TWI575245B

TWI575245B - 用於回波測距系統的信號處理系統與方法及其相關電腦程式產品

Info

Publication number: TWI575245B
Application number: TW104116784A
Authority: TW
Inventors: 羅伯特Ｗ李
Original assignee: 羅伯特Ｗ李
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2017-03-21
Also published as: DK3149511T3; JP6177467B1; NZ727833A; US9297888B2; CA2949147C; AU2015267242A1; IL249048A; TW201546474A; CA2949147A1; ES2700935T3; AU2015267242B2; JP2017524927A; WO2015183830A1; KR101779315B1; DE15727241T1; PL3149511T3; US9057785B1; CN107076834A; IL249048A0; US20160011300A1

Description

用於回波測距系統的信號處理系統與方法及其相關電腦程式產品

本揭示內容和雷達系統有關。

眾所熟知的係，脈衝式都卜勒雷達系統對不模糊距離範圍與速度有限制，於此限制下，增進不模糊速度能力(unambiguous velocity capacity)會縮減不模糊距離範圍能力(unambiguous range capacity)；反之亦然。實務上，這意謂著氣象雷達無法特徵化出現在險惡氣象事件(例如，龍捲風)中的速度。擴大氣象雷達的不模糊速度距離範圍的方法包含利用多個脈衝重複頻率(pulse-repetition frequency)；但是，此些方法卻無法特徵化在龍捲風中遭遇到的複雜頻譜(complex spectra)。

於一實施例中，本發明提供一種利用來自一或更多個反射物體的波能量反射而經由來自它們的反射的頻譜特徵特徵化此些物體的特定特性的方法，該方法可以包括產生一由寬度t秒且脈衝間時間間隔(interpulse interval)為T秒的N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列以進行傳送。該序列中的每一個脈衝可以具有一根據二次相位序列的特殊恆定相位，該相位可以在第一調變意義中被施加於每一個脈衝。該方法可以包括在每一個接收子時間區間期間藉由用於該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的相同二次相位序列，利用和該第一調變意義相反的第二調變意義來調變接收自反射該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的一或更多個物體的回波能量(echo energy)的相位，俾使得被施加於反射自一位在一特殊距離範圍r處的特殊反射物體的回波能量的淨相位調變以往返行程回波時間(round-trip echo time)T的離散單元來計量時可以為在它們的傳送時間處的傳送脈衝的相位和被施加於來自距離範圍r的接收回波能量的相位之間的差異，其為該差異的任一種意義。該方法可以包括以該些反射物體的距離範圍r為函數從該經調變的接收回波能量中產生該接收回波能量的N個特有且離散的頻率轉移，大小等於1/NT Hz的倍數，該些頻率轉移可以保留該接收回波能量的頻譜，結合形成一複合信號頻譜。

於另一實施例中，本發明提供一種系統，其可以包括一序列產生器、一調變器、以及一信號處理器。該序列產生器可以被配置成用以產生一由寬度t秒且脈衝間時間間隔為T秒的N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列以進行傳送，該序列中的每一個脈衝皆具有一根據二次相位序列的特殊恆定相位，該相位在第一調變意義中被施加於每一個脈衝。該調變器可以被配置成用以在每一個接收子時間區間期間藉由用於該被產生來傳送的信號的相同二次相位序列，利用和該第一調變意義相反的第二調變意義來調變接收自反射該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的一或更多個物體的回波能量的相位，俾使得被施加於反射自一位在一特殊距離範圍區間r處的特殊反射物體的回波能量的淨相位調變以往返行程回波時間T的離散單元來計量時可以為在它們的傳送時間處的傳送脈衝的相位和被施加於來自距離範圍r的接收回波能量的相位之間的差異，其為該差異的任一種意義。該信號處理器可以被配置成用於以該些反射物體的距離範圍r為函數從該經調變的接收回波能量中產生該接收回波能量的N個特有且離散的頻率轉移，大小等於1/NT Hz的倍數，該些頻率轉移可以保留該接收回波能量的頻譜，結合形成一複合信號頻譜。

於另一實施例中，本發明提供一種電腦程式產品，其可以包括至少一電腦可讀取的儲存媒體，其具有配合其具現的電腦可讀取的程式指令。當被一回波測距系統(echo-ranging system)的信號處理系統的處理器讀取時，該些電腦可讀取的程式指令可以被配置成用以產生一由寬度t秒且脈衝間時間間隔為T秒的N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列以進行傳送，該序列中的每一個脈衝皆具有一根據二次相位序列的特殊恆定相位，該相位在第一調變意義中被施加於每一個脈衝。該些電腦可讀取的程式指令在被該處理器讀取時可以進一步被配置成用以在每一個接收子時間區間期間藉由用於該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的相同二次相位序列，利用和該第一調變意義相反的第二調變意義來調變接收自反射該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的一或更多個物體的回波能量的相位，俾使得被施加於反射自一位在一特殊距離範圍r處的特殊反射物體的回波能量的淨相位調變以往返行程回波時間T的離散單元來計量時可以為在它們的傳送時間處的傳送脈衝的相位和被施加於來自距離範圍r的接收回波能量的相位之間的差異，其為該差異的任一種意義。該些電腦可讀取的程式指令在被該處理器讀取時可以進一步被配置成用以以該些反射物體的距離範圍r為函數從該經調變的接收回波能量中產生該接收回波能量的N個特有且離散的頻率轉移，大小等於1/NT Hz的倍數，該些頻率轉移可以保留該接收回波能量的頻譜，結合形成一複合信號頻譜。

100‧‧‧回波測距系統

101‧‧‧傳送器

102‧‧‧接收器

103‧‧‧中頻(IF)序列產生器

105‧‧‧混合器

106‧‧‧載波產生器(或是載波頻率振盪器)

107‧‧‧分歧器

108‧‧‧濾波器

109‧‧‧放大器

110‧‧‧信號換能器

113‧‧‧換能器

114‧‧‧放大器

115‧‧‧濾波器

116‧‧‧混合器

117‧‧‧中頻(IF)濾波器

118‧‧‧調變器

119‧‧‧信號處理器

120‧‧‧信號處理系統

121‧‧‧傳送媒體

122‧‧‧物體

150‧‧‧傳送脈衝序列

152‧‧‧時間區間

154‧‧‧捲積

160‧‧‧傳送脈衝序列

162‧‧‧時間區間

164‧‧‧捲積

170‧‧‧傳送脈衝序列

172‧‧‧時間區間

174‧‧‧捲積

500‧‧‧回波測距微波都卜勒雷達系統或收發器

501‧‧‧IF波形產生器

502‧‧‧RF本地振盪器

503‧‧‧混合器

504‧‧‧RF濾波器

505‧‧‧射頻(RF)放大器

506‧‧‧循環器

507‧‧‧有向性耦合器

508‧‧‧天線

509‧‧‧低雜訊放大器(LNA)

510‧‧‧混合器

511‧‧‧IF數位接收器

512‧‧‧數位信號處理器

513‧‧‧混合器

514‧‧‧IF數位接收器

516‧‧‧傳送脈衝

518‧‧‧傳送媒體

520‧‧‧目標物

522‧‧‧反射脈衝

524‧‧‧RF波形產生器

526‧‧‧高線性被動組合器

601‧‧‧波形合成器

602‧‧‧預失真計算單元

603‧‧‧正交數位至類比(D/A)轉換器

604‧‧‧單旁帶(SSB)正交向上轉換混合器

605‧‧‧正交IF本地振盪器

606‧‧‧IF濾波器

700‧‧‧IF數位接收器

701‧‧‧IF濾波器

702‧‧‧A/D轉換器

703‧‧‧數位IF濾波器

703-1‧‧‧數位IF濾波器

703-2‧‧‧數位IF濾波器

703-k‧‧‧數位IF濾波器

704‧‧‧複雜消除式取樣元件

704-1‧‧‧複雜消除式取樣元件

704-2‧‧‧複雜消除式取樣元件

704-k‧‧‧複雜消除式取樣元件

705‧‧‧遵照通道相位控制模組

900‧‧‧頻譜

902‧‧‧頻譜片段

1100‧‧‧頻譜

1102‧‧‧頻譜

1104‧‧‧頻譜尖峰

1106‧‧‧頻譜尖峰

1300‧‧‧頻譜

1400‧‧‧頻譜

1700‧‧‧頻譜疊置

1800‧‧‧最小值頻譜合組

2400‧‧‧資料處理系統

2402‧‧‧通訊架構

2404‧‧‧處理器單元

2406‧‧‧記憶體

2408‧‧‧永久性儲存體

2410‧‧‧通訊單元

2412‧‧‧輸入/輸出(I/O)單元

2414‧‧‧顯示器

2416‧‧‧儲存裝置

2418‧‧‧程式碼

2420‧‧‧電腦可讀取的記憶體

2422‧‧‧電腦程式產品

2424‧‧‧電腦可讀取的儲存媒體

2426‧‧‧電腦可讀取的信號媒體

圖1所示的係一種通用回波定位系統的方塊圖，用以產生具有多個相位序列的一或更多個同調脈衝頻道，接收並且處理此些序列的反射。

圖2所示的係單閘道雷達的傳送時間、接收時間、以及距離範圍-閘道覆蓋率的範例關係圖，圖中顯示工作週期以及距離範圍覆蓋率的廣度。

圖3所示的係三閘道雷達的傳送時間、接收時間、以及距離範圍-閘道覆蓋率的範例關係圖，圖中顯示工作週期以及距離範圍覆蓋率的廣度。

圖4所示的係一連續波(Continuous-Wave，CW)雷達的傳送時間、接收時間、以及距離範圍-閘道覆蓋率的範例關係圖，圖中顯示工作週期以及距離範圍覆蓋率的廣度。

圖5所示的係一微波都卜勒雷達系統的範例的方塊圖，用以產生具有多個規定相位序列的一或更多個同調微波脈衝頻道，接收該些相位序列，並且處理該些接收序列的一或更多個頻道。

圖6所示的係一中頻(Intermediate Frequency，IF)波形合成器的範例方塊圖，用以在一IF頻率處產生具有一規定相位序列的多個脈衝序列。

圖7所示的係一微波接收器的IF部分的範例的方塊圖，用於在一或更多個頻道中進行IF濾波、A/D轉換、數位IF濾波、複雜解調變，以及獨立地控制每一個輸出頻道的相位。

圖8所示的係利用圖1或5的系統中任一者的方法的範例的流程圖。

圖9所示的係可由圖8的方法產生的關係圖，其以頻譜形式圖解具有不模糊速度的目標物的距離範圍響應的範例，其顯示頻譜特徵值與目標物參數之間的直接關係。

圖10所示的係利用圖1或5的系統中任一者的方法的另一範例的流程圖。

圖11所示的係可由圖10的方法產生的關係圖，其以頻譜形式圖解具有中度模糊速度但是沒有頻譜重疊的目標物的距離範圍響應的範例，其顯示利用兩個相位序列，其中一個相位序列反轉都卜勒偏移的意義，為清楚起見，上方的曲線以反向方位來描繪，其圖解中度都卜勒模糊的解析度。

圖12所示的係利用圖1或5的系統中任一者的方法的另一範例的流程圖。

圖13所示的係可由圖12的方法產生的關係圖，其以頻譜形式圖解具有嚴重模糊速度的目標物的距離範圍響應的範例，其顯示因相對寬廣的頻譜寬度所造成的數個閘道上的完全模糊情形。

圖14所示的係可由圖12的方法產生的另一關係圖，其圖解圖13中的情形的距離範圍響應的範例，其經由修正相位序列參數M而達成變更距離範圍大小，其允許進行在圖13中完全重疊的四個目標物的反射的參數預測。

圖15所示的係可由圖12的方法產生的另一關係圖，其圖解圖14中的情形的距離範圍響應的範例，可在圖13的頻譜中參數化的頻譜尖峰已被移除(圖中以虛線顯示移除)，四個剩餘的頻譜尖峰(距離範圍17至20)則準備進行參數化。

圖16所示的係利用圖1或5的系統中任一者的方法的另一範例的流程圖。

圖17所示的係可由圖16的方法產生的關係圖，其圖解圖13中的資料的距離範圍響應的範例，圖中有參數M的數個數值的頻譜重疊，每一個頻譜皆已偏移而使得距離範圍閘道18的頻譜數值對齊排列在M=1的閘道18的位置處。

圖18所示的係可由圖16的方法產生的另一關係圖，其圖解藉由在每一個頻譜頻率處拾取最少響應而從圖17的資料處取得的距離範圍18的距離範圍響應的範例，圖中留下未受到其它距離範圍閘道污染的距離範圍18處的信號的預測值。

圖19所示的係可由圖16的方法產生的另一關係圖，其圖解從圖13中的資料所創造的距離範圍響應的範例，每一個距離範圍閘道皆係由被用來創造圖18的方法所預測，全部的距離範圍響應已完全消除模糊性。

圖20所示的係利用圖1或5的系統中任一者的方法的另一範例的流程圖。

圖21所示的係可由圖20的方法產生的關係圖，其圖解從圖13中的資料所創造的距離範圍響應的範例，全部的距離範圍響應已完全消除模糊性。

圖22所示的係可由圖16的方法產生的另一關係圖，其圖解圖17的距離範圍響應的範例，但是閘道18處的信號的都卜勒偏移已實質上提高，用以說明在各種數值M中還原在一主要頻譜中和來自其它距離範圍閘道的信號有高度重疊的具有相對大額都卜勒偏移的參數信號的範例。

圖23所示的係可由圖16的方法產生的另一關係圖，其圖解圖17的距離範圍響應，但是閘道18處的信號的頻譜寬度已實質上提高，用以說明在各種數值M中還原在一主要頻譜中和來自其它距離範圍閘道的信號有高度重疊的相對寬廣信號的參數的範例。

圖24所示的係一種解釋性資料處理系統的略圖，於其中可以施行本發明的解釋性實施例。

本文中揭示用於對簡易物體或複雜物體進行回波測距的系統與方法，其中，回波的特徵會在頻譜域中被分析，以便提供關於位置、回波強度、徑向速度、相對運動、及/或該些物體的其它特性的資訊。

圖1所示的係一種用於此回波測距的示範性通用系統的方塊圖，圖中大體上以100來顯示，其具有單靜態運作、雙靜態運作、及/或多靜態運作。回波測距系統100可以包含一傳送器101以及一接收器102。傳送器101可以包含一中頻(IF)序列產生器103、一混合器105、一載波產生器(或是載波頻率振盪器)106、一分歧器107、一濾波器108、一放大器109、以及一信號換能器110。接收器102可以包含一換能器113、一放大器114、一濾波器115、一混合器116、一IF濾波器117、一調變器(舉例來說，正交解調變器)118、以及一信號處理器119。於此範例中，該傳送器以及接收器共用序列產生器103、載波產生器106、分歧器107、以及信號處理器119。序列產生器103、調變器118、以及信號處理器119可以被併入在一信號處理系統120之中。

傳送器101亦可被稱為第一電子裝置。該傳送器可以產生具有一共同第一頻率的複數個傳送脈衝。舉例來說，傳送器101可以創造及/或傳送一具有該共同第一頻率的多相位編碼的脈衝序列(或是相位編碼的脈衝序列)。此相位編碼的序列可以由相位序列產生器103產生於一適當及/或合宜的IF頻率處。該IF相位序列信號可以被發送至調變器118並且被發送至混合器105(舉例來說，被發送至混合器105的一輸入埠)。

混合器105的另一輸入埠可以由載波頻率產生器106透過分歧器107來饋送。混合器105可以混合該IF相位信號與該載波信號，用以產生一總和信號或是一差異信號，並且實際上利用該IF傳送相位信號中不同的傳送相位來調變該載波信號。然而，要被傳送的信號的調變可以藉由調變基頻信號(舉例來說，來自信號處理器119、在信號處理器119處、及/或由信號處理器119來實施)、該IF信號(舉例來說，來自序列產生器103、在序列產生器103處、及/或由序列產生器103來實施)、及/或RF信號(舉例來說，來自載波產生器106、在載波產生器106處、及/或由載波產生器106來實施)來產生。

混合器105的輸出可以在一系統傳送頻率處由濾波器108來濾波，用以選擇混合器105混合該IF頻率與該載波產生器頻率的結果的總和信號或是差異信號，其可以產生一經濾波的傳送信號。該經濾波的傳送信號接著可以被放大器109放大，用以產生一輸出傳送信號。

該輸出傳送信號可以透過信號換能器110被傳送至傳送媒體121之中。該傳送媒體可以為傳導由信號換能器110所換能的傳送信號的任何媒體。舉例來說，該傳送媒體可以為一固體材料(例如，陸地)、一液體(例如，水)、或是一氣體(例如，空氣)。傳送自換能器110的信號可以被會反射該傳送信號的一或更多個物體122反射，該些物體可以包含該傳送媒體的不同的折射率。

接著，於此範例中會看見，傳送器101傳送具有共同載波頻率的複數個傳送脈衝。該些傳送脈衝會由不同的傳送相位來調變以便在傳送媒體121之中進行傳送，用以決定反射傳送自換能器110的脈衝中至少其中一者的該一或更多個物體122的至少一參數。於某些實施例中，系統100可以被配置成用以產生該複數個傳送脈衝，它們具有一光學頻率、一射頻、或是一音頻。於某些實施例中，該系統可以被配置成用以傳送該複數個傳送脈衝成為多個電磁波或是成為多個機械波。

接收器102亦可被稱為第二電子裝置。該接收器可以接收因傳送媒體121中的一或更多個反射物體122中的每一者反射該複數個傳送脈衝所產生的反射脈衝。舉例來說，接收器102可以接收及/或分析從該些反射物體處反射的傳送信號的回波。明確地說，該些回波可以被換能器113接收，用以產生一接收信號。該接收信號接著會被放大器114放大並且被濾波器115濾波。該接收信號可以被描述為一和回波相關聯的信號。

該和回波相關聯的信號(舉例來說，該經濾波的放大接收信號)可以被發送至混合器116。來自載波產生器106的信號(舉例來說，第三信號)的一部分(或分部)可以透過分歧器107被發送至混合器116。混合器116可以混合該和回波相關聯的信號以及透過分歧器107來自載波產生器106的載波信號的一部分，用以產生代表被施加於該傳送脈衝的傳送相位的IF信號。

舉例來說，一IF傳送相位信號可以由IF濾波器117濾波並且被發送至調變器118。調變器118可以利用一由IF相位序列產生器103目前正在產生的目前相位信號來處理該IF傳送相位信號，用以產生一相位變更信號。該解調變的信號可以使得被施加於傳送器101中的信號的相位偏移和被施加於接收器102中的信號的相位偏移的總和代表該IF相位序列產生器103在下面兩個時間點處所產生的相位序列的差異：其中一個時間點為該信號被傳送器101傳送的時間，而另一個時間點為來自該反射物體的回波被回傳至該接收器102的時間。調變器118的輸出信號可以為以該解調變信號為基礎的複雜時間級數並且可以被數位化以進行頻譜分析。

於某些實施例中，系統100可以被配置成用以在產生該第一複合信號頻譜之前先同調整合複數個已調變的接收脈衝。於某些實施例中，該系統可以被配置成用以利用一具有該傳送相位的同調調變信號針對每一個脈衝來調變一不同調的載波而產生該複數個傳送脈衝。

系統100可以從該第一複合信號頻譜中決定已反射該些傳送脈衝中至少其中一者的一或更多個物體122中的一第一反射物體的至少一參數。舉例來說，調變器118的輸出信號可以下面進一步說明的方式而含有表示下面參數的資料：物體122的強度、物體122的徑向速度、及/或該複雜時間級數的頻譜(舉例來說，該第一複合信號頻譜)中的內部運動。調變器118的輸出信號可以被發送至信號處理器119。信號處理器119可以從該第一複合信號頻譜中決定至少該第一反射物體的該至少一參數。

回波測距系統100的效能參數可以藉由該些傳送信號的時序特徵及相位特徵來決定。該些傳送信號亦可以被稱為波或波形。

系統100可以被配置成用以從位在第一位置中的換能器110處傳送該些傳送脈衝。系統100可以被配置成用以在該第一位置處(例如，在單靜態運作模式中)或者在與該第一位置分隔的一或更多個第二位置處(例如，在雙靜態運作或多靜態運作模式中)接收該些接收脈衝。舉例來說，換能器113可以於該第一位置中被整合在換能器110之中，或者，可以位在與換能器110的位置分開的第二位置處。

圖2所示的係可適用於回波測距系統100的單靜態運作的其中一種類型的傳送波形。在圖2中可以假設一最大工作週期。圖2最上方的關係圖所示的係一具有均勻脈衝寬度t和脈衝重複時間T的傳送脈衝序列150。序列150可以定義一傳送週期並且可以對應於圖1的傳送器101的換能器110所傳送的信號。每一個脈衝在該個別的脈衝上可以有一恆定的相位Φ(n)；但是，該相位可以根據一規定的序列而逐個脈衝不同。舉例來說，由系統100(參見圖1)所產生的該複數個傳送脈衝可以包含(或者可以為)一傳送脈衝序列，該脈衝序列中的每一個脈衝皆有具有一特殊相位的第一頻率。

圖2中間的關係圖顯示當接收器102(參見圖1)能夠在沒有來自傳送器101的干擾而運作時的時間區間152。換言之，圖2所示的時間區間152對應於當序列150的脈衝沒有被傳送時的時間。時間區間152可以為及/或定義接收週期。

圖2下方的關係圖顯示和時間區間152相關聯的接收週期以及和序列150相關聯的傳送週期的(及/或之間的)最終捲積(convolution)154。捲積154可以解釋圖1的系統100的距離範圍靈敏性。

圖3所示的係利用三個示範性距離範圍閘道(表示為距離範圍閘道G1、G2、G3)的小工作週期傳送器的脈衝序列，該些距離範圍閘道可適合併入於圖1的系統100之中。每一個距離範圍閘道可以使用相同的相位序列並且可以被獨立處理。

圖3最上方的關係圖所示的係一具有均勻脈衝寬度t和脈衝重複時間T的傳送脈衝序列160。序列160可以對應於圖1的傳送器101的傳送信號(舉例來說，來自換能器110)。序列160中的每一個脈衝被傳送的時間週期可被視為一傳送週期。每一個脈衝在該個別的脈衝上可以有一恆定的相位Φ(n)；但是，該相位可以根據該規定的序列而逐個脈衝不同。

圖3中間的關係圖顯示當接收器102(參見圖1)能夠在沒有來自傳送器101的干擾而運作時的時間區間162。舉例來說，圖3所示的時間區間162對應於當序列160的脈衝沒有被傳送時的時間，並且代表接收週期。時間區間162中的每一個時間區間可以對應於一距離範圍閘道G1、G2、G3的接收。舉例來說，每一個距離範圍閘道可以對應於一物體和換能器110及113(參見圖1)之組合的相隔距離的距離範圍。該第一距離範圍可以相較於該第二距離範圍與第三距離範圍更靠近該些換能器，而該第二距離範圍可以相較於該第三距離範圍更靠近換能器113。

圖3下方的關係圖顯示和時間區間162相關聯的接收週期以及和序列160相關聯的傳送週期之間的最終捲積164。捲積164可以解釋圖1的系統100的距離範圍靈敏性。

據此，從圖中會看見，系統100(及/或系統500一參見圖5)可以被配置成用以在介於傳送脈衝之間的分隔時間區間處產生傳送脈衝，該些時間區間的時間持續長度為每一個傳送脈衝的時間持續長度的複數倍。系統100及/或500中的任一者可以被配置成用以在複數個閘道的連續傳送脈衝之間接收該些接收脈衝，每一個閘道的時間持續長度對應於該些傳送脈衝的時間持續長度。

圖4所示的係可以適合併入於圖1的系統100之中的雙靜態或多靜態配置的脈衝序列。圖4最上方的關係圖所示的係一具有均勻脈衝寬度t和脈衝重複時間T的傳送脈衝序列170。序列170可以出現在一傳送週期中並且對應於圖1的傳送器101的傳送信號(舉例來說，來自換能器110)。每一個脈衝在該個別的脈衝上可以有一恆定的相位Φ(n)；但是，該相位可以根據該規定的序列而逐個脈衝不同。序列170的傳送(或是傳送器)脈衝可以為連續，在每一個時間區間t中有不同但恆定的相位。在圖4中所示的範例中，時間區間t等於脈衝重複時間T。

圖4中間的關係圖顯示可以在對應於序列170的傳送週期的事先定義的接收週期中被接收的時間區間172。圖4下方的關係圖顯示和時間區間172相關聯的接收週期以及和序列170相關聯的脈衝傳送週期的最終捲積174。捲積174可以解釋圖1的系統100的距離範圍靈敏性。

於某些實施例中可以知道一預期的反射物體和傳送該些傳送脈衝的傳送器(舉例來說，換能器110)相隔的近似距離。該系統可以被配置成用以在第一時間週期中連續產生該複數個傳送脈衝，該第一時間週期小於傳送脈衝前進至該預期反射物體以及該些被反射的傳送脈衝從該預期反射物體處前進至該電子接收器裝置的時間週期；並且該系統可以在該第一時間週期之後於一第二時間週期之中接收該些接收脈衝，該第二時間週期至少和該第一時間週期一樣長。於某些實施例中，該系統可以被配置成用以忽略在該第一時間週期期間所接收的任何接收脈衝。

在圖2至4中所示的傳送器脈衝雖然為矩形；然而，於其它實施例中，該些傳送器脈衝可以不是矩形。舉例來說，該些傳送器脈衝可以有可縮小必要信號頻寬的其它形狀。

在系統100(參見圖1)中產生該複數個傳送脈衝可以包含系統100根據一二次方程式來設定連續傳送器脈衝的相位。舉例來說，該相位序列(舉例來說，由傳送器101所產生之經相位編碼的脈衝序列)可以包括一通用二次序列，例如，下面方程式(1)的二次序列，其中，n為該些傳送脈衝的定序指數(sequential index)：方程式(1)：Φ(n)=M(an ² +bn+c)此通用二次序列可以被施加於傳送信號(波形)與接收信號(波形)兩者，其中，n可以為該些傳送脈衝的定序指數(或是定序數)；M可以為和N沒有任何公因數的整數，M=1為基本的情況；而係數a、b、c可以具有相位的單位，例如，弧度、度、或是其它角度單位，其落在[0,π]的區間之中，當考慮取模數1的相位解析度時，超過該區間的序列Φ(n)會「摺回」。Φ可以為以弧度為單位的相位；而n可以代表具有時間持續長度t的對應脈衝的定序數並且可以為一介於1與N之間的整數，其中，N可以為等於該重複脈衝序列中的脈衝數量的整數。

倘若該接收系統混合器(舉例來說，混合器116)被配置成使得在一給定時間區間n處的複雜時間級數為IF相位序列產生器103的相位扣除來自IF濾波器117處的已接收(或是接收)信號輸出的相位的話，那麼，便可以下面的方程式(2)來決定僅由重複施加該相位序列所造成之於距離範圍延遲r處被施加於一回波的淨相位調變，而時間n+r係以T為單位。

方程式(2)：Φif(n)=Φ(n+r)-Φ(n)方程式(2)右邊的第一項(也就是，Φ(n+r))可以代表當該回波被接收時的時間n+r處的本地振盪器相位(舉例來說，此範例中的IF相位序列產生器103的本地振盪器相位)。方程式(2)右邊的第二項(也就是，Φ(n))可以代表當該脈衝在時間n處被傳送(舉例來說，從信號換能器110處被傳送)時的傳送器相位。此相位序列在[1,N]裡面的不同數值M中並不相同而且獨特，前提係N為一質數，並且a=π/N弧度。此差異可以利用方程式(1)來延伸，從而造成方程式(3)。應該明白的係，該序列中的其它相位可被用來決定一相位差，該或該些相位和傳送相位及接收相位中的一或兩者有偏移。

方程式(3)：Φif(n)=2Manr+不隨著n改變的項

沒有隨著n改變的項可以產生時間沒有改變的相位偏移，並且可被忽略。來自距離範圍r的回波信號可以呈現一相位偏移，其會每個時間區間T增加數額2Mar，當n從n遞增至n+1時，其可以等於方程式(4)所述之在距離範圍r處的頻率偏移F。

方程式(4)：F(r)=2Mar/T Hz頻率偏移F(r)可以為直譯取模數1/T Hz。因此，來自每一個時間寬度T的距離範圍區間的回波可以線性並且離散地轉變成來自正交調變器118的複雜時間級數輸出的頻譜中的一個別頻率。

因為該複雜時間級數的取樣時間區間為T秒，所以，該頻譜的一不模糊頻率範圍可侷限為1/T Hz，並且該頻譜偏移F可以為直譯取模數1/T Hz。因為在M=1中該頻率偏移可能隨著閘道數r線性增加，所以，最大數值r可以藉由解出會產生每個時間區間T為2π弧度相位偏移的數值r來決定。於M=1的情況中，其可以解出可以產生頻率偏移等於1/T Hz(其等於每一個取樣時間T為2π弧度)的數值r，如方程式(5)中所示，於該情況中，傳送器與接收器和該反射物體或目標物相隔相同的距離：方程式(5)：2ar _max =2π弧度

方程式(6)：r _max =π/a

利用N作為該重複脈衝序列的長度，可以得到：方程式(7)：r _max =N且a=π/N

接著，對應於最大距離範圍的往返行程時間延遲會為NT，超過該數值的回波可以摺回至該頻譜中的低距離範圍，並且距離範圍閘道的數量可以為N。較高數值的整數M可能不會改變最大的不模糊距離範圍，而僅可能在該頻譜中重新排序該些距離範圍。

該些物體回波可能不僅有肇因該相位序列的頻率偏移，由方程式(4)所表示；該些物體回波還可能有肇因於相對於該些換能器(舉例來說，換能器110、113)或是天線(舉例來說，天線508-參見圖5)的物體運動的都卜勒頻率偏移，以及肇因於的該物體之內部運動的頻率開展。係數a的數值設定為π/N弧度，倘若來自每一個距離範圍區間r處的回傳的都卜勒頻率偏移落在直譯取模數1/T Hz，置中於頻率F處，寬度等於dF的頻譜視窗裡面的話，那麼，從每一個距離範圍區間r處的回傳可以為不模糊，其中，dF係由下面的方程式(8)來決定。

方程式(8)：dF=2a/T Hz且F=2Mar/T Hz

依此方式，a的數值可經選擇用以設定一所希望的最大距離範圍區間並且可以因而建立一良好定義的不模糊速度的距離範圍。

如下面的討論以及圖式中的圖解，此嚴謹的不模糊速度區間可以容許違背。物體距離範圍、都卜勒偏移、以及頻譜寬度的轉變為線性轉變，因此，該物體頻譜的全部特徵值皆可以忠實地表現在該經轉變的頻譜之中。於一物體回波非常寬廣並且遠離該物體回波的嚴謹不模糊位置的情況中，但是，該物體回波沒有疊置來自其它距離範圍的回波的頻譜；該些物體參數可以直接從該頻譜處推知。但是，倘若該物體回波部分或是完全疊置其它物體頻譜的話，其仍然可以還原該物體回波的參數。這可能部分肇因於參數M改變頻譜順序(spectral order)的能力。

方程式(1)中和相位偏移相乘的整數參數M可以被施加於每一個傳送脈衝與接收脈衝。舉例來說，倘若M=-1的話，被施加於該些傳送脈衝與接收脈衝的相位偏移可以為負，並且頻譜中的距離範圍的順序可以相反(舉例來說，頻譜取模數1/T Hz可被視為介於零與+1/T Hz之間，距離範圍繪製在相反的頻率順序中)。舉例來說，倘若有許多個具有物體回波頻譜的連續距離範圍閘道的話，每一者的都卜勒偏移大於上面方程式(8)中提議的極限，但是該些頻譜沒有嚴重或實質重疊；那麼，其可能無法或是難以從單一資料組(舉例來說，由調變器118所產生的單一複雜時間級數)中精確解出對應於頻譜尖峰的真實距離範圍。然而，藉由獲取M=-1的另一資料組，那麼，都卜勒偏移以及肇因於該相位序列的頻率偏移之間的關係的記號則可能相反，其可以提供額外的自由度來解出每一個頻譜特徵值的真實距離範圍。

再者，和N沒有共同因數的較高整數M可以完全重新排序頻率相對於距離範圍關係。舉例來說，此些較高整數M能夠藉由將連續分隔、寬廣、並且重疊的頻譜特徵值彼此移動分開至該頻譜的其它區域而分開此些特徵值。倘若沒有分開的話，此些特徵值則可能彼此重疊並且無法或是難以精確解出。舉例來說，在M=7中，該頻譜中的每一個距離範圍閘道可被放置在與該個別距離範圍閘道的相鄰回波分隔的標稱距離範圍的七倍的頻率處，取模數最大頻率1/T Hz。因此，一群擁擠寬廣的特徵值可以被分開每一個距離範圍閘道標稱允許的頻譜視窗的數值的七倍。因為頻率相對於距離範圍關係可以藉由和N沒有共同因數的整數M來完全重新排序，所以，N為質數可以有好處。

該頻率相對於距離範圍關係的重新排序的結果，可以還原真實的距離範圍數值、都卜勒偏移、頻譜寬度，及/或其它頻譜特徵值，甚至在密集聚集、非常寬廣、及/或大幅都卜勒偏移的頻譜特徵值的情況中。於某些實施例中可以還原真實的距離範圍數值、都卜勒偏移、頻譜寬度，及/或其它頻譜特徵值，前提係，僅有少數的距離範圍閘道受到密集聚集頻譜特徵值、相對寬廣頻譜特徵值、及/或大幅都卜勒偏移頻譜特徵值的影響。

應該明白的係，方程式(1)中類型的二次相位序列經常被使用在匹配濾波器脈衝壓縮雷達(matched-filter pulse compression radar)之中，其中，該些脈衝序列經常以N個脈衝的方式成群地被處理，以便善用該些序列的正交特徵。然而，除了交換排列資料的距離範圍順序之外，本揭示內容的系統與方法可以不使用該脈衝序列的正交特徵，而可以處理具有由任意長度(其不限於的N的倍數)的延伸資料組所產生的頻譜的資料。該資料、該被產生的頻譜、及/或該些資料組可以經視窗化(window)，以便改良頻譜解希度以及該頻譜的動態範圍。

針對此技術的一範例，請參見下面的一較佳微波施行方式的說明。

圖5所示的係一回波測距微波都卜勒雷達系統或收發器的實施例的方塊圖，大體上表示為500。在氣象雷達中，反射物體通常係目標物，延續自雷達的舊式用法。據此，在下面的說明中，目標物一詞被視為反射物體的同義詞。

雷達系統500的一傳送器部分可以包含一IF波形產生器501、一RF本地振盪器502、一混合器503、一RF濾波器504、一射頻(Radio Frequency，RF)放大器505、一循環器506、一有向性耦合器507、以及一具有天線形式的換能器508。雷達系統500的一接收器路徑可以包含天線508、耦合器507、循環器506、一低雜訊放大器(Low Noise Amplifier，LNA)509、一混合器510、一或更多個IF數位接收器511、以及一數位信號處理器512。雷達系統500的一傳送器取樣通道可以包含有向性耦合器507、一混合器513、以及一IF數位接收器514。

於一雙極化雷達系統的實施例中，雷達系統500的全部或一部分可被複製，以便提供一第二極化通道。

雷達系統500可以為一收發器，其使用單一天線來傳送與接收。雷達系統500可以包含一傳送器與一接收器，其共用由RF本地振盪器所產生的RF信號。於某些範例中，可以使用分開的傳送天線與接收天線。於某些範例中，可以使用分開的傳送器與接收器。該些分開的傳送器與接收器可以被定位在相同的位置處或者被定位在分開或相隔遙遠的位置處。

系統500的傳送部分亦稱為第一電子裝置，其可以被配置成用以產生具有一共同第一頻率的複數個傳送脈衝516，利用不同的傳送相位來調變以便在一傳送媒體518中進行傳送，用以決定一或更多個反射目標物520的至少一參數。目標物520可以在一傳送媒體518之中，於氣象雷達的情況中，該傳送媒體518為周遭的空氣。目標物520可以反射傳送脈衝序列516中的至少其中一者。舉例來說，該系統的傳送部分可以包含一IF波形產生器501。IF波形產生器501可以在一或更多個IF頻率處產生具有恆定脈衝重複頻率(Pulse Repetition Frequency，PRF)與脈衝寬度的脈衝式波形。下面進一步說明的波形產生器501可以調變該些波形的相位。舉例來說，波形產生器501可以根據方程式(1)中所定義的二次相位序列及/或利用不同載波中所使用的整數常數M的不同數值在每一個IF頻率處以逐個脈衝的方式獨立地調變由RF本地振盪器502所輸出的RF波形的相位。此調變可以讓系統500決定一或更多個目標物的標稱不模糊距離範圍以及標稱不模糊都卜勒偏移。

產生器501所產生的脈衝式波形(或IF脈衝)可以被饋送至混合器503。該些IF脈衝可以在混合器503中結合由RF本地振盪器502所產生的射頻(RF)信號，用以創造一微波頻率傳送信號或驅動信號。該微波頻率驅動信號在被饋送至雷達放大器505之前可以先由濾波器504來濾波。放大器505可以放大該驅動信號，並且將該驅動信號饋送至循環器506。循環器506接著可以將該驅動信號饋送至耦合器507。耦合器507可以將該驅動信號饋送至雷達天線508。雷達天線508接著會傳送對應於該驅動信號的傳送脈衝序列。

有向性耦合器507中的一取樣埠可以讓外送脈衝(舉例來說，對應於該些驅動信號的傳送脈衝516)的取樣連同由本地振盪器502所產生的RF信號一起被饋送至混合器513。混合器513可以從來自耦合器507的驅動信號以及來自振盪器502的RF信號中產生一混合IF取樣信號。該混合IF取樣信號可以從混合器513處被輸出。該混合IF取樣信號可以被輸入至IF數位接收器514，以便允許選配性施行預失真修正(pre-distortion correction)。該些預失真修正可以從IF數位接收器514處被饋送至波形產生器501，用以產生一改良RF放大器505之線性的IF波形。

當雷達系統500產生多個RF載波時可能會產生因該RF放大器505中的互調失真(intermodulation distortion)所造成的非必要載波。這可以藉由利用多組(平行)波形產生器501、混合器503、濾波器504、以及放大器505(合稱為圖5中所示的RF波形產生器524)並且於一高線性被動組合器526(圖中以虛線顯示)中加總該多個放大器單元的輸出而避免。組合器526的輸出接著可以進入循環器506。此方式可允許使用高效率飽和放大器505，否則，在圖5的架構中利用該高效率飽和放大器505可能造成嚴重或超額的互調失真，從而在該多載波輸出中產生非必要的額外旁帶，並且因而在該接收信號的頻譜中造成潛在的偽信號。

系統500的接收器部分亦稱為第二電子裝置，其可以被配置成用以接收因一或更多個目標物520中的每一者反射複數個傳送脈衝516而產生的反射脈衝522。雷達天線508可以接收因一或更多個目標物520中的每一者反射傳送脈衝516而產生的反射脈衝522。系統500的接收器部分可以進一步包含耦合器507、循環器506、LNA 509、混合器510、RF本地振盪器502、及/或IF數位接收器511。被天線508接收的接收脈衝522(或信號)可以通過有向性耦合器507並且可以被饋送至循環器506，該些接收脈衝可以於該處抵達LNA 509。LNA 509可以將該些經放大的接收脈衝饋送至混合器510。由RF本地振盪器502所產生的RF信號亦可以被饋送至混合器 510，混合器510可以混合該些接收脈衝與該RF載波信號，用以形成一代表該些接收脈衝之相位的IF信號。該IF信號可以被輸入至IF數位接收器511。

下面進一步說明的IF數位接收器511可以接收與數位化反射信號的一或更多個IF通道。IF數位接收器511可以濾波每一條通道，用以建立信號頻寬。IF數位接收器511可以根據方程式(1)中所定義的二次序列獨立地調變每一條通道中的每一個IF脈衝的相位。IF數位接收器511可以進一步將該IF信號解調變為一複雜基頻位準(或是時間級數)。IF數位接收器511可以輸出該複雜基頻時間級數至數位信號處理器512。

數位信號處理器512可以被配置成用以從該些經調變的接收脈衝序列中產生一第一複合信號頻譜，其代表每一個接收脈衝522的傳送相位與接收相位的關係。舉例來說，該數位信號處理器可以被配置成用以從該第一複合信號頻譜中決定一反射該些傳送脈衝的目標物的至少一參數。舉例來說，信號處理器512可以施行諸如下面所述的一或更多個數學運算，用以推知該目標物的一或更多個特性，例如，距離範圍、強度、速度、及/或該複雜基頻時間級數的其它頻譜特徵。接著，此些雷達產物可以被輸出至一供操作者使用的圖形使用者介面及/或被輸出至一資料庫。數位信號處理器512可以場可程式化閘陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、軟體、或是其它適當的形式來施行。

圖6所示的係一IF波形產生器501的示範性實施例。IF波形產生器501可以包含一波形合成器601、一預失真計算單元602、一正交數位至類比(Digital-to-Analog，D/A)轉換器603、一單旁帶(Single Side-Band， SSB)正交向上轉換混合器604、一正交IF本地振盪器605、以及一IF濾波器606。

波形合成器601可以由時序信號與接收自IF數位接收器514(參見圖5)的控制信號來控制。接收自IF數位接收器514的控制信號可以建立一或更多個脈衝參數，例如，PRF、脈衝寬度、及/或載波頻率。波形合成器601可以從非必要的預失真計算單元602處接收控制信號。預失真計算單元602可以響應於接收自IF數位接收器514的傳送取樣以及同相位與正交(In-phase and Quadrature，I/Q)資料而產生代表由波形合成器601所產生的合成I/Q波形變化的控制信號。該波形合成器接著可以響應於此些控制信號而施行預失真修正，以便改良RF放大器505(參見圖5)的線性。該波形合成器可以在選定的頻率處產生載波信號，通常係藉由直接數位轉換已儲存或是已創造的數位波形，並且可以正交形式將該些載波信號發送至D/A轉換器603。

來自D/A轉換器603的類比輸出接著可以被輸入至SSB混合器604，用以將該類比信號向上轉換至一IF頻率。SSB混合器604的另一輸入可以由正交局部IF振盪器605來提供，俾使得向上轉換SSB混合器604可以產生單旁帶輸出。SSB混合器604的SSB輸出接著可以由IF濾波器606濾波，以便由混合器503(參見圖5)向上轉換至RF。

倘若要使用數位預失真來線性化雷達功率放大器505的話，那麼，已被IF數位接收器514轉換成複雜基頻時間級數的放大器505的輸出的取樣可以被傳送至預失真計算單元602。單元602的輸出可以傳送至波形合成器601，用以調整波形合成器601所創造的波形。

圖7所示的係一IF數位接收器的示範性實施例，大體上表示為700。IF數位接收器700可以為IF數位接收器509或511中任一者的範例。IF數位接收器700可以包含一IF濾波器701、一高速A/D轉換器702、一或更多個數位IF濾波器703、一複雜消除式取樣(decimation)元件704、以及一遵照通道相位控制模組705。

來自混合器510或513(參見圖5)的類比IF信號可以由IF濾波器701濾波並且由高速A/D轉換器702轉換成數位格式。來自轉換器702的轉換器數位輸出可以平行傳送至一或更多個數位IF濾波器703，例如，濾波器703-1、703-2、以及703-k，用以針對每一個RF通道(例如，圖中所示的通道1、2、以及k，其中，k可以為對應於所使用的通道數量的整數)來建立雷達系統500(參見圖5)的最終RF頻寬。數位濾波器703可以硬體、韌體、及/或軟體來施行。

每一個IF通道皆可以從IF波形產生器501(參見圖5)處接收一輸入相位控制信號。該相位控制信號可以至少部分以由該相位控制模組或是其它系統控制器所產生的資料為基礎。

每一個數位IF濾波器703的一輸出可以被連接至複雜消除式取樣元件704。複雜消除式取樣元件704可以硬體、韌體、及/或軟體來施行。每一條通道中的接收信號的相位可以根據下面所述的二次相位序列利用被提供至相位控制模組705的資料獨立地調整。此功能可以由個別的數位IF濾波器、個別的複雜消除式取樣元件、或是一分開的相位調整單元來實施。

於複雜消除式取樣元件(或級)704之中，每一條通道中的數位序列可以被消除式取樣用以產生一複雜基頻輸出，以便傳送至數位信號處理器512(參見圖5)。

數位信號處理器512可以被施行在任何適當的數位處理系統之中，例如，包含FPGA或標準高速計算硬體的數位處理系統，其具有以數學項定義並且以韌體或軟體施行的演算法。

微波信號的產生及/或該些信號的接收可以因達成所希望的信號品質而獲益，例如，高標準雷達系統典型的低相位雜訊、寬動態範圍、以及低互調失真。

在運作中，系統100或500可以產生一或更多條恆定PRF RF脈衝通道，它們的相位以方程式(1)形式的二次序列來調變，係數M與a為該些運作參數所特有，從而根據方程式(6)至(8)來產生標稱不模糊距離範圍區間與速度區間。多條資料通道可在連續時間中被取得、在多個RF載波中、及/或在正交極化中被取得。

來自多個雷達目標物的回波可以在相同(或分開的)天線中被收到。該些回波可以實質上以和被用來調變每一條對應傳送器通道相同的二次相位序列(但是可能有時間位移)來調變，以便為每一條通道產生一複雜取樣時間級數，其可藉由傅立葉轉換(或是其它合宜的方法)來轉換用以產生每一條通道的複合信號頻譜。接收中的相位調變的意義可以使得一給定接收器取樣所經歷的總相位偏移等於被施加於一代表在接收時的接收脈衝之相位的信號的相位調變和被施加於在傳送時的傳送器脈衝的相位調變之間的差異，如方程式(2)中所示。

由於所涉及的特定二次相位序列的特性的關係，針對每一條通道所產生的頻譜可以複製所有目標物的真實RF頻譜。每一個目標物信號頻譜可以藉由其個別的振幅來加權。每一個目標物頻譜可以偏移其個別的都卜勒偏移並且可以進一步在頻率中偏移一遵照距離範圍閘道的特定(或是預設的)頻率，如方程式(4)中所示。依此方式，倘若以頻率軸為橫座標並且以強度為縱座標來繪圖的話，那麼，水平軸代表距離範圍，一獨特頻譜會被描繪在每一個距離範圍閘道處，而且該頻譜已從其標稱地方偏移出現在該距離範圍處的任何都卜勒偏移。

下文雖然繼續使用分散式目標物的氣象雷達案例來範例說明本文中所述設備、系統、以及方法的用途的較佳施行方式；但是，應該明白的係，本文中所述設備、系統、以及方法亦可施加於其它類型的雷達或目標物；施加於其它類型的電磁式或非電磁式回波測距，不論係利用同調波或是配合同調調變的不同調波；以及施加於雙靜態配置與多靜態配置的各種組合。

下面會說明在各種情形中用於偵測及/或參數化以都卜勒頻率偏移及/或都卜勒頻譜所特徵化的物體回波的各種方法。此些方法中的一或更多個方法可以為用於距離範圍摺合式雷達資料的一或更多個頻域處理替代例(或是併入在該一或更多個頻域處理替代例之中)。此些方法可以由上面所述的設備(舉例來說，系統100及/或500)及/或處理(舉例來說，產生一第一複合信號頻譜)中的一或更多者來達成。圖8、10、12、16、以及20所示的係此些方法的範例的流程圖並且可以對應於軟體設計及/或韌體設計。圖9、11、13至15、17至19、以及21至23所示的係此些方法的各個步驟的代表性範例的關係圖。

在下面說明的用以形成一頻譜的運作能夠藉由熟習本技術的人士已知的任何合宜方法來達成，其包含：藉由取得基頻I/Q資料序列的傅立葉轉換的平方絕對值而形成功率頻譜，合宜地視窗化以便增加動態範圍和頻譜的解析度，資料序列長度經過選擇而不論常數N的數值為何皆適合進行該些測量。

在下面的說明中，決定頻譜參數的運作可以表示特徵化關於回波距離範圍、回波強度、回波都卜勒偏移、回波頻譜寬度、及/或可以利用的任何其它回波頻譜參數的頻譜尖峰。就此來說，此頻譜預測程序會使用下面示範性資料組(A)至(D)中的一或更多者來特徵化每一個距離範圍閘道的頻譜：

(A)完整頻譜的一視窗化部分，其被限制於一距離範圍閘道附近的區域。該頻譜的此部分可能含有一尖峰、一具有一疊加雜波尖峰的尖峰、兩個混雜尖峰、及/或更多複雜特徵值。從功率頻譜尖峰中進行參數擷取能夠藉由下面方式來達成：直接動差預測、藉由最小平方及非線性最小平方來擬合頻譜特徵值至高斯曲線或拋物線曲線、以及許多其它方式。

(B)反向傅立葉轉換該功率頻譜的此視窗化部分，其等於該部分頻譜的自斜方差函數(auto-convariance function)。許多方式能夠被用來從頻譜的自斜方差函數中來參數化它們，其包含脈衝對演算法(pulse-pair algorithm)以及各種類型的多極頻譜預測符(multi-pole spectral estimator)。

(C)針對每一個距離範圍閘道來反向傅立葉轉換該完整時間級數的複雜傅立葉轉換。一合宜的視窗可以定義包含一特殊閘道的時間級數的複雜頻譜中的一區域，其反向傅立葉轉換等於該時間級數，在時間解析度T處，其可以允許使用不同的方式從此些時間級數中來特徵化探討中的閘道處的頻譜特徵值。

(D)最小值頻譜的一視窗化部分，例如，圖18中所例示的部分。這可被視為一要被處理的隔離尖峰，從而將因最小化函數所造成的信號強度下降納入考量。

一種示範性方法(或演算法)大體上表示在圖8中所描繪的800處。方法800可以被運用在第一種示範性情況中，其中，一物體回波頻譜寬度可以小於方程式(8)中的dF並且回波都卜勒偏移的絕對數值可以小於dF/2。於此第一種示範性情況中，真實距離範圍可以沒有模糊(舉例來說，可以為不模糊)。然而，於某些實施例中，方法800可以被運用在其它情況中。

方法800可以包含設定一或更多個獲取參數的步驟802。舉例來說，步驟802可以包含設定要被傳送的一脈衝序列的PRF；設定該些脈衝的最大距離範圍(舉例來說，設定N與T中的一或兩者)；設定可以包含在該些脈衝的一或更多者之中的一或更多個閘道的閘道寬度；及/或設定M為第一整數數值。舉例來說，在步驟802處，系統500可以(或者可被用來)設定M等於+1。

方法800可以包含獲取一資料組並且形成一頻譜的步驟804。舉例來說，在步驟804處，系統500的第一電子裝置可以產生具有一共同第一頻率的複數個傳送脈衝，其已利用不同的傳送相位來調變。系統 500的第二電子裝置可以接收因一或更多個目標物520反射該複數個傳送波所產生的反射脈衝。該第二電子裝置可以利用一對應於一目前產生的傳送脈衝的相位的接收相位來相位調變一代表該些被接收的反射脈衝的相位的接收信號。該接收器可以從該些已調變的接收信號中產生一第一複合信號頻譜，其範例大體上顯示在圖9中的900處。頻譜900可以代表每一個接收脈衝序列的傳送相位與接收相位的關係。頻譜900可被描述為以頻譜形式表現的目標物520的距離範圍響應。

方法800可以包含從該已形成的頻譜中決定一第一目標物520的至少一參數的步驟806。舉例來說，頻譜900可以為一具有23距離範圍閘道(M=1，N=23)的示範性配置的距離範圍響應，在全部該些23個距離範圍閘道處有目標物並且該些目標物的都卜勒偏移根據方程式(8)。圖9的水平軸中的刻度(tick mark)顯示每一個距離範圍閘道在零都卜勒偏移處的回波的標稱位置。真實目標物距離範圍、都卜勒偏移、回波強度、回波頻譜寬度、以及其它頻譜細節皆可以從該頻譜中不模糊地測量，如圖9中的註解所示。舉例來說，系統500可以利用至少一第一頻率局部最大值M1與一第一頻譜寬度W1來辨識至少一第一距離範圍頻譜片段，例如，片段902。片段902的第一頻率局部最大值可以相當於(或是代表)片段902的回波強度。該系統可以(接著)決定片段902的距離範圍R1、相對於該系統的接收器裝置(舉例來說，天線508)的速度、以及一目標物在一距離範圍區間中的頻譜寬度。舉例來說，在步驟806處，該系統可以決定該接收回波的頻率近似代表該目標物與該接收器裝置相隔的距離範圍(或是距離)。舉例來說，該系統可以決定在片段902中具有最大回波強度M1的回波係在對應於距離範圍閘道3的距離範圍R1處。該系統可以從片段902的都卜勒偏移D1處來決定在距離範圍R1處的該目標物的速度(相對於傳送器裝置與接收器裝置)。

於某些實施例中，在步驟806處，該系統可以決定在複數個距離範圍閘道處(例如，在每一個距離範圍閘道處)的一或更多個頻譜參數。舉例來說，該系統可以在頻譜900中辨識距離範圍閘道1至23中每一者的距離範圍頻譜片段。該系統可以辨識此些片段中每一者的一局部最大值以及一頻譜寬度。該系統可以從每一個片段中決定一目標物的距離範圍(倘若於該片段中有一相關聯的回波的話)、該目標物回波的強度、該目標物相對於該系統的接收器裝置的速度、以及在對應於該片段的一距離範圍區間中來自該目標物的回波的頻譜寬度。

方法800可以包含判斷是否符合回波條件的步驟808。舉例來說，在步驟808處，該系統可以判斷在步驟806處所辨識(及/或參數化)的目標物回波是否有小於方程式(8)中的dF的個別頻譜寬度以及小於dF/2的個別回波都卜勒偏移的絕對數值。倘若該系統判斷已符合該些回波條件的話，那麼，方法800可以回到步驟804並且方法800可以接著重複進行，以便追蹤該些目標物。然而，倘若該系統在步驟808處判斷並未符合該些回波條件的話，那麼，頻譜900中的目標物回波的頻率便可能不代表真實距離範圍(舉例來說，該些片段中的一或更多者可以摺回至該頻譜之中並且看似和該片段實際上不相關聯的一距離範圍閘道相關聯)。因此，倘若在步驟808處判斷並未符合回波條件的話，那麼，方法800可以回到步驟802並且該系統可以(或者可被用來)重置或修正該些獲取參數，並且方法800可以接著重複進行。

遵照上面的說明，參考圖8與9以及本揭示內容的其它部分，應該明白的係，本發明提供一種系統及/或一種電腦程式產品，其可以提供一種利用來自一或更多個反射物體的波能量的反射而經由來自此些物體(舉例來說，該一或更多個反射物體)的反射的頻譜特徵特徵化此些物體(舉例來說，該一或更多個反射物體)的特定特性的方法。該方法可以包含產生一由寬度t秒且脈衝間時間間隔為T秒的N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列以進行傳送。該序列中的每一個脈衝可以具有一根據二次相位序列的特殊恆定相位，該相位以第一調變意義被施加於每一個脈衝。

該方法可以進一步包含在每一個接收子時間區間期間藉由用於該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的相同二次相位序列，利用和該第一調變意義相反的第二調變意義來調變接收自反射該由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列的一或更多個物體的回波能量的相位，俾使得被施加於反射自一位在一特殊距離範圍r處的特殊反射物體的回波能量的淨相位調變以往返行程回波時間T的離散單元來計量時可以為在它們的傳送時間處的傳送脈衝的相位和被施加於來自距離範圍r的接收回波能量的相位之間的差異，其為該差異的任一種意義。

該方法可以進一步包含以該些反射物體的距離範圍r為函數從該經調變的接收回波能量中產生該接收回波能量的N個特有且離散的頻率轉移，大小等於1/NT Hz的倍數，該些頻率轉移可以保留該接收回波能量的頻譜，結合形成一複合信號頻譜。

該二次相位序列可以Φ(n)=M(an^2+bn+c)來表示，其中，Φ(n) 可以為被施加於具有脈衝指數n的脈衝的相位。M可以為和N沒有任何共同因數的整數常數。脈衝指數n可以為該重複序列中的脈衝的指數，落在1至N的範圍之中。係數a可以為一定義該相位序列之重複時間區間的常數，當考慮取模數1個相位旋轉時，其被設為π/N個弧度的相位單位。係數b與c可以為任何數值的常數。

於某些實施例中，產生N個頻率轉移可以包含以距離範圍r為函數產生具有Ma(r-i)/NT Hz取模數1/T Hz形式的接收回波能量的頻率轉移，其中，指數i可以代表介於將Φ(n)施加於該被產生的脈衝以及將Φ(n)施加於該被接收的回波能量之間的n之中的任何指數偏移。

於某些實施例中，該方法可以進一步包括在一具有利用常數M的單一數值所產生之相位的傳送脈衝序列中判斷該接收回波能量的一或更多個頻譜特徵值落在每一個個別距離範圍r中的1/NT Hz的頻譜區間裡面，沒有頻譜重疊。

於某些實施例中，該方法可以進一步包括不模糊地特徵化每一個距離範圍r中的對應接收回波能量的頻譜特徵值並且指派該些已特徵化的頻譜特徵值給一特殊距離範圍。

於某些實施例中，最大額都卜勒偏移的限制可以藉由利用兩個不同的載波頻率在兩種模式中(時間連續或平行)操作雷達(系統100或500中任一者的雷達)或是藉由利用兩種正交極化(其可能涉及圖5中所示類型的兩個傳送器-接收器系統)而放寬。舉例來說，系統100或500中任一者可以被配置成用以根據方程式(1)的二次函數將M設為等於一第一整數數值而產生一第一傳送脈衝序列，並且根據方程式(1)的二次函數將M設為等於該第一整數數值之負值的第二整數數值而產生一第二傳送脈衝序列。除此之外，系統100或500中任一者(舉例來說，處理器119或512中任一者)還可以被配置成用以從一目標物的第一傳送脈衝序列與第二傳送脈衝序列在個別複合信號頻譜中的差異決定該目標物的都卜勒偏移(舉例來說，該第一序列係將M設為等於第一整數數值而產生而該第二傳送脈衝序列係將M設為等於第二整數數值而產生)。舉例來說，將方程式(1)中的整數常數M設為+1可以取得一組資料，而將M設為-1可以取得另一組資料。M的此改變可以相反都卜勒偏移的記號和由該相位序列所產生的頻率偏移的記號之間的關係，因為M=+1的正都卜勒偏移對應於M=-1的正都卜勒偏移，但是，該相位序列誘發的頻率偏移的記號會改變。

舉例來說，倘若該一或更多個目標物不符合方法800的回波條件的話則可以施行大體上顯示在圖10中的1000處的方法。舉例來說，在第二種示範性情況中，目標物可能不符合上面所述的第一種示範性情況的明顯不模糊都卜勒準則(舉例來說，目標物回波頻譜寬度可能不小於方程式(8)中的dF，並且回波都卜勒偏移的絕對值可能不小於dF/2)。確切地說，該些目標物的都卜勒偏移可能該準則的約兩倍或三倍。除此之外及/或或者，該些目標物可能有特定的距離範圍連續性俾使得它們在該頻譜中不會重疊。方法1000亦可被使用在其它合宜的情況中，例如，希望證實利用方法800所決定的目標物參數的情況中。

方法1000可以包含設定該系統的獲取參數的步驟1002。舉例來說，步驟1002可以包含設定要被傳送的第一脈衝序列與第二脈衝序列的PRF；設定該些脈衝的最大距離範圍(舉例來說，設定N與T中的一或兩者)；設定可以包含在該第一序列與第二序列之中的一或更多個閘道的閘道寬度；設定M為該第一脈衝序列的第一整數數值；及/或設定M為該第二脈衝序列的第二整數數值。該第二整數數值可以為該第一整數數值的負值。舉例來說，在步驟1002處，該系統可以(或者可被用來)設定該第一脈衝序列的M等於+1，並且設定該第二脈衝序列的M等於-1。此設定可以表示為M=[+1,-1]。

方法1000可以包含獲取兩個資料組並且形成兩個頻譜的步驟1004。舉例來說，在步驟1004處，該系統的第一電子裝置可以產生具有一共同第一頻率的複數個傳送脈衝，其已利用不同的傳送相位來調變。該複數個傳送脈衝可以包含至少部分根據一第一係數(舉例來說，M)的第一數值(舉例來說，+1)所決定的第一傳送脈衝序列以及至少部分根據該第一係數的第一數值的負值(舉例來說，-1)所決定的第二傳送脈衝序列。系統500的接收器可以接收因一或更多個目標物反射該複數個傳送脈衝所產生的反射脈衝。該接收器可以利用一對應於一目前產生的傳送脈衝的相位的接收相位來相位調變該些被接收的反射脈衝。該接收器可以從該些已調變的接收脈衝中產生第一複合信號頻譜與第二複合信號頻譜，其範例大體上分別顯示在圖11中的1100、1102處。第一頻譜1100可以代表對應於該第一序列(M=+1)的每一個接收脈衝的傳送相位與接收相位的關係。第二頻譜1102可以代表對應於該第二序列(M=-1)的每一個接收脈衝的傳送相位與接收相位的關係。頻譜1100、1102可被描述為以頻譜形式表現的目標物的距離範圍響應。

藉由將M設為等於第一整數數值以及將M設為等於第二整數數值(舉例來說，M=+1以及M=-1)取得的資料所提供的額外自由度使得系統100或500的處理器中的任一者可以解出所有的距離範圍閘道，或者解出少數距離範圍閘道中更大實質重疊的此類頻譜。依此方式，不模糊都卜勒偏移或是目標物徑向速度的限制可以相較於既存的都卜勒雷達限制而實質上放寬。

頻譜1100、1102為利用M的此兩個數值(舉例來說，+1,-1)的範例。在圖11中繪製兩個頻譜，為比較起見，其中一個為另一個的反向，震幅與頻率兩者皆然(M=-1序列產生的頻率偏移為M=+1序列產生的頻率偏移的實質負值)。於此情況中，該些都卜勒偏移中的一部分完全超過方程式(8)所提供的限制條件，但是，其仍可以辨識每一個回波頻譜的真實距離範圍和都卜勒偏移(以及其它參數)，因為該些回波頻譜成對地出現，落在方程式4所定義的距離範圍標記處的頻譜對之間的平均頻率表示該真實距離範圍，而該兩個尖峰的頻率差異的一半則表示真實的都卜勒偏移。在圖11中，虛線連接對應的頻譜尖峰對。舉例來說，明顯地，前面兩個尖峰(它們分別對應於距離範圍閘道1與2)有鄰近對，因為和此些尖峰相關聯的都卜勒偏移很小。此外，藉由虛線連接的對應於距離範圍閘道4的尖峰1104、1106雖然同樣為一對；不過，此些尖峰的都卜勒偏移卻大幅違背方程式(8)。如圖11中所示，對應於距離範圍閘道4的該兩個尖峰從它們的真實距離範圍(第四刻度，舉例來說，其對應於距離範圍閘道4)處對稱移位。

方法1000(參見圖10)可以包含利用在步驟1004處所形成的兩個頻譜來決定一或更多個目標物參數的步驟1006。舉例來說，在步驟1006處，該系統可以從一目標物(舉例來說，目標物520中的一或更多者)的個別第一傳送脈衝序列與第二傳送脈衝序列在頻譜1100、1102中的差異決定和該目標物相關聯的都卜勒偏移。舉例來說，在步驟1006處，該系統可以雷同於方法800的在步驟806處(參見圖8)所實施的決定中一或更多者的方式在頻譜1100、1102中實施一或更多個決定(及/或參數化)。舉例來說，該系統可以在頻譜1100中辨識回波尖峰1104的頻率(或位置)並且在頻譜1102中辨識回波尖峰1106的頻率(或位置)。該系統可以判斷回波尖峰1104、1106在個別頻譜1100、1102中佔據有關的位置(或地點)。舉例來說，該系統可以判斷尖峰1104、1106位在對應的頻譜片段中或是兩者位在個別頻譜中的個別尖峰順序(舉例來說，尖峰1104、1106兩者皆為第四尖峰)中的雷同位置。該系統可以將有關的尖峰1104、1106的有關位置和一共同目標物(舉例來說，反射物體)產生關聯。該系統可以配對有關的尖峰1104、1106。該系統可以藉由平均有關的尖峰1104、1106的個別頻率並且將此平均頻率和該共同目標物的距離範圍產生關聯而決定該共同目標物的距離範圍。舉例來說，該系統可以判斷和尖峰1104、1106相關聯的(或是對應的)共同目標物反射一回波，該回波的平均頻率約等於對應於距離範圍閘道4的頻率。以此真實距離範圍的判斷為基礎，該系統可以從頻譜1100、1102的任一者中來決定和該共同目標物相關聯的都卜勒偏移。該系統同樣可以藉由以雷同的方式來配對每一個距離範圍閘道的相關聯特徵值而決定每一個距離範圍閘道處的一或更多個目標物參數。

如上面所述，在方法1000中可以使用M的兩個數值來解出距離範圍模糊性。其可以找到以每一個距離範圍閘道零都卜勒點為基準對稱定位的多個頻譜對。兩個尖峰之間的頻率分離距離可以為該都卜勒偏移的兩倍。(該兩個尖峰的)平均頻率可以表示該真實距離範圍。

方法1000可以包含判斷該頻譜中是否仍有任何模糊性的步驟1008。剩餘的模糊性可能包含模糊的頻譜特徵值，例如，頻譜寬度大於dF/2的回波尖峰。此寬廣的頻譜寬度可以包含來自複數個距離範圍閘道的複數個模糊的回波尖峰，該些模糊的回波尖峰在該頻譜中朝向彼此模糊都卜勒偏移。在步驟1008處，倘若該系統判斷沒有任何剩餘的模糊性的話，那麼，方法1000可以返回步驟1004並且繼續獲取資料以便繼續進行目標物參數化。然而，倘若該系統在步驟1008處判斷確實有剩餘模糊性的話，那麼，方法1000可以返回步驟1002並且該系統可以(或者可以被用來)重置、修正、及/或調整該些獲取參數，並且方法1000可以接著重複進行。或者及/或除此之外，倘若判斷有剩餘的模糊性的話，亦可以施行大體上顯示在圖12中的1200處的方法。

舉例來說，在第三種示範性案例或情況中，由該系統所產生的一或更多個頻譜具有中度至強烈的頻譜重疊，及/或寬大的頻譜寬度。圖13顯示此距離範圍閘道1至23的頻譜的範例。在圖13中，距離範圍閘道17至20重疊至使得除了一群回波的強度與距離範圍的粗略預測值之外無法擷取關於該些信號的任何資訊。此些重疊的回波可以藉由獲取進一步的資料組而解出。該些進一步的資料組可以在時間上依序取得或平行取得、利用多個頻率載波來取得、利用正交極化來取得、及/或利用整數常數M的各種數值來取得。藉由利用不同的M數值來獲取進一步的資料組，該些距離範圍閘道可以可分開頻譜尖峰以進行特徵化的預設方式在頻譜中被重新排列或交換排列。

舉例來說，方法1200(參見圖12)可以包含設定該系統的一或更多個獲取參數的步驟1202。在步驟1202處，該系統可以包含設定要被傳送的複數個脈衝序列的PRF；設定該些脈衝的最大距離範圍(舉例來說，設定N與T中的一或兩者)；設定可以包含在該複數個序列之中的一或更多個閘道的閘道寬度；及/或選擇M的一組m個數值，其中，m可以為要被傳送的序列的數量。舉例來說，在步驟1202處，該系統可以被配置成用以根據方程式(1)的二次函數來產生複數個傳送脈衝序列，每一個序列皆有不同的M的整數數值。舉例來說，在步驟1202處，該系統可以被配置成用以利用M=+1來產生一第一序列並且利用M=+7來產生一第二序列(舉例來說，m=2，M=[+1,+7])。於某些實施例中，該系統可以在傳送該第一序列之後、在已經形成該第一序列的頻譜之後、及/或在該系統已經判斷該第一序列的頻譜包含模糊頻譜尖峰之後設定該第二序列的獲取參數。

方法1200可以包含獲取m個資料組並且形成m個頻譜的步驟1204。舉例來說，在步驟1204處，該系統的一傳送器可以產生具有一共同第一頻率的複數個傳送脈衝，其已利用不同的傳送相位來調變。該複數個傳送脈衝可能包含M=+1的第一傳送脈衝序列以及M=+7的第二傳送脈衝序列。該系統的一接收器可以接收因傳送媒體中的一或更多個反射目標物反射該複數個傳送脈衝所產生的反射脈衝。該接收器可以利用一對應於一目前產生的傳送脈衝的相位的接收相位來相位調變該些被接收的反射脈衝。該接收器可以相位變化信號為基礎針對對應於M=+1的第一傳送脈衝序列的接收脈衝從該些已調變的接收脈衝中產生一第一複合信號頻譜(舉例來說，圖13中所示的頻譜1300)並且針對對應於M=+7的第二傳送脈衝序列的接收脈衝而產生一第二複合信號頻譜(舉例來說，圖14中所示的頻譜1400)。

如圖13與14中所示，相較於距離範圍閘道分配在由其它傳送脈衝序列所產生的頻譜之中的順序，M的不同整數值可以重新分配該些距離範圍閘道分配在該頻譜中的順序。

舉例來說，在M與N沒有共同因數的前提下(N為質數可以有好處)，改變M的數值可以改變該頻譜中的距離範圍閘道的順序，而不會改變該獨特頻譜的任何其它特徵(除了都卜勒偏移及因該相位序列所造成的頻譜偏移的記號之間的關係以外，該關係會因M的正值與負值而相反)。於某些實施例中，系統100或500中的任一者可以被配置成用以選擇與N沒有共同因數的M的數值，其可以防止該些距離範圍閘道中的任何距離範圍閘道在重新分配的順序中重疊。

舉例來說，在N=23個距離範圍閘道中(如圖13與14中所示)，M從+1改變為+7會根據下面方程式(9)中所示的關係將頻譜距離範圍順序(或是距離範圍閘道的頻譜順序)從頻譜中的r=1、2、3、…23改變為r=10、20、7、…23。

方程式(9)：rj=M*ri取模數N

在方程式(9)中，ri為M=1的線性順序中的原始頻譜指數，而rj為M的其它數值中相同目標物的頻譜指數。

依此方式，圖14中所示的頻譜1400所示的係如圖13中所示相同目標物(或物體)的頻譜，但是，距離範圍順序已經利用M=7重新分配過(或是重新排序過)。圖14中的尖峰和根據真實距離範圍的距離範圍閘道1至23相關聯，其顯示經過重新排列的距離範圍順序的交換排列。對應於距離範圍閘道17、18、19、20的尖峰現在完全分離，並且它們的特性能夠被特徵化(舉例來說，被預測及/或決定)。

舉例來說，方法1200可以包含從該些已形成頻譜中的一或更多個頻譜中決定一或更多個目標物參數的步驟1206。在步驟1206處，該系統可以針對該m個頻譜中的每一者特徵化能夠被解出的頻譜尖峰，而不會有M的該數值的模糊性。無法在M的其中一個數值中被解出及參數化的頻譜尖峰可以在M的另一個數值中被解出及特徵化。依此方式，藉由處理該m個頻譜，該系統便可以辨識每一個已解出頻譜尖峰的真實距離範圍。一旦一頻譜尖峰已經被特徵化(之後)，舉例來說，利用其真實距離範圍來特徵化，該頻譜尖峰(或特徵值)便可以藉由扣除或其它手段從M的所有數值的已形成頻譜中被移除。

於某些實施例中，在步驟1206處，該系統可以在頻譜1300、1400的每一者之中辨識多個頻譜(或是頻譜片段)，它們與其它距離範圍閘道的頻譜(或是頻譜片段)充分隔離，俾使得能夠直接決定振幅、都卜勒偏移、以及頻譜寬度的對應參數。在步驟1206處，該系統(接著)可以針對頻譜1300、1400中的一或更多者來決定距離範圍閘道1至23中一或更多者的參數。舉例來說，在圖13的頻譜1300中，該系統可以辨識對應於距離範圍閘道1至16、21、22的頻譜片段的尖峰彼此充分隔離；但是，距離範圍閘道17至20的頻譜片段彼此則沒有充分隔離(確切地說，有重疊)。然而，該系統仍可以在圖14的頻譜1400中辨識距離範圍閘道17至20的頻譜片段彼此充分隔離(並且和其它頻譜片段充分隔離)。該系統接著可以從頻譜1300中的距離範圍閘道1至16、21、22的尖峰中決定一或更多個目標物參數並且從頻譜1400中的距離範圍閘道17至20的尖峰中決定一或更多個目標物參數。依此方式便可以解出對應於距離範圍閘道17至20的模糊尖峰。此過程中的成功度可能相依於具有有意義的回波能量的距離範圍閘道的百分率。

依照上面的說明，參考圖12至14以及本揭示內容的其它部分，一種系統及/或一種電腦程式產品可以提供一種方法，其包含判斷來自該至少一或更多個反射物體中的一或更多個反射物體的接收回波能量的頻譜特徵值落在該些個別距離範圍中的一或更多個距離範圍的1/NT Hz的頻譜區間外面，或者從不同的距離範圍重疊中決定該接收回波能量的頻譜特徵值。

於某些實施例中，該方法可以包含在指派距離範圍至該回波能量頻譜中的頻譜特徵值有模糊時利用常數M的複數個數值來產生一由N個恆定頻率脈衝所組成的傳送重複序列。

該方法可以進一步包括藉由為每一個距離範圍r尋找常數M的至少一數值來決定該對應接收回波能量的頻譜特徵值的參數而消除有偏移或有重疊的頻譜特徵值的模糊性，任何的此類偏移或重疊皆可以經由交換排列M的不同數值所產生的頻譜距離範圍順序而解出。於某些實施例中，該方法可以包含特徵化每一個距離範圍r中具有重疊或偏移的頻譜特徵值的接收回波能量的頻譜特徵值。於某些實施例中，該方法可以包含指派該些已特徵化的頻譜特徵值給一特殊距離範圍。

回頭參考圖12，在步驟1206處，該系統可以從該複數個複合信號頻譜(舉例來說，頻譜1300、1400)中移除已決定該些參數的距離範圍閘道的頻譜。舉例來說，該系統可以從頻譜1300中的距離範圍閘道1至16、 21、22的個別頻譜片段中決定目標物回波的參數，並且接著可以在頻譜1400中的對應距離範圍閘道中扣除此些回波的頻譜片段。這可以在因M的其它數值而重新排列時防止尖峰17至20和其它尖峰模糊混合。

舉例來說，頻譜1300、1400任一者中的模糊性可以藉由利用(或是辨識)已經在M=1中解出的尖峰的位置與特性而解出。在圖13中，尖峰1至16、21、22會被解出，並且該系統能夠利用方程式(9)來判斷此些尖峰落在M=7情況中的哪些地方。這已經在圖15中完成，其中，於該頻譜中已經利用虛線在它們的M=7位置中描繪出含有已解出尖峰1至16、21、22但是不含未解出尖峰17至20之已頻譜1300為基礎的修正頻譜。圖15中以實線顯示僅對應於圖14中所示的頻譜1400的尖峰17至20的第二修正頻譜。

除了因不同調的兩個資料組所造成的統計性差異之外(因為該兩個資料組可能在不同的載波頻率處取得、或是在不同的時間處取得、或是在不同的極化處取得)，虛線所示之以圖13中的重建資料為基礎的修正頻譜完全疊置圖15中實線所示之來自頻譜1400的尖峰17至20的資料。

在圖15中有來自圖14的四個尖峰，以實線顯示，其沒有疊置尖峰，因為來自頻譜1300的已解出尖峰已經從該資料中移除。圖中以實線顯示的四個尖峰17、18、19、20出現在來自圖13的修正頻譜重建基本上顯示沒有任何能量的地方。

尖峰17、18、19、20現在能夠從它們個別的隔離頻譜中被參數化(藉由該系統)。參數化尖峰17、18、19、20可能涉及扣除從頻譜1300處解出的略為干擾的尖峰。然而，基於統計性的理由，此扣除可能並不完整。舉例來說，因為循序式獲取或是在不同的載波頻率或極化處獲取的關係，該些頻譜可能並不同調。

因此，在步驟1206處會看見，該系統可以判斷是否可以決定任何剩餘未決定距離範圍閘道的參數。舉例來說，該些距離範圍閘道的頻譜的振幅可能有多個頻譜局部最大值，並且步驟1206可以包含針對有一或更多個參數尚未決定的每一個頻譜局部最大值從重疊並且已經決定每一個頻譜局部最大值的二或更多個距離範圍閘道中選擇該複數個複合信號頻譜中的其中一者。如上面的討論，該系統可以辨識距離範圍閘道17至20的頻譜局部最大值並未從頻譜1300中決定(或者無法決定)。響應此辨識結果，該系統可以選擇頻譜1400，其中的距離範圍閘道17至20已經過重新排列而使得此些距離範圍閘道彼此沒有直接相鄰，確切地說，在它們之間有多個其它距離範圍閘道。

在步驟1206處，該系統可以利用具有重疊頻譜的距離範圍閘道的已知參數作為初始條件利用選定的計算模組來實施多重最大值決定(multi-maximum determination)。舉例來說，實施該多重最大值決定可以包含利用非線性最小平方模型、高斯模型、對數高斯模型、或是拋物線模型。

然而，倘若仍有尚未決定的參數以及在實施該多重最大值決定之後會被決定的一或更多個參數的距離範圍閘道的話，那麼，步驟1206可以包含從該些參數已經被決定的複合信號頻譜頻譜中移除一或更多個距離範圍閘道的距離範圍頻譜片段，並且利用具有重疊距離範圍頻譜片段的距離範圍閘道的已知參數作為初始條件利用選定的計算模組來對多個距離範圍頻譜片段已經被移除的複合信號頻譜頻譜實施多重最大值決定。舉例來說，在步驟1206處，該系統可以從頻譜1400處移除圖15中以虛線所示的頻譜片段。舉例來說，此些虛線頻譜片段的頻譜參數可能已從頻譜1300中決定，並且藉由從頻譜1400處將它們(或是相關聯的頻譜片段)扣除，距離範圍閘道17至20的目標物參數便可更容易從已經移除已解出的尖峰的頻譜1400中來決定。

於某些實施例中，在一給定的M的數值中的每一個複合信號頻譜中的距離範圍閘道可以被設置在一頻譜序列之中，並且方法1200可以包含選擇會在該頻譜序列中提供距離範圍閘道混合的M的多個數值，並且產生M的每一個數值的個別複合信號頻譜。舉例來說，該系統可以被配置成用以產生M=+1的頻譜1300並且用以產生M=+7的頻譜1400，如上面所述。

於某些實施例中，M的該些數值可以經過選擇，用以為被判斷為相較於其它距離範圍的距離範圍頻譜片段為比較少被佔據的距離範圍的距離範圍頻譜片段提供較高的混合。舉例來說，倘若距離範圍閘道5至10的距離範圍頻譜片段包含的回波數量不如距離範圍閘道11至14的距離範圍頻譜片段的話，那麼，M的該些數值可以經過選擇(舉例來說，由該系統來選擇)，用以為距離範圍閘道5至10的距離範圍頻譜片段提供較多的混合並且為距離範圍閘道11至14的距離範圍頻譜片段提供較少的混合。

方法1200可以包含判斷該頻譜中是否仍有任何模糊性的步驟1208。倘若在步驟1208處判斷在該些頻譜中沒有任何剩餘的模糊性的話(也就是，所有距離範圍閘道的所有頻譜片段皆已被解出及/或特徵化)，那麼，方法1200可以返回步驟1204，用以繼續獲取資料組並且形成頻譜，以便繼續進行目標物參數化。然而，倘若在步驟1208處判斷確實剩餘一或更多個模糊性的話，那麼，方法1200可以返回步驟1202並且該些獲取參數可被改變，並且方法1200的步驟可以重複進行。

依照上面的說明，參考圖12至15以及本揭示內容的其它部分，應該明白的係，一種系統及/或一種電腦程式產品可以提供一種方法，其中，特徵化具有重疊或偏移的頻譜特徵值的接收回波能量的頻譜特徵值可以包含獲取常數M的m個複數數值的頻譜。特徵化該些頻譜特徵值可以進一步包含針對任何距離範圍r來特徵化能夠從任何該m個頻譜中不模糊地被指派給距離範圍的頻譜特徵值。特徵化該些頻譜特徵值可以進一步包含在M的每一個數值的特徵值的個別頻譜位置處從該m個頻譜中的每一個頻譜處扣除已針對每一個對應的距離範圍r被特徵化的頻譜特徵值。特徵化該些頻譜特徵值可以進一步包含針對剩餘的頻譜特徵值利用已修正的頻譜來重複進行前面兩個步驟(舉例來說，針對任何距離範圍r來特徵化的步驟以及扣除頻譜特徵值的步驟)。

回頭參考圖12，在方法1200中，經由M的改變來改變(或變更)頻譜的距離範圍順序能夠於許多情況中解出最終模糊性。舉例來說，該些最終模糊性可以藉由尋找M的一或更多個數值使得一給定頻譜沒有重疊頻譜而被解出。然而，倘若方法1200沒有解出所有模糊性(或是大部分的模糊性)的話，那麼，圖16中所示的方法1600可能會更適合。

舉例來說，在第四種示範性案例或情況中，頻譜可能有中度至非常強烈的頻譜重疊，及/或非常寬大的頻譜寬度。於此第四種示範性情況中，利用M的中等至龐大數量的數值並且藉由疊置僅針對該距離範圍閘道而井然有序對齊排列的所有頻譜來處理每一個距離範圍閘道可以允許利用一頻譜合組(或是頻譜疊置)的最小值來顯露來自該距離範圍閘道的回波的真實距離範圍、都卜勒偏移、及/或一或更多個其它頻譜特性。真實距離範圍、都卜勒偏移、及/或該一或更多個其它頻譜特性不模糊的成功程度可以相依於所使用的M的數值數量以及具有有意義的回波強度的距離範圍閘道的比例。

去模糊化重疊頻譜的方式(或是處理)可以依照下面方式來運作，尤其是針對超寬廣頻譜或是具有大額都卜勒偏移的頻譜並且當可以取得M的大量數值的頻譜時。M的所有或複數個數值的頻譜(其資料可以取得)可以被計算。接著，在每一個距離範圍閘道中，該各種頻譜可以在頻率中各自偏移2a/T Hz的適當倍數，俾使得正在被處理的距離範圍閘道中的頻譜尖峰可以全部對齊排列，舉例來說，排列在當M=1時它們的個別位置處。每一個頻譜偏移的數額可以從方程式(8)以及該頻譜的M的數值中推知。當頻譜預測值移動超越[0,1/T]不模糊距離範圍的其中一端時，它們實際上為循環偏移並且會進入該不模糊距離範圍的相反端。此循環偏移的頻譜合組的一最小值接著可被視為該頻譜中的每一個頻率的真實頻譜近似結果。該頻譜的精確性可以隨著可利用的M的數值數量而提高。

圖16中所示的方法1600為此方法的一範例。在步驟1602處，該系統的獲取參數可以雷同於方法1200的步驟1202的方式來設定。舉例來說，在步驟1602處，該系統可以設定PRF、最大值、閘道寬度、及/或選擇M的m個數值。在方法1600中，m可以為大於或等於2的整數，且較佳的係，遠大於2。

在步驟1604處，該系統可以獲取m個資料組並且形成m個頻譜，舉例來說，以雷同於方法1200的步驟1204的方式。然而，在步驟1604處可被形成的資料組以及頻譜的數量大於在步驟1204處。

在步驟1606處，該系統可以偏移該些頻譜並且形成該些已偏移頻譜的疊置。舉例來說，在每一個距離範圍閘道中，該系統可以偏移該m個頻譜(或者轉移該m個頻譜的頻率)，俾使得該m個頻譜對齊排列在該距離範圍閘道的零都卜勒點(或偏移)處。在每一個距離範圍閘道中，該系統可以針對該個別的距離範圍閘道形成該些已偏移頻譜的疊置頻譜或最小值頻譜。

圖17所示的係針對距離範圍閘道18的其中一種此類疊置的範例，大體上以1700來表示，該m個頻譜已偏移俾使得該m個頻譜的每一者之中的距離範圍閘道18會在M=1的情況中對齊排列在距離範圍閘道18處。在圖17中，疊置1700包含頻譜1300、1400以及具有M的其它數值的額外頻譜，必要時，該些頻譜會被偏移，俾使得它們在距離範圍閘道18中的個別頻譜片段全部對齊排列在一共同位置處，例如，對齊排列在對應於M=1的情況中的頻譜的距離範圍閘道18的位置處。換言之，圖17顯示一種消除如上面所述之施加於圖13至15中所使用的範例情況中的疊置頻譜的模糊性的方式，其分開重建已疊置的M的數個數值的頻譜，但是經過偏移而匹配在距離範圍閘道18處。由於該二次相位序列的正交本質的關係，來自18以外的距離範圍閘道的頻譜可以位在M的每一個數值的關係圖中的不同位置。因此，疊置1700可被用來消除和距離範圍閘道18相關聯的參數的模糊性，下面將會作說明。如上面所述，在步驟1606處可以形成該些距離範圍閘道中每一者的疊置(舉例來說，針對r的每一個數值)。

在步驟1608處，該系統可以從在步驟1606處所形成的疊置中的一或更多者處決定一或更多個目標物參數。舉例來說，該系統可以被配置成用以形成該些疊置中每一者的一最小值(或是最小合組)，並且辨識一事先定義的都卜勒偏移視窗裡面的最終尖峰作為目標物回波，並且從該最終尖峰中決定該目標物的相關聯都卜勒偏移以及頻譜特性。

舉例來說，圖17中所描繪的一最小值頻譜合組(或是最小值)顯示在圖18中，並且大體上表示在1800處。其結果為閘道18處的信號的真實頻譜的近似值，強度因尋找該頻譜的數個實現結果之總和的最小值的運作的關係而略微偏低。

於某些實施例中，此處理可以包含從其它距離範圍閘道中尋找(或決定)參數(或預測值)，並且描繪所有閘道的最終頻譜(或尖峰)，如圖19中所示。在圖19中，最終尖峰(其包含在圖13中重疊的其它三個距離範圍閘道(也就是，距離範圍閘道17、19、以及20)的尖峰)已經利用和上面所述相同的方法被形成(舉例來說，針對該個別距離範圍閘道來偏移頻譜至對齊排列的結果、形成疊置、以及取得該疊置的最小值)。所有23個閘道的參數現在能夠成功地被決定(舉例來說，由該系統來決定)。此處理能夠成功的程度可以相依於其資料為可以利用的M的數值數量、都卜勒偏移搜尋視窗的寬度、以及有有意義的回波存在的距離範圍閘道的百分率。

方法1600(參見圖16)可以包含判斷是否仍有任何模糊性的步驟1610。舉例來說，在步驟1610處，該系統可以判斷在該些已形成的頻譜、已形成的疊置、及/或該些疊置的已形成最小值中是否仍有任何模糊性。倘若在步驟1610處判斷沒有任何剩餘的模糊性的話，那麼，方法1600可以返回步驟1604，用以繼續獲取資料組並且形成頻譜，以便繼續進行該傳送媒體中的反射性目標物的參數化。

然而，倘若在步驟1610處判斷確實剩餘模糊性的話，那麼，方法1600可以前進至步驟1612。在步驟1612處，該系統可以被配置成用以從該m個頻譜中移除一或更多個已特徵化的尖峰(舉例來說，目標物參數能夠如圖9中所示般被直接決定的尖峰)，並且重複該些疊置中的一或更多者。舉例來說，倘若在步驟1610處判斷出在距離範圍閘道17與19處仍剩餘模糊性的話，那麼，在步驟1610處，該系統可以先從該m個頻譜中移除多個已特徵化的尖峰。接著，該系統可以重複該些距離範圍閘道(也就是，17與19)的疊置；但是，於某些實施例中，可以不重複已經被判斷為沒有剩餘任何模糊性的其它距離範圍閘道的疊置。

遵照上面的說明，參考圖16至18以及本揭示內容的其它部分，應該明白的係，本發明提供一種系統及/或一種電腦程式產品，其可以提供一種方法，其中，特徵化和不同的距離範圍區間r有重疊或偏移的頻譜特徵值的接收回波能量的頻譜特徵值可以包含獲取常數M的m個複數數值的頻譜以及針對每一個距離範圍r來實施下面步驟(a)至(c)中的一或更多者。步驟(a)可以包含循環偏移該已獲取的m個頻譜，俾使得它們(舉例來說，該已獲取的m個頻譜)對齊排列在每一個頻譜中來自該距離範圍r的零都卜勒速度處的接收回波能量所在的位置點處。步驟(b)可以包含藉由針對該些已對齊排列頻譜中的每一個頻率從一已對齊排列的頻譜合組中取出該頻率處的最小值而創造一最小值頻譜。步驟(c)可以包含特徵化該最小值頻譜中超過一預設臨界值並且位在一預設頻率視窗裡面的任何頻譜特徵值，使其成為代表位在距離範圍r處的一或更多個物體的頻譜特徵值。

回頭參考圖16，在方法1600中，各自的頻譜特徵值可以在任何所希望的距離範圍順序中被解出。然而，於某些情況中，可能比較適合在它們的頻譜能量的順序中解出頻譜特徵值，並且圖20中所示的方法2000可能更為適用。

舉例來說，在第五種示範性案例或情況中，頻譜可能被判斷為有中度至非常強烈的頻譜重疊，都卜勒偏移、及/或非常寬大的頻譜寬度。於此第五種示範性情況中，依照特定頻譜能量測量的順序來處理該些頻譜特徵值包含針對每一個距離範圍r利用M的中等至龐大數量的數值來實施方法1600並且針對該距離範圍r形成一頻譜特徵值的頻譜能量的測量值。針對該距離範圍r具有最強頻譜能量測量值的頻譜特徵值會被特徵化並且該特徵值接著會從M的所有數值的頻譜中被扣除。接著，該處理會利用經過修正的頻譜而重複進行，直到該些頻譜中的剩餘能量皆在一有意義的預設臨界值以下為止。真實距離範圍、都卜勒偏移、及/或一或更多個其它頻譜特性不模糊的成功程度可以相依於所使用的M的數值數量以及具有有意義的回波強度的距離範圍閘道的比例。

圖20中所示的方法2000為此方法的一種範例。在步驟2002處，該系統的獲取參數可以雷同於方法1200的步驟1202的方式來設定。舉例來說，在步驟2002處，該系統可以設定PRF、最大值、閘道寬度、及/或選擇M的m個數值。在方法2000中，m可以為大於或等於2的整數，且較佳的係，遠大於2。

在步驟2004處，該系統可以獲取m個資料組並且形成m個頻譜，舉例來說，以雷同於方法1200的步驟1204的方式。然而，在步驟2004處可被形成的資料組以及頻譜的數量遠大於在步驟1204處。

在步驟2006處，該系統可以將距離範圍參數r設定至該第一距離範圍閘道。

在步驟2008處，該系統可以偏移該些頻譜並且形成針對距離範圍r的已偏移頻譜的疊置。舉例來說，在每一個距離範圍閘道中，該系統可以偏移該m個頻譜(或者轉移該m個頻譜的頻率)，俾使得該m個頻譜對齊排列在該距離範圍閘道的零都卜勒點(或偏移)處。

在步驟2010處，該系統可以從步驟2008所創造的疊置中決定一表示該些頻譜特徵值參數中的能量的參數。舉例來說，該系統可以被配置成用以形成該些疊置中每一者的一最小值(或最小合組)，並且在一已定義的都卜勒偏移視窗裡面辨識一最終尖峰作為目標物回波，並且決定此尖峰中的相關聯頻譜能量。

在步驟2012處，該系統可以將距離範圍r遞增一個單元。

在步驟2014處，倘若r的數值沒有超過感興趣的最大範圍的話，該系統可以返回步驟2008；或者，倘若超過的話，其可以繼續前往步驟2016。

在步驟2016處，該系統可以比較針對r的每一個數值所特徵化的頻譜能量的測量值，並且選擇具有最強頻譜能量測量值的r的數值。

在步驟2018處，該系統可以比較在步驟2016處所選擇的頻譜能量測量值與一預設的有意義的臨界值或測量值，並且，倘若該測量值在該預設的有意義的測量值以下的話則可以離開該程序。

倘若該頻譜能量測量值在該臨界值以上的話，那麼，該系統便可以在步驟2020處特徵化在步驟2016處所選擇的r的數值頻譜特徵值並且將其指派給距離範圍r。

在步驟2022處，該系統可以在適合M的每一個數值的頻譜位置處從該m個頻譜中的每一者處扣除在步驟2020中已特徵化的頻譜特徵值。

在完成步驟2022之後，該系統可以返回步驟2006，用以遞增r並且繼續進行該處理。

圖21所示的係可由圖20的方法產生的關係圖，如上面所述，其圖解從圖13中的資料所創造的距離範圍響應的範例，全部的距離範圍響應已完全消除模糊性。

遵照上面的說明，參考圖12至21以及本揭示內容的其它部分，本發明提供一種系統及/或一種電腦程式產品，其可以提供一種方法，其中，特徵化和不同的距離範圍區間r有重疊或偏移的頻譜特徵值的接收回波能量的頻譜特徵值可以包含獲取常數M的m個複數數值的頻譜以及實施下面步驟(a)至(e)，直到接收回波能量超過一預設臨界數值的每一個距離範圍r處一或更多個頻譜特徵值皆被特徵化為止。

步驟(a)可以包含針對每一個距離範圍r來實施下面步驟(1)至(3)中的一或更多者。步驟(1)可以包含以循環的方式來偏移該m個頻譜，俾使得它們(舉例來說，該m個頻譜)重疊排列在每一個頻譜中來自該距離範圍r的零都卜勒速度處的反射所在的位置點處。步驟(2)可以包含藉由針對該頻譜中的每一個頻率從一由該些已偏移頻譜組成的合組中取出該頻率處的頻譜能量的最小值而針對每一個距離範圍r來創造一最小值頻譜。步驟(3)可以包含針對每一個距離範圍r來決定一代表該最小值頻譜的頻譜尖峰中的能量的數值。

步驟(b)可以包含選擇會產生該最大尖峰能量數值的距離範圍r。步驟(c)可以包含從針對距離範圍r所算出的最小值頻譜中來特徵化此選定距離範圍r的一或更多個特徵值。步驟(d)可以包含藉由扣除方式而從所有m個頻譜中的(多個)對應頻譜位置處移除針對此距離範圍r所特徵化的一或更多個頻譜特徵值。步驟(e)可以包含重複步驟(a)至(d)，其會利用該m個經修正的頻譜來特徵化次高的頻譜組成。

本發明所揭示的方法可用於特徵化以相對高速度前進的反射物體的特性。舉例來說，圖22所示的係和圖17相同的資料，但是閘道18處的信號有大額都卜勒偏移。請注意，即使有大額都卜勒偏移仍可成功重建。據此，除了本文中所揭示的其它方法之外，方法1600(參見圖16)亦可用於消除具有相對大額都卜勒偏移的目標物回波的參數的模糊性。

在上面所述的運作中以及在不同的RF頻率處取得M的不同數值的頻譜的情況中，應該明白的係，雖然該些距離範圍閘道的中心頻率以及以Hz為單位的都卜勒偏移大小仍隨著不同的載波頻率而維持恆定；但是，目標物速度和頻譜都卜勒頻率之間的關係卻沒有隨著不同的載波頻率而維持恆定。舉例來說，針對一給定目標物速度的頻譜都卜勒頻率偏移可能隨著信號頻率而線性縮放。基於此理由，當其希望匹配利用M的不同數值所獲取的頻譜時，明智的方式可能係根據已取得頻譜的RF頻率來略微拉伸或壓縮M的每一個數值的頻譜。舉例來說，頻譜可以藉由重新取樣該頻譜並且適當地維持零都卜勒偏移點在已算出疊置的適當距離範圍閘道的中心處而被拉伸或壓縮。

圖23同樣顯示和圖17相同的資料，但是閘道18處的信號的頻譜寬度已大幅地提高。圖23中所示的複合頻譜毫無困難地清楚再生該信號的寬大頻譜寬度，重疊許多距離範圍閘道。

於某些實施例中，可能會因為來自一都卜勒偏移視窗裡面的全部m個頻譜的尖峰的偶然重疊的關係而產生假警報，尤其是如果總距離範圍閘道和有意義回波能量的比例非常大而且都卜勒偏移搜尋視窗很大的話。然而，倘若回波頻率以及回波頻譜寬度的統計值為已知的話，那麼，便能夠決定肇因於來自其它距離範圍的回波的偶然重疊而出現在一假回波的解答中的假警報率。於的此些假警報會造成問題的情況中，頻譜特徵值可以在被解出與參數化時(舉例來說，在步驟1608處)從頻譜處被移除，其可以降低具有有意義回波的距離範圍閘道的百分率並且可以大幅降低假警報率。

從上面可以明白，回波測距的設備或方法可以包含傳送脈衝寬度為t秒且有固定脈衝形狀之PRF=1/T Hz的多個恆定頻率脈衝，在傳送時實質上會施加一二次相位調變，此二次相位調變在每一個脈衝的時間持續長度中會保持恆定，但是，逐個脈衝的二次相位調變則根據用於定義一由N個脈衝所組成的重複序列中的每一個脈衝n的相位的關係式Φ(n)而不相同。此二次序列的其中一種範例為長度為N的通用二次關係式Φ(n)=M(an ² +bn+c)，其中，參數b與c為任意固定的相位偏移，參數a=b=π/N 以弧度為單位，並且M為絕對值介於1與N-1之間的整數。相位調變亦可以在接收時於約略為t的時間區間中實質上被施加於反射能量，利用和被施加於傳送能量相同的相位調變序列，以相反的意義來施加，並且配合正確的時序，舉例來說，利用被施加於下一個傳送脈衝的相位，俾使得單獨肇因於傳送時與接收時的相位調變而來自一位在[1,N]之中的特殊距離範圍區間r的回波能量的淨總相位偏移會等於在接收時由接收器施加於來自距離範圍區間n的接收能量的相位減去被施加於產生來自該目標物之反射的傳送器脈衝的相位，其位在接收時間之前的rT秒處，此相位差等於Φ(n+r)-Φ(n)=每個時間區間T中2πMr/N個弧度加上不隨著n改變的數量，該數量等於(Mr/(NT)取模數PRF)Hz的頻率轉移，其中，r為位在[1,N]之中的距離範圍區間，應該明白的係，該相位差的記號能夠相反，其並不會嚴重影響該設備或方法。

當探討取模數PRF=1/T Hz時，此些離散的頻率轉移Mr/(NT)Hz會產生以M與r為函數的一頻率轉移序列，其係由落在[0,PRF]Hz之中的頻率1/(NT)Hz的N個離散整數倍數所組成，每一個倍數皆對應於N個不模糊距離範圍區間或「閘道」中的其中一者，此些倍數的分佈在M=1的距離範圍區間r中為線性，並且在[1,N-1]之中的M的數值的距離範圍順序的N-1個交換排列中，來自距離範圍中超過NT秒的往返行程距離範圍延遲的能量會被摺回至[0,PRF]裡面的頻率之中並且因而關於距離範圍會變模糊。此離散頻率轉移可以作用於被落在由該轉移的M與r所定義的距離範圍區間裡面的任何及所有目標物反射的所有可感測的能量上，其會根據傳送脈衝形狀以及接收時間視窗來加權該些回波，並且當來自該模糊距離範圍區間以外的其它距離範圍區間的能量沒有超過時間延遲NT秒時，其會在此能量的頻譜代表符中保留來自此些目標物的回波的頻譜的所有特徵。

此設備或方法可以被設計成用以產生一複雜數位資料的基頻時間級數，其代表每一個時間區間T的接收資料的全部振幅與相位，其包含所有距離範圍區間[1,N]的貢獻以及[0,PRF]裡面的所有頻率的貢獻以及在該不模糊距離範圍的極限外面的任何距離範圍的貢獻，不管N的數值為何，該時間級數能夠有任意的時間長度與樣本長度，以便適應關於頻譜解析度的需求，該時間級數資料會被發送至一信號處理器，以便處理成在等於NT秒的不模糊距離範圍區間中被該系統接收的回波的頻譜代表符。

因為在距離範圍區間[1,N]以及頻率區間[0,PRF]中的目標物回波的分佈的此頻譜代表符可能包含寬廣或是有都卜勒移位的回波實例，其會疊置其它回波頻譜並且造成關於用以指派給該些回波的距離範圍及都卜勒偏移的模糊性，該方法及設備可以善用該方法藉由獲取M的不同數值的額外頻譜組而在高達N-1個交換排列中在頻率區間[0,PRF]中重新排序該[1,N]個距離範圍閘道的能力，其可能為在時間中循序式獲取、藉由利用多個傳送頻率配合M的不同數值來同步獲取、及/或藉由利用在正交傳送器極化處的傳送來獲取，N、a、以及b等數值會保持不變。

依此方式所產生的每一個複雜資料級數能夠藉由各式各樣的方法來處理，用以擷取和目標物回波的距離範圍分佈以及此些回波的頻譜特性有關的必要資訊，其示範性處理會從產生代表在一群目標物中的停留時間的一或更多個複雜資料組中每一者的高解析度複雜頻譜開始，此高解析度頻譜方便經由一延伸複雜時間級數的傅立葉轉換來產生，該時間級數已經由一適合該所希望分析需要的動態範圍及頻譜解析度的視窗化函數來加權處理，例如，柴比雪夫視窗(Chebyshev window)。

此複雜頻譜可以代表所有類型的目標物，尖點型與延伸型兩者，並且某種程度地同調整合此些目標物可以提供該些回波的頻譜特性，因為一給定頻譜的傳送能量係由多個恆定頻率脈衝所組成。從此複雜頻譜中(或是利用此複雜頻譜)可以取得另外的資料組：功率頻譜，其等於該複雜頻譜的大小的平方；自斜方差函數，其等於含有其中一個距離範圍閘道的頻譜特徵值的功率頻譜的一視窗化片段的傅立葉轉換；來自該複雜頻譜的一視窗化片段的反向傅立葉轉換的單一距離範圍區間的時間級數。該些資料組可以各式各樣的方式被用來特徵化每一個距離範圍區間處的回波的頻譜。

於每一個距離範圍區間r處的回波頻譜受限於寬度為1/NT Hz的頻率區間裡面的特徵值的情況中，置中於它們個別距離範圍閘道r的標稱中心頻率處，其等於Mr/NT取模數PRF Hz，那麼，便不會有任何距離範圍模糊性，而且所有頻譜皆可以利用來自M的單一數值的資料藉由某種方法(例如，針對每一個閘道的已還原時間級數進行脈衝對處理)以回波強度、中心頻率、頻譜寬度、或是其它特徵來特徵化。當回波頻譜超過此些極限值中等數額時，那麼，便需要M的兩個數值(例如，+1與-1)來解出距離範圍模糊性，因為此兩個數值以藉由在該兩種情況中有不同記號的相位序列所產生的頻率轉移為基準來處理都卜勒偏移，從而提供模糊性解答。由於寬廣頻譜寬度或是大額都卜勒偏移的關係，不同距離範圍的回波頻譜彼此疊置於該些頻譜中的一或更多個點處，使用M的不同數值能夠經由重新排序該些距離範圍閘道的頻譜順序而解出此些疊置，某種程度上相依於具有有意義回波能量的距離範圍區間的數量，因為僅需要一個沒有重疊的頻譜代表符來特徵化一回波；亦能夠使用其它技術，例如，將多條高斯曲線或拋物線曲線最小平方擬合置該頻譜中的一片段。

倘若有超大額都卜勒偏移或超寬廣頻譜的話，M的不同數值的頻譜會在一特殊距離範圍區間r中被疊置，每一個頻譜經過調整而匹配在該距離範圍區間的零都卜勒速度處，而且該頻譜合組的最小值會辨識出從該距離範圍區間所貢獻的能量，其頻譜能量會因最小值函數的關係而略微偏低一可計算的數額；於此情況中可能會因為來自r以外的距離範圍的回波頻譜的偶然重疊的關係而產生假警報尖峰，其機率可利用M的較大數量數值而下降，或者因具有有意義回波的距離範圍區間的高百分率及/或一尖峰的都卜勒偏移中的寬廣搜尋視窗而提高；已知的無回波距離範圍區域能夠被用來設計M的組合，以便改良(或是確保)沒有假警報的存在。

時間區間T的長度相對於脈衝寬度t的關係可能使得僅有一個約t秒的接收區間，於此區間中，時間t為全部區間T的有意義部分，例如，30%，俾使得該回波定位系統傳送器的工作週期為非常高。時間區間T可以非常長，足以允許在每一個脈衝被傳送之後有多個約t秒的接收區間，每一個此類子區間的接收時間級數會以和上面所述相同的方式被分開處理，此運作適合工作週期無法達到30%的傳送器。

該(些)傳送器與接收器可以被分開或隔離，例如，藉由利用雙靜態配置或多靜態配置，俾使得該(些)傳送器能夠連續性運轉，該經過相位調變的傳送脈衝序列包括長度為t秒的多個連續脈衝或者於脈衝形狀經過設計的情況中則包括多個略微重疊的脈衝，並且接收器接收週期包括長度為約t秒的多個連續週期，此運作會產生100%的傳送器工作週期。

該模式可以針對位在超長距離範圍處的目標物(例如，衛星)略作修正，其中，不感興趣的局部回波後面會跟隨著一沒有回波的長距離範圍區間，直到來自目標物的第一回波抵達為止，該傳送器可以配合多個連續脈衝運作在剛才所述的模式之中，於該區間中持續地運作至來自目標物的回波抵達之前的時間為止，其足以清除該些局部回波，其後跟隨著一等於該傳送區間長度的接收區間。

被傳送的波能量可以包括電磁波，不論波長為何，其可能利用同調波或是以同調波調變的不同調波。

從上面的說明中應該明白的係，由本發明的一種系統及/或一種電腦產品所提供的一種方法可以包含以下面方式針對常數M的二或更多個數值產生一由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列：(a)在時間中循序地產生，(b)利用多個正交波極化同步產生，(c)利用分開相位調變的多個頻率載波同步產生，或是(d)藉由前面的任何組合方式來產生。

於某些實施例中，每一個傳送脈衝可能僅有一個接收子區間距離範圍閘道，其中，接收回波能量包含從所有距離範圍處接收所有回波能量，並且該方法可以進一步包括僅產生一個時間級數與頻譜。

於某些實施例中，每一個傳送脈衝可能有二或更多個接收子區間距離範圍閘道，該接收回波能量的相位調變可以被分開施加於該二或更多個距離範圍閘道中的能量，並且該方法可以進一步包括產生二或更多個時間級數與頻譜。

於某些實施例中，t可以等於T，其可能為有100%工作週期的連續脈衝的情況，並且該方法可以進一步包括傳送該已產生的由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列。在該傳送步驟期間，該方法可以包含由一接收器從反射該傳送能量的物體處接收回波能量，該接收器經由實體分離及電磁隔離中一或兩者與該傳送器信號隔離。

於某些實施例中，產生一由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列可以由一傳送器來實施，並且該方法可以進一步包括由一接收器從反射該傳送能量的物體處接收回波能量，該接收器與該傳送器共置用以進行單靜態運作。

於某些實施例中，產生一由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列可以由一或更多個傳送器來實施，該一或更多個傳送器會連續地傳送該由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列，並且該方法可以進一步包括由一或更多個遠端接收器從反射該傳送能量的物體處接收回波能量，用以進行雙靜態或多靜態運作。

於某些實施例中，該方法可以進一步包括傳送該已產生的由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列成為音頻波長、無線電波長、光學波長、或是其它波長的電磁波，或者成為音波，或者成為振動波。

於某些實施例中，該方法可以進一步包括傳送該已產生的由N個恆定頻率脈衝所組成的重複序列成為經過相位調變的同調波或是成為由經過相位調變的同調波所調變的不同調波載波。

圖24所示的係一回波測距系統的一信號處理系統的資料處理系統2400，於其中可以施行信號處理器119及/或信號處理器512的解釋性實施例。資料處理系統2400可以包含一通訊架構2402。通訊架構2402可以在回波測距系統的信號處理系統的一處理器單元2404、一記憶體2406、一永久性儲存體2408、一通訊單元2410、一輸入/輸出(Input/Output，I/O)單元2412、以及一顯示器2414之間提供通訊。記憶體2406、永久性儲存體2408、通訊單元2410、輸入/輸出(I/O)單元2412、以及顯示器2414皆為處理器單元2404透過通訊架構2402可存取的資源的範例。

處理器單元2404可以執行軟體的指令，該些指令可以從一儲存裝置(例如，永久性儲存體2408)被載入至記憶體2406之中。處理器單元2404可以為數個處理器、一多處理器核心、或是某種其它類型的處理器，端視該特殊施行方式而定。進一步言之，處理器單元2404可以利用數個不同類型的處理器系統來施行，其中，一主處理器可以和多個次要處理器一起存在於單一晶片上。於另一解釋性範例中，處理器單元2404為一對稱式多處理器系統，其含有相同類型的多個處理器。

記憶體2406以及永久性儲存體2408為儲存裝置2416的範例。一儲存裝置為能夠儲存資訊的任何硬體件，例如，舉例來說，資訊為但是並不限制於資料、函數形式的程式碼、以及暫時性或永續性的其它合宜資訊。

儲存裝置2416於此些範例中亦可被稱為電腦可讀取儲存裝置。於此些範例中，舉例來說，記憶體2406可以為一隨機存取記憶體或是任何其它合宜的揮發性或非揮發性儲存裝置。永久性儲存體2408可以有各種形式，端視該特殊施行方式而定。

舉例來說，永久性儲存體2408可以含有一或更多個器件或裝置。舉例來說，永久性儲存體2408可以為一硬碟機、一快閃記憶體、一可覆寫式光碟、一可覆寫式磁帶、或是上面的特定組合。永久性儲存體2408所使用的媒體或是含有該儲存媒體的裝置亦可以為抽取式。舉例來說，抽取式光碟或抽取式快閃裝置可以被用於電腦可讀取的儲存媒體，或者，抽取式硬碟機可以被用於永久性儲存體2408。

於此些範例中，通訊單元2410可以用來和其它資料處理系統或裝置進行通訊。於此些範例中，通訊單元2410可以為一網路介面卡。通訊單元2410可以經由實體通訊鏈路和無線通訊鏈路中的任一者或兩者來提供通訊。

輸入/輸出(I/O)單元2412可以輸入與輸出可被連接至資料處理系統2400的其它裝置的資料。舉例來說，輸入/輸出(I/O)單元2412可以經由鍵盤、滑鼠、及/或特定其它合宜的輸入裝置提供一用於使用者輸入的連接線。進一步言之，輸入/輸出(I/O)單元2412可以發送輸出至一印表機。顯示器2414可以提供一種顯示資訊給使用者的機制。

用於作業系統、應用軟體、及/或程式的指令可以被設置在多個儲存裝置2416之中，其可以經由通訊架構2402來與處理器單元2404進行通訊。於此些解釋性範例中，該些指令可以函數形式位在永久性儲存體2408中。此些指令可以被載入記憶體2406之中，用於讓處理器單元2404來執行。不同實施例的處理可以由處理器單元2404利用電腦施行的指令來實施，該些電腦施行的指令可以位在一記憶體(例如，記憶體2406)之中，或者從一永久性儲存裝置處被傳輸至一記憶體。

此些指令可被稱為程式指令、程式碼、電腦可使用的程式碼、或是電腦可讀取的程式碼，其可以由處理器單元2404中的一處理器來讀取與執行。不同實施例中的程式碼可以具現在不同的實體或電腦可讀取的儲存媒體中，例如，記憶體2406或是永久性儲存體2408的媒體。

程式碼2418可以函數的形式放在電腦可讀取的記憶體2420中，該媒體可以選擇性地抽取並且可以載入至或是傳輸至資料處理系統2400中，以便讓處理器單元2404來執行。程式碼2418與電腦可讀取的記憶體2420可以於此些範例中形成電腦程式產品2422。於其中一範例中，電腦可讀取的記憶體2420可以為電腦可讀取的儲存媒體2424或是電腦可讀取的信號媒體2426。

舉例來說，電腦可讀取的儲存媒體2424可以包含一光碟或磁碟，其被插入或放置在一驅動機或其它裝置之中，該驅動機或其它裝置為永久性儲存體2408的一部分，以便傳輸至為永久性儲存體2408之一部分的儲存裝置(例如，硬碟機)中。電腦可讀取的儲存媒體2424亦可以為含有儲存媒體的永久性儲存裝置的形式，例如，硬碟機、隨身碟、或是快閃記憶體，其被連接至資料處理系統2400。於某些實例中，電腦可讀取的儲存媒體2424可能無法從資料處理系統2400處抽離。

於此些範例中，電腦可讀取的儲存媒體2424可以為一被用來儲存程式碼2418的實體或有形儲存裝置，而非傳播或傳送程式碼2418的媒體。電腦可讀取的儲存媒體2424亦可以被稱為電腦可讀取的有形儲存裝置或是電腦可讀取的實體儲存裝置。換言之，電腦可讀取的儲存媒體2424可以為能夠讓人觸碰的媒體。

或者，程式碼2418可以利用電腦可讀取的信號媒體2426被傳輸至資料處理系統2400。舉例來說，電腦可讀取的信號媒體2426可以為一含有程式碼2418的傳播資料信號。舉例來說，電腦可讀取的信號媒體2426可以為一電磁信號、一光學信號、一電壓信號、及/或任何其它合宜類型的信號。此些信號可以在通訊鏈路(例如，無線通訊鏈路、光纖纜線、同軸纜線、電線、及/或任何其它合宜類型的通訊鏈路)上傳送。換言之，於該些解釋性的範例中，該通訊鏈路及/或該連接線可以為一實體結構或是無線。

於某些解釋性的實施例中，程式碼2418可以在一網路中經由電腦可讀取的信號媒體2426從另一裝置或資料處理系統處被下載至永久性儲存體2408，以便在資料處理系統2400裡面使用。舉例來說，儲存在一伺服器資料處理系統中的電腦可讀取的儲存媒體之中的程式碼可以在一網路中從該伺服器處被下載至資料處理系統2400。提供程式碼2418的資料處理系統可以為一伺服器電腦、一客端電腦、或是能夠儲存與傳送程式碼2418的特定其它裝置。

本文中針對資料處理系統2400所解釋的不同器件的意義並非要為不同實施例可被施行的方式提供架構性的限制。除了包含本文中針對資料處理系統2400所解釋的器件之外，該些不同的解釋性實施例還可以被施行在包含其它器件的資料處理系統之中；及/或，該些不同的解釋性實施例還可以被施行在包含取代本文中針對資料處理系統2400所解釋之器件的其它器件的資料處理系統之中。圖24中所示的其它器件可能會不同於圖中所示的解釋性範例。該些不同的實施例可以利用能夠執行程式碼的任何硬體裝置或系統來施行。於其中一範例中，資料處理系統2400可以包含整合無機器件的有機器件及/或可以完全由排除人體的有機器件所構成。舉例來說，一儲存裝置可以由一有機半導體所構成。

於另一解釋性的範例中，處理器單元2404可以有硬體單元的形式，其具有被製造或被配置成用於特殊用途的電路，例如，韌體。此類型的硬體不需要將被配置成用以實施運作的程式碼從一儲存裝置處載入至一記憶體之中便可以實施該些運作。

舉例來說，當處理器單元2404有硬體單元的形式時，處理器單元2404可以為一電路系統、一特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、一可程式化邏輯裝置、或是被配置成用以實施數項運作的特定其它合宜類型的硬體。利用一可程式化邏輯裝置，該裝置可以被配置成用以實施數項運作。該裝置可以在稍後被重新配置或者可以被永遠配置成用以實施該數項運作。舉例來說，可程式化邏輯裝置的範例包含可程式化邏輯陣列、場可程式化邏輯陣列、場可程式化閘陣列、以及其它合宜的硬體裝置。利用此類型的施行方式可以省略程式碼2418，因為該些不同實施例的處理可被施行在一硬體單元之中。

於又一解釋性範例中，處理器單元2404可以利用在電腦中發現的處理器與硬體單元的組合來施行。處理器單元2404可以有被配置成用以執行程式碼2418的數個硬體單元與數個處理器。利用圖中所示的此範例，該些處理中的一部分可以被施行在該數量的硬體單元之中，而其它處理可以被施行在該數量的處理器之中。

於另一範例中，一匯流排系統可以被用來施行通訊架構2402並且可以由一或更多條匯流排(例如，一系統匯流排及/或一輸入/輸出匯流排)所構成。當然，該匯流排系統可以利用用以在被附接至該匯流排系統的不同器件或裝置之間進行資料傳輸的任何合宜類型的架構來施行。

除此之外，通訊單元2410可以包含數個裝置，其會傳送資料、接收資料、或是傳送與接收資料兼具。舉例來說，通訊單元2410可以為一數據機或是一網路轉接卡、兩個網路轉接卡、或是它們的特定組合。進一步言之，舉例來說，一記憶體可以為記憶體2406或快取，例如，於可能出現在通訊架構2402中的介面與記憶體控制器橋接中心所發現的快取。