷达组覆盖的水平视场角为Θ，则Θ≤M*Δθ。

6.根据权利要求1所述的雷达阵列，其特征在于，所述雷达为毫米波雷达，所述雷达具有椭圆锥视场，所述雷达的水平向视角大于垂直向视角。

7.一种雷达监控系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至6中任意一项所述的雷达阵列，还包括控制器，所述控制器与所述雷达阵列电连接，所述控制器用于接收所述雷达阵列中每个雷达采集的原始数据，并根据所述原始数据，监测所述雷达阵列覆盖的监控区域中的目标，其中，所述雷达阵列覆盖的监控区域由所述M个雷达组中各个雷达的水平视场角和垂直视场角叠加而成。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括警鸣器、聚光灯和/或通信干扰器；

所述控制器，用于当确定第一目标为威胁目标时，将所述第一目标位置信息发送给所述警鸣器、聚光灯和/或通信干扰器；

所述警鸣器、聚光灯，用于对所述第一目标进行警示，和/或所述通信干扰器用于对所述第一目标进行干扰。