TWI734252B - 雷達及雷達回波訊號的背景成分更新方法 - Google Patents

雷達及雷達回波訊號的背景成分更新方法 Download PDF

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Abstract

一種雷達回波訊號的背景成分更新方法，背景成分更新方法包含：將M組N個時域資料轉換至頻域以產生對應於P個頻段之M組P個強度，其中M組N個時域資料中包含物體的空間資訊；及依據對應於P個頻段之M組P個強度更新對應於P個頻段之P個背景成分。

Description

雷達及雷達回波訊號的背景成分更新方法
本發明關於一種訊號處理方法，特別是一種雷達及雷達回波訊號的背景成分更新方法。
雷達藉由接收目標物體所反射之訊號，可以計算出物體之方向、位置及速度，在軍事、工業、汽車、自動化等各種領域中的應用越來越多。然而無線環境中的背景雜訊成分會同時存在於反射訊號中，這些背景雜訊成分在每個頻帶中可以不同，且會受無線環境影響而隨時間和空間改變。
實施例提供一種雷達回波訊號的背景成分更新方法，背景成分更新方法包含：將M組N個時域資料轉換至頻域以產生對應於P個頻段之M組P個強度，其中M組N個時域資料中包含物體的空間資訊；及依據對應於P個頻段之M組P個強度更新對應於P個頻段之P個背景成分。M、N及P係大於1的正整數。
實施例提供另一種雷達，包含天線及控制器。天線用以接收回波訊號。控制器耦接於天線，用以依據回波訊號產生M組N個時域資料，將M組N個時域資料轉換至頻域以產生對應於P個頻段之M組P個強度，及依據對應於P個頻段之M組P個強度更新對應於P個頻段之P個背景成分。M組N個時域資料中包含物體的空間資訊。M、N及P係大於1的正整數。
100、900:雷達
110,120:天線
112:射頻傳送器
114:訊號產生器
122:射頻接收器
124:類比至數位轉換器
126:降取樣濾波器
130:處理器
131:窗函數單元
132:頻域轉換單元
133:背景估計單元
134:背景移除單元
135:目標偵測單元
140:目標物體
3:背景更新狀態機
30:頻譜獲取狀態
32:重置模式狀態
34:快速模式狀態
36:慢速模式狀態
38:凍結模式狀態
400:強度計算單元
402:低頻濾波器
404,408:加法器
406:乘法器
410,412:多工器
414:記憶體
416:控制單元
800:背景成分更新方法
S802至S812:步驟
A(p):基準值
B(p):背景成分
B’(p):先前背景成分
Bswp:掃頻頻寬
C(p):調整值
f0,f1:頻率
fb:拍頻
Sb:拍頻訊號
Sct:控制訊號
Se:回波訊號
So:輸出訊號
Ss1,Ss2:選擇訊號
St:傳送訊號
t1至t4:時間
td:時間偏移
Tdown_swp:下降掃頻期間
Tup_swp:上升掃頻期間
d(i):數位資料
d’(j):降取樣資料
d’(m,n):時域資料
D(m,p):頻率成分
α:基準值組合係數
α r:重置模式係數
α s:慢速模式係數
α f:快速模式係數
第1圖係為本發明實施例中雷達的方塊圖。
第2圖顯示第1圖傳送訊號及回波訊號的時間頻率圖。
第3圖顯示第1圖之雷達的一種背景更新狀態機的示意圖。
第4圖係為第1圖之背景估計單元的方塊圖。
第5至7圖分別顯示第1圖之背景估計單元在重置模式、凍結模式、慢速模式及快速模式下第p頻段的波形圖。
第8圖係為本發明實施例中一種雷達回波訊號的背景成分更新方法的流程圖。
第9圖係為本發明實施例中另一種雷達900的方塊圖。
第1圖係為本發明實施例中雷達100的方塊圖。雷達100可為調頻連續波(frequency-modulated continuous wave,FMCW)雷達，用以發射傳送訊號St及接收由目標物體140反射回來的回波訊號Se，及依據回波訊號Se判定目標物體140的空間資訊。空間資訊可為目標物體140及雷達100之間的距離。由於無線環境中的背景成分可隨無線環境的變化而改變且對回波訊號Se造成干擾，雷達100可即時估計各個頻段的背景成分，例如開燈後燈管可產生60Hz及其倍頻的背景成分，並將各個頻段的背景成分從雷達100回波訊號Se移除以正確估計目標物體140的空間資訊。
雷達100可包含天線110,120、射頻傳送器112、訊號產生器114、射頻接收器122、類比至數位轉換器(analog to digital converter,ADC)124及處理器130。 天線110、射頻傳送器112、訊號產生器114及處理器130依序耦接。天線120、射頻接收器122、類比至數位轉換器124及處理器130依序耦接。
處理器130可透過控制訊號Sct控制訊號產生器114以產生調頻連續波的基頻訊號，射頻傳送器112將調頻連續波的基頻訊號轉換至預定射頻頻帶(例如77GHz)的傳送訊號St，透過天線110發射傳送訊號St。調頻連續波可為三角波、鋸齒(saw-toothed)波、階梯波、正弦波或其他波形。射頻接收器122可透過天線120接收回波訊號Se，及將回波訊號Se和與傳送訊號St有關的訊號，例如是傳送訊號St，混頻以產生拍頻(beat)訊號Sb。拍頻訊號Sb帶有拍頻資訊，拍頻資訊表示回波訊號Se及傳送訊號St之間的差值的一半。第2圖顯示第1圖傳送訊號St及回波訊號Se的時間頻率圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示頻率。傳送訊號St的頻率可以三角波調頻進行週期性變化，但不限於此。三角波調頻的傳送訊號St具有上升啁啾(up-chirp)段及下降啁啾(down-chirp)段。在上升掃頻期間Tup_swp，傳送訊號St在上升啁啾段且其頻率可由頻率f0線性上升至頻率f1，頻率頻率f0至f1的範圍稱為掃頻頻寬Bswp。在下降掃頻期間Tdown_swp，傳送訊號St在下降啁啾段且其頻率可由頻率f1線性下降至頻率f0，上升掃頻期間Tup_swp及下降掃頻期間Tdown_swp的時間長度可實質上相同。頻率f0及f1的值可由處理器130透過控制訊號Sct調整。回波訊號Se可具有和傳送訊號St實質上相同的波形，但在時間和頻率上偏移，回波訊號Se相對於傳送訊號St在頻率上的偏移係為拍頻fb，在時間上的偏移td可用來使用飛時測距(time of flight)來計算目標物體140及雷達100之間的距離。
回到第1圖，類比至數位轉換器124可以預設取樣頻率，例如將取樣頻率設定為44kHz，對拍頻訊號Sb取樣以產生M×N個數位資料d(i)，i、M、N為大 於1的正整數，例如M等於2，N等於64，i等於1至128。處理器130可接收數位資料d(1)至d(M×N)，更新及移除不同頻段的背景成分，及產生輸出訊號So，輸出訊號So表示目標物體140的空間資訊。
處理器130可包含窗函數單元131、頻域轉換單元132、背景估計單元133、背景移除單元134及目標偵測單元135。窗函數單元131耦接於類比至數位轉換器124及頻域轉換單元132之間。頻域轉換單元132耦接於背景估計單元133及背景移除單元134，背景移除單元134另耦接於目標偵測單元135。窗函數單元131、頻域轉換單元132、背景估計單元133、背景移除單元134及目標偵測單元135可透過軟體、硬體或其組合實現。
窗函數單元131可使用窗函數以預定時間，例如是固定時間區間，分割數位資料d(1)至d(M×N)以產生M組時間區間的N個時域資料d’(m,n)，m、n為正整數，1≦m≦M，1≦n≦N。窗函數可具有固定長度，及可為矩形窗函數、漢明(Hamming)窗函數、漢尼(Hanning)窗函數或其他種類的窗函數。例如，窗函數單元131可使用窗函數以64個時域資料的固定長度分割數位資料d(1)至d(128)以產生2組64個時域資料，其中時域資料d’(2,64)表示第2組時間區間內的第64個時域資料。
頻域轉換單元132可將時域資料d’(1,1)至d’(M,N)進行時域至頻域轉換以產生第m時間區間內對應第p頻段(frequency bins)的頻率成分D(m,p)，及將頻率成分D(m,p)輸出至背景估計單元133及背景移除單元134，p為正整數，p≦P，例如時域資料D(2,32)表示第2時間區間內的第32個頻率成分。時域至頻域轉換可由短時傅立葉變換(short-time Fourier transform)、小波變換(wavelet transform)、希爾 伯特-黃變換(Hilbert-Huang Transform)或其中一種組合實現。頻率成分可為複數。在一些實施例中，P=N，頻域轉換單元132可輸出頻率成分D(1,1)至D(M,N)以供後續使用。在另一些實施例中，P=N/2，由於時域至頻域轉換中所產生在第m時間區間內對應N個頻段的頻率成分D(m,1)至D(m.N)具有共軛對稱性，即頻率成分D(m,1)至D(m,N/2)和頻率成分D(m,N/2+1)至D(m,N)互為共軛複數，頻域轉換單元132可只輸出部份的頻率成分，例如是輸出頻率成分D(1,1)至D(1,N/2),…,D(M,1)至D(M,N/2)以供後續使用，大幅節省處理器130的訊號處理資源。
背景估計單元133可依據M組時間區間中的P個頻率成分D(1,1)至D(M,P)計算頻率成分D(1,1)至D(M,P)的強度，例如是計算其絕對值，以得到|D(1,1)|至|D(M,P)|,，及依據強度|D(1,1)|至|D(M,P)|更新當前M組時間區間中對應第p頻段之第p背景成分B(p)。具體而言，背景估計單元133可計算第p頻段之M組時間區間中M個強度|D(1,p)|至|D(M,p)|的之第p基準值，根據第p基準值及第p頻段之第p先前背景成分的至少其中之一或其組合產生第p調整值，及依據第p調整值更新第p背景成分B(p)。在一些實施例中，背景估計單元133可將第p調整值設為第p背景成分B(p)。第p先前背景成分可以是前M組時間區間中對應第p頻段之第p背景成分B(p)。第p基準值可以是M個強度|D(1,p)|至|D(M,p)|的平均值或其他統計值。在一些實施例中，背景估計單元133可依據強度|D(1,p)|至|D(M,p)|產生對應於第p頻段之第p組上包絡線資料及第p組下包絡線資料，及計算第p組上包絡線資料及第p組下包絡線資料之間之差值以產生對應於第p頻段之第p變異數(variance)。在一些實施例中，背景估計單元133可計算第p組上包絡線資料及第p組下包絡線資料之間之差值的平均值以產生第p變異數。在另一些實施例中，背景估計單元133可依據強度|D(1,p)|至|D(M,p)|產生統計變異數做為對應於第p頻段之第p變異數。背景估計單元133可以重置模式、快速模式、慢速模式或凍結模式運作，在各模式中 分別以不同的基準值組合係數及背景值組合係數對第p基準值及第p先前背景成分加權以產生第p調整值，如公式1表示：C(p)=(1-α)A(p)+α B’(p) 公式1
其中 C(p)是第p頻段之第p調整值；A(p)是第p頻段之第p基準值；B’(p)是第p頻段之第p先前背景成分；(1-α)是基準值組合係數；及α是背景值組合係數；基準值組合係數(1-α)及背景值組合係數α的總和可為1。背景估計單元133可將第p先前背景成分B’(p)及背景值組合係數α之乘積與第p基準值A(p)及基準值組合係數(1-α)之乘積相加以產生第p調整值C(p)，及將第p調整值C(p)設為第p背景成分B(p)。在重置模式中，背景估計單元133可將基準值組合係數(1-α)設為1及背景值組合係數α設為0，及使用第p基準值A(p)而不使用第p先前背景成分B’(p)產生第p調整值C(p)。在快速模式中，背景估計單元133可將背景值組合係數α設為小於基準值組合係數(1-α)，及使用較多的第p基準值A(p)及較少的第p先前背景成分B’(p)產生第p調整值C(p)。例如，在快速模式中背景值組合係數α可為0.1及基準值組合係數(1-α)可為0.9。在慢速模式中，背景估計單元133可將背景值組合係數α設為大於基準值組合係數(1-α)，及使用較少的第p基準值A(p)及較多的第p先前背景成分B’(p)產生第p調整值C(p)。例如，在慢速模式中背景值組合係數α可為0.9及基準值組合係數(1-α)可為0.1。在凍結模式中，可將基準值組合係數(1-α)設為0及背景值組合係數α設為1，及使用第p先前背景成分B’(p)而不使用第p基準值A(p)產生第p調整值C(p)。
背景移除單元134可依據強度|D(1,1)|至|D(M,P)|產生對應於P個頻段之 P組包絡線資料，例如是上包絡線資料，及分別計算P組上包絡線資料及P個背景成分B(1)至B(P)之間之對應於P個頻段之P組差值資料。第p組差值資料可包含M個差值，其中第m差值表示第m時間區間內移除背景成分B(p)後之對應第p頻段的拍頻。目標偵測單元135可依據對應於P個頻段之P個差值資料判定目標物體140及雷達100之間的距離以做為目標物體140的空間資訊，及輸出輸出訊號So。目標物體140及雷達100之間的距離可由公式2表示：
Figure 108140637-A0305-02-0010-14
其中 d是目標物體140及雷達100之間的距離；Tswp是傳送訊號St的掃頻期間；Bswp是傳送訊號St的掃頻頻寬；c是光速；及fb是拍頻。
目標偵測單元135可透過拍頻fb、掃頻期間Tswp、掃頻頻寬Bswp及光速c計算目標物體140及雷達100之間的距離d以做為輸出訊號So。掃頻期間Tswp可以是上升掃頻期間Tdown_swp或下降掃頻期間Tup_swp。
在一些實施例中，類比至數位轉換器124、窗函數單元131、頻域轉換單元132、背景估計單元133、背景移除單元134及目標偵測單元135可分別針對回波訊號Se的上升啁啾段及下降啁啾分別進行訊號處理以偵測目標物體140及計算目標物體140及雷達100之間的距離d。
第3圖顯示雷達100的背景更新狀態機3的示意圖，包含頻譜獲取狀態30、重置模式狀態32、快速模式狀態34、慢速模式狀態36及凍結模式狀態38。雷達100可於頻譜獲取狀態30中獲取M組時間區間中對應於P個頻段的頻率成分 D(1,1)至D(M,P)，及依據頻率成分D(1,1)至D(M,P)切換於重置模式狀態32、快速模式狀態34、慢速模式狀態36及凍結模式狀態38之間。狀態機3的切換條件在後續段落中會詳細說明。
第4圖係為背景估計單元133的方塊圖，包含強度計算單元400、低頻濾波器402、加法器404,408、乘法器406、多工器410,412、記憶體414及控制單元416。強度計算單元400耦接於低頻濾波器402，低頻濾波器402耦接於加法器404,408，加法器404及多工器410耦接於乘法器406，乘法器406耦接於加法器408，加法器408及記憶體414耦接於多工器412，記憶體414耦接於加法器404，控制單元416耦接於多工器410,412。強度計算單元400、低頻濾波器402及控制單元416可透過軟體、硬體或其組合實現。
強度計算單元400可接收M組時間區間內對應第p頻段的頻率成分D(1,p)至D(M,p)以計算其強度|D(1,p)|至|D(M,p)|。低頻濾波器402可計算強度|D(1,p)|至|D(M,p)|的平均值做為第p基準值A(p)，及將第p基準值A(p)輸出至加法器404,408。控制單元416可判定背景估計單元133的運作模式，及依據背景估計單元133的運作模式分別輸出選擇訊號Ss1,Ss2至多工器410,412。多工器410可依據選擇訊號Ss1選擇重置模式、快速模式、慢速模式下使用的背景值組合係數α。選擇訊號Ss1可選擇重置模式、快速模式及慢速模式中之一者的背景值組合係數α，例如當選擇訊號Ss1為0時，多工器410可選擇重置模式係數α r做為重置模式的背景值組合係數α，當選擇訊號Ss1為1時，多工器410可選擇快速模式係數α f做為快速模式的背景值組合係數α，當選擇訊號Ss1為2時，多工器410可選擇慢速模式係數α s做為慢速模式的背景值組合係數α。重置模式係數α r可以為0，快速模式係數α f可以為0.1，及慢速模式係數α s可以為0.9。多工器412可依據選擇訊號 Ss2選擇凍結模式或其他運作模式來產生第p背景成分B(p)。選擇訊號Ss2可選擇第p先前背景成分B’(p)及第p調整值C(p)中之一者，例如當選擇訊號Ss2為0時，多工器412可選擇第p調整值C(p)做為第p背景成分B(p)，當選擇訊號Ss2為1時，多工器412可選擇第p先前背景成分B’(p)做為第p背景成分B(p)。記憶體414可儲存第p背景成分B(p)及輸出第p先前背景成分B’(p)至加法器404。加法器404可將第p先前背景成分B’(p)減掉第p基準值A(p)以產生第一加法結果B’(p)-A(p)，乘法器406可將第一加法器結果B’(p)-A(p)及背景值組合係數α相乘以產生乘積(B’(p)-A(p))α，加法器404可將乘積(B’(p)-A(p))α及第p基準值A(p)相加以產生第p調整值C(p)。
當控制單元416判定背景估計單元133的運作模式為重置模式時，控制單元416會將選擇訊號Ss1、Ss2皆設定為0，倘若重置模式係數α r=0，則調整值C(p)即會等於第p基準值A(p)，且第p背景成分B(p)會等於第p調整值C(p)，即等於第p基準值A(p)。在一些實施例中，於雷達100之初始化時間內，控制單元416判定背景估計單元133的運作模式為重置模式。初始化時間可為預定數量組的時間區間，例如雷達100開機後的前32組時間區間。在另一些實施例中，控制單元416可計算對應於第p頻段M組時間區間的頻段強度|D(1,p)|至|D(M,p)|之第p變異數，及當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差值超出第一臨界值且第p變異數小於第二臨界值時，使用重置模式以產生第p調整值C(p)，進而更新第p背景成分B(p)。第5圖顯示重置模式下第p頻段的波形圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示頻率強度。第5圖包含表示第p頻段訊號50，背景線52，及基準線54，其中背景線52由M組時間區間內的所有第p背景成分B(p)連接形成，基準線54由M組時間區間內的所有第p基準值A(p)連接形成。在時間t2後，當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差異很大且第p頻段的第p變異數很小時，背景估計單元133 可採用重置模式以直接將第p背景成分B(p)更新為第p基準值A(p)來快速更新第p背景成分B(p)。
當控制單元416判定背景估計單元133的運作模式為凍結模式時，控制單元416可輸出選擇訊號Ss2為1以將第p先前背景成分B’(p)做為第p背景成分B(p)。在一些實施例中，控制單元416可計算對應於第p頻段之M組時間區間的頻段強度|D(1,p)|至|D(M,p)|之第p變異數，及當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差值超出第一臨界值且第p變異數超出第二臨界值時，使用凍結模式以更新第p背景成分B(p)。第5圖同時顯示凍結模式下第p頻段的波形圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示頻率強度。在時間t|及時間t2之間，當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差異很大且第p頻段的第p變異數也很大時，目標物體140可能存在於對應第p頻段的位置，背景估計單元133可採用凍結模式直接將第p背景成分B(p)凍結在第p先前背景成分B’(p)，以產生第p背景成分B(p)而不受目標物體140影響。
當控制單元416判定背景估計單元133的運作模式為慢速模式時，控制單元416可輸出選擇訊號Ss1為2以將背景值組合係數α設為大於基準值組合係數(1-α)以將第p基準值A(p)及第p先前背景成分的線性結合做為第p調整值C(p)，及輸出選擇訊號Ss2為0以將第p調整值C(p)做為第p背景成分B(p)。在一些實施例中，控制單元416可計算對應於第p頻段之M組時間區間的頻段強度|D(1,p)|至|D(M,p)|之第p變異數，及當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差值小於第一臨界值且第p變異數小於第二臨界值時，使用慢速模式以計算第p調整值C(p)，進而更新第p背景成分B(p)。第6圖顯示慢速模式下第p頻段的波形圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示頻率強度。第6圖包含表示第p頻段訊號60、背景線62、 基準線64、上包絡線66及下包絡線68，其中背景線62由M組時間區間內的所有第p背景成分B(p)連接形成，基準線64由M組時間區間內的所有第p基準值A(p)連接形成。在時間t3後，當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差異較小且第p頻段的第p變異數較小時，背景估計單元133可採用慢速模式以使用第p先前背景成分B’(p)及為第p基準值A(p)的線性結合做為第p調整值C(p)，進而逐漸更新第p背景成分B(p)。在一些實施例中，當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差值小於第一臨界值且第p變異數小於第二臨界值時，控制單元416也可輸出選擇訊號Ss1,Ss2以將背景估計單元133的運作模式設為快速模式、凍結模式或重置模式。由於第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差異很小，背景估計單元133使用任一種運作模式更新第p背景成分B(p)皆可。
當控制單元416判定背景估計單元133的運作模式為快速模式時，控制單元416可輸出選擇訊號Ss1為1以將背景值組合係數α設為小於基準值組合係數(1-α)以將第p基準值A(p)及第p先前背景成分的線性結合做為第p調整值C(p)，及輸出選擇訊號Ss2為0以將第p調整值C(p)做為第p背景成分B(p)。在一些實施例中，控制單元416可計算對應於第p頻段之M組時間區間的頻段強度|D(1,p)|至|D(M,p)|之第p變異數，及當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差值小於第一臨界值且第p變異數超出第二臨界值時，使用快速模式以計算第p調整值C(p)，進而更新第p背景成分B(p)。第7圖顯示快速模式下第p頻段的波形圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示頻率強度。第7圖包含表示第p頻段訊號70、背景線72及基準線74，其中背景線72由M組時間區間內的所有第p背景成分B(p)連接形成，基準線74由M組時間區間內的所有第p基準值A(p)連接形成。在時間t4後，當第p基準值A(p)及第p先前背景成分B’(p)之間之差異較小且第p頻段的第p變異數較大時，背景估計單元133可採用快速模式以使用第p先前背景成分B’(p)及為第p 基準值A(p)的線性結合做為第p調整值C(p)，進而快速更新第p背景成分B(p)。
第8圖係為本發明實施例中一種雷達回波訊號的背景成分更新方法800的流程圖，適用於雷達100，用來當偵測到目標物體140。背景成分更新方法800包含步驟S802至S812。步驟S802用以處理回波訊號Se以產生M組時間區間的N個時域資料。步驟S802及S806用以更新P個頻段之P個背景成分。步驟S808及S810用以移除P個頻段之P個背景成分。步驟S812用以產生目標物體140之空間資訊。任何合理的技術變更或是步驟調整都屬於本發明所揭露的範疇。以下使用雷達100詳細說明步驟S802至S812：步驟S802：射頻接收器122接收回波訊號Se及將回波訊號Se與傳送訊號St混頻以產生拍頻訊號Sb，數位轉換器124取樣拍頻訊號Sb以產生數位資料d(1)至d(M×N)，及窗函數單元131分割數位資料d(1)至d(M×N)以產生M組時間區間的N個時域資料d’(1,1)至d’(M,N)；步驟S804：頻域轉換單元將M組時間區間的N個時域資料d’(1,1)至d’(M,N)轉換至頻域以供背景估計單元133產生對應於P個頻段之M組P個強度|D(1,1)|至|D(M,P)|；步驟S806：背景估計單元133依據對應於P個頻段之M組P個強度|D(1,1)|至|D(M,P)|更新對應於P個頻段之P個背景成分B(1)至B(P)；步驟S808：背景移除單元134依據對應於P個頻段之M組P個強度|D(1,1)|至|D(M,P)|產生對應於P個頻段之P組包絡線資料(例如是上包絡線資料)；步驟S810：背景移除單元134分別計算P組包絡線資料及P個背景成分B(1)至B(P)之間之對應於P個頻段之P組差值資料；步驟S812：目標偵測單元135依據對應於P個頻段之P組差值資料判 定目標物體140之空間資訊。
步驟S802至S812已在前述段落中解釋，在此不再贅述。
第9圖係為本發明實施例中另一種雷達900的方塊圖。雷達900的設置和運作和雷達100相似，主要差別在於雷達900更包含降取樣濾波器126，其可設置於處理器130之內部或外部。以下針對降取樣濾波器126說明。降取樣濾波器126可耦接於類比至數位轉換器124及處理器130之間，接收數位資料d(i)，對數位資料d(i)以預定倍數進行降取樣以產生降取樣資料d’(j)，j為大於1的正整數且j<i。例如降取樣濾波器126可將數位資料d(i)降頻80倍以產生降取樣資料d’(j)。處理器130可使用降取樣資料d’(j)估計及移除各個頻段的背景成分，藉以正確估計目標物體140的空間資訊。
雷達100、900及背景成分更新方法800可即時估計各個頻段的背景成分，並將各個頻段的背景成分從回波訊號Se移除以正確估計目標物體140的空間資訊。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:雷達
110、120:天線
112:射頻傳送器
114:訊號產生器
122:射頻接收器
124:類比至數位轉換器
130:處理器
131:窗函數單元
132:頻域轉換單元
133:背景估計單元
134:背景移除單元
135:目標偵測單元
140:目標物體
B(p):背景成分
Sct:控制訊號
Sb:拍頻訊號
Se:回波訊號
So:輸出訊號
St:傳送訊號
d(i):數位資料
d’(m,n):時域資料
D(m,p):頻率成分

Claims (18)

  1. 一種雷達回波訊號的背景成分更新方法，該背景成分更新方法包含：將M組N個時域資料轉換至頻域以產生對應於P個頻段之M組P個強度，其中該M組N個時域資料中包含一物體的空間資訊，其中該空間資訊係為該物體及一雷達之間的一距離；及計算該P個頻段之一第p頻段之一第p基準值；及根據該第p基準值及該p個頻段之該第p頻段之一第p先前背景成分的至少其中之一或其組合產生一調整值，以更新該P個頻段之P個背景成分之一第p背景成分；其中M、N及P係大於1的正整數。
  2. 如請求項1所述之方法，更包含：依據該對應於P個頻段之該M組P個強度產生對應於該P個頻段之P組包絡線資料；分別計算該P組包絡線資料及該P個背景成分之間之對應於該P個頻段之P組差值資料；及依據對應於該P個頻段之該P組差值資料判定該物體之該空間資訊。
  3. 如請求項1所述之方法，其中更新該P個背景成分之該第p背景成分包含：在一重置模式下，將該第p基準值做為該調整值。
  4. 如請求項3所述之方法，更包含：在該雷達之一初始化時間內，使用該重置模式以計算該調整值。
  5. 如請求項3所述之方法，更包含：計算對應於該P個頻段之該第p頻段之該M組頻段強度之一第p變異數；及當該第p基準值及該第p先前背景成分之間之一差值超出一第一臨界值且該第p變異數小於一第二臨界值時，使用該重置模式以計算該調整值。
  6. 如請求項1所述之方法，其中更新該P個背景成分之該第p背景成分包含：在一凍結模式下，將該第p先前背景成分做為該調整值。
  7. 如請求項6所述之方法，更包含：計算對應於該P個頻段之該第p頻段之該M組頻段強度之一第p變異數；及當該第p基準值及該第p先前背景成分之間之一差值超出一第一臨界值且該第p變異數超出一第二臨界值時，使用該凍結模式以計算該調整值。
  8. 如請求項1所述之方法，其中更新該P個背景成分之該第p背景成分包含：在一慢速模式下，將該第p先前背景成分之一背景值組合係數設為大於該第p基準值之一基準值組合係數；及將該第p先前背景成分及該背景值組合係數之一乘積與該第p基準值及該基準值組合係數之一乘積相加以產生該調整值。
  9. 如請求項8所述之方法，其中在該慢速模式下，將該第p先前背景成分之該背景值組合係數設為大於該第p基準值之該基準值組合係數以計算 該調整值包含：計算對應於該P個頻段之該第p頻段之該M組頻段強度之一第p變異數；及當該第p基準值及該第p先前背景成分之間之一差值小於一第一臨界值且該第p變異數小於一第二臨界值時，使用該慢速模式以計算該調整值。
  10. 如請求項1所述之方法，其中計算該第p基準值及該P個頻段之該第p頻段之該第p先前背景成分之該調整值以更新該P個背景成分之該第p背景成分包含：在一快速模式下，將該第p先前背景成分之一背景值組合係數設為小於該第p基準值之一基準值組合係數；及將該第p先前背景成分及該背景值組合係數之一乘積與該第p基準值及該基準值組合係數之一乘積相加以產生該調整值。
  11. 如請求項10所述之方法，其中在該快速模式下，將該第p先前背景成分之該背景值組合係數設為小於該第p基準值之該基準值組合係數以計算該調整值包含：計算對應於該P個頻段之該第p頻段之該M組頻段強度之一第p變異數；及當該第p基準值及該第p先前背景成分之間之一差值小於一第一臨界值且該第p變異數超出一第二臨界值時，使用該快速模式以計算該調整值。
  12. 如請求項5、7、9及11任一項所述之方法，其中計算對應於該P個頻段之該第p頻段之該M組頻段強度之該第p變異數包含：計算該P個頻段之該第p頻段之一第p組上包絡線資料及一第p組下包絡線資料；及 計算該第p組上包絡線資料及該第p組下包絡線資料之間之差值以產生該第p變異數。
  13. 一種雷達，包含：一天線，用以接收一回波訊號；及一控制器，耦接於該天線，用以依據該回波訊號產生M組N個時域資料，將該M組N個時域資料轉換至頻域以產生對應於P個頻段之M組P個強度，計算該P個頻段之一第p頻段之一第p基準值，及根據該第p基準值及該P個頻段之該第p頻段之一第p先前背景成分的至少其中之一或其組合產生一調整值，以更新該P個頻段之P個背景成分之一第p背景成分，其中該M組N個時域資料中包含一物體的空間資訊，其中該空間資訊係為該物體及該雷達之間的一距離；其中M、N及P係大於1的正整數。
  14. 如請求項13所述之雷達，其中該控制器更用以：依據該對應於P個頻段之該M組P個強度產生對應於該P個頻段之P組包絡線資料；分別計算該P組包絡線資料及該P個背景成分之間之對應於該P組頻段之P個差值資料；及依據對應於該P個頻段之該P組差值資料判定該物體之該空間資訊。
  15. 如請求項13所述之雷達，其中該控制器更用以：在一重置模式下，將該第p基準值做為該調整值。
  16. 如請求項13所述之雷達，其中該控制器更用以：在一凍結模式下，將該第p先前背景成分之做為該調整值。
  17. 如請求項13所述之雷達，其中該控制器更用以：在一慢速模式下，將該第p先前背景成分之一背景值組合係數設為大於該第p基準值之一基準值組合係數；及將該第p先前背景成分及該背景值組合係數之一乘積與該第p基準值及該基準值組合係數之一乘積相加以產生該調整值。
  18. 如請求項13所述之雷達，其中該控制器更用以：在一快速模式下，將該第p先前背景成分之一背景值組合係數設為小於該第p基準值之一基準值組合係數；及將該第p先前背景成分及該背景值組合係數之一乘積與該第p基準值及該基準值組合係數之一乘積相加以產生該調整值。
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