角度估测方法及雷达系统技术方案

一种角度估测方法及雷达系统。该角度估测方法用于一雷达系统，该角度估测方法包括：自一第一天线及一第二天线接收反射自一目标物的一第一信号及一第二信号；根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本发明专利技术在不增加天线数量及天线间距的情况下，仍可达到精准的来向角度估测，同时避免相位模糊现象。

Angle estimation method and radar system

An angle estimation method and radar system. The angle estimation method for radar system, the angle estimation method includes: a first signal reflected from an object from a first antenna and a second antenna and a second signal; according to the first signal and the second signal has a first phase difference and at least one virtual phase, wherein the first phase difference as a phase between the first antenna and the second antenna; and on the basis of the first phase difference and the at least one virtual phase difference, the target to the point. The present method can achieve accurate angle estimation without increasing the number of antennas and the distance between antennas, and avoid phase ambiguity.

【技术实现步骤摘要】
角度估测方法及雷达系统
本专利技术涉及一种角度估测方法及雷达系统，特别涉及一种可增加角度估测精准度的角度估测方法及雷达系统。
技术介绍
相位脉冲雷达系统通常配置单发射天线与双接收天线，雷达系统通过不同接收天线间信号的时间差，估测目标物来向角度。估测角度的方法依据不同角度的接收信号时间差，产生一对应的相位差，相位差与目标物来向角度具有一特定对应关系，雷达系统取得不同天线接收信号的相位差之后，即可计算出目标来向角。估测角度的精准度取决于接收天线彼此间距形成的时间差是否符合理论值，如果与理论值越接近，估测精准度会越高；反之，估测角度将会有不同程度的偏差。在实际应用上，影响时间差的因素包括天线到后端信号处理模块间的射频路径长度与材质、不同天线单元之间的取样时间以及天线辐射出的雷达波到目标物之间的介质，前两项因素在实际应用上可以通过设计与生产时的相位补偿机制予以校正，但是第三项因素(即天线辐射出的雷达波到目标物之间的介质)会受到产品实际环境的影响。对车用雷达系统来说，雷达系统常安装于保险杆里面，因雷达系统与目标物之间存在保险杆，接收信号彼此之间的时间差就会因为保险杆的材质与弧度而产生相位模糊(PhaseAmbiguity)的现象，也就是不同角度拥有相同的相位差，进而影响角度估测的准确度。为了降低相位模糊所造成角度估测的误差，公知技术利用增加接收天线的数目以及增加接收天线之间的距离，以增加角度估测的精准度。然而，增加接收天线数目及增加接收天线之间的距离皆使得天线占用更大的面积，反而不利于车用雷达系统的空间配置。因此，如何在有限的天线设置面积下提升角度估测的精准度，也就成为业界所努力的目标之一。因此，需要提供一种角度估测方法及雷达系统来解决上述问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的即在于提供一种可在不增加天线设置面积的情况下提升角度估测精准度的角度估测方法及雷达系统，以改善公知技术的缺点。本专利技术公开一种角度估测方法，该角度估测方法用于一雷达系统，该角度估测方法包括：自一第一天线及一第二天线接收反射自一目标物的一第一信号及一第二信号；根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本专利技术还公开一种雷达系统，包含有一第一天线，用来接收反射自一目标物的一第一信号；一第二天线，用来接收反射自该目标物的一第二信号；一处理单元，耦接于该第一天线及该第二天线；以及一储存单元，用来储存一程序代码，该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本专利技术还公开一种雷达系统，该雷达系统包括：一第一天线，该第一天线用来接收反射自一目标物的一第一信号；一第二天线，该第二天线用来接收反射自该目标物的一第二信号；一处理单元，该处理单元耦接于该第一天线及该第二天线；以及一储存单元，该储存单元用来储存一程序代码，该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差，其中该至少一虚拟相位差为至少一虚拟天线与该第一天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本专利技术还公开一种雷达系统，包含有一第一天线，用来接收反射自一目标物的一第一信号；一第二天线，用来接收反射自该目标物的一第二信号；一相位差计算单元，用来根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及一来向角计算单元，用来根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本专利技术还公开一种雷达系统，该雷达系统包括：一第一天线，该第一天线用来接收反射自一目标物的一第一信号；一第二天线，该第二天线用来接收反射自该目标物的一第二信号；一相位差计算单元，该相位差计算单元用来根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差，其中该至少一虚拟相位差为至少一虚拟天线与该第一天线之间的一相位差；以及一来向角计算单元，该来向角计算单元用来根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。本专利技术在不增加天线数量及天线间距的情况下，仍可达到精准的来向角度估测，同时避免相位模糊现象。附图说明图1为本专利技术一天线阵列的示意图。图2为相位差与角度的关系示意图。图3为本专利技术实施例一雷达系统的示意图。图4为本专利技术实施例一角度估测流程的示意图。图5为一虚拟天线阵列的示意图。图6为本专利技术实施例一雷达系统的示意图。主要组件符号说明：10、30、60雷达系统100、306、606信号处理模块300处理单元302储存单元304程序代码40角度估测流程50虚拟天线阵列400～408步骤A1～A4、Ant_1、Ant_2天线d12、d13、d14、d间距r1、r2信号VAnt_1～VAnt_N虚拟天线δ1～δN虚拟间距具体实施方式请参考图1，图1为本专利技术一雷达系统10的示意图。雷达系统10包含天线A1～A4及一信号处理模块100，天线A1～A4形成一天线阵列，天线A2、A3、A4分别与天线A1具有间距d12、d13、d14，天线A1～A4以线性等间距排列，即天线A1、A3之间的间距d13为间距d12的2倍，天线A1、A4之间的间距d14为间距d12的3倍。天线A1～A4分别用来接收反射自目标物的信号y1～y4。天线A1～A4耦接于信号处理模块100，信号处理模块100根据信号y1～y4计算一角度θ。具体来说，信号处理模块100根据信号y1～y4计算天线A2～A4与天线A1的相位差再根据相位差估算角度θ的估测值θ12、θ13、θ14，并根据角度估测值θ12、θ13、θ14估测角度θ。一般来说，来向角度(DirectionofArrival，DOA)估测值的估测精准度(或敏感度(Sensitivity))相关于天线之间的间距大小，天线之间的间距越大，相位差与来向角度之间的变化率越大。请参考图2，图2为相位差与角度θ的关系示意图，其中点线代表当间距d12为λ/2时相位差与角度θ的对应关系曲线(其中λ代表一雷达信号波长)，虚线代表当间距d13为λ时相位差与角度θ的对应关系曲线，实线代表当间距d14为3λ/2时相位差与角度θ的对应关系曲线。图2中相位差相对于角度θ的变化率最大，所估测出的角度估测值θ14最精准，相位差相对于角度θ的变化率次之，相位差相对于角度θ的变化率最小，所估测出的角度估测值θ12的精准度最小。另一方面，由图2可知，由于A1与A3(A4)的天线间距超过半个波长，其相位差(或相位差)将发生相位卷绕(PhaseWrapping)现象，使得相位差(或相位差)与角度θ具有产生非一对一的对应关系，以致产生相位卷绕现象，使得相位差对应至多个角度估测值θ13，即为相位模糊(PhaseAmbiguity)现象，同理，相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度估测方法，该角度估测方法用于一雷达系统，该角度估测方法包括：自一第一天线及一第二天线接收反射自一目标物的一第一信号及一第二信号；根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。

【技术特征摘要】
1.一种角度估测方法，该角度估测方法用于一雷达系统，该角度估测方法包括：自一第一天线及一第二天线接收反射自一目标物的一第一信号及一第二信号；根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该目标物的一来向角度。2.如权利要求1所述的角度估测方法，其中根据该第一信号与该第二信号，取得该第一相位差及该至少一虚拟相位差的步骤包括：取得该第一信号及该第二信号的一比值；以及根据该比值，取得该至少一虚拟相位差。3.如权利要求2所述的角度估测方法，其中根据该比值取得该至少一虚拟相位差的步骤包括：执行其中，b代表该至少一虚拟相位差的一虚拟相位差，q为大于1的实数，R代表该第一信号及该第二信号的该比值，Im{}代表取虚部运算符，Re{}代表取实部运算符，tan-1代表正切函数的反函数。4.如权利要求2所述的角度估测方法，其中根据该第一信号与该第二信号，取得该第一相位差及至少一虚拟相位差的步骤包括：根据该比值，取得该第一相位差；以及根据该第一相位差，取得该至少一虚拟相位差。5.如权利要求4所述的角度估测方法，其中根据该第一相位差，取得该至少一虚拟相位差的步骤包括：执行b＝qa；其中，b代表该至少一虚拟相位差的一虚拟相位差，q为大于1的实数，a代表该第一相位差。6.如权利要求1所述的角度估测方法，其中根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该来向角度的步骤包括：取得对应于该第一相位差的一第一角度；取得对应于该至少一虚拟相位差的多个虚拟角度；以及根据该第一角度与该多个虚拟角度，取得该来向角度。7.如权利要求6所述的角度估测方法，其中根据该第一相位差及该至少一虚拟相位差，取得该来向角度的步骤还包括：取得对应于该至少一虚拟相位差的一第一虚拟相位差的多个第一虚拟角度；根据该第一角度与该多个第一虚拟角度，自该多个第一虚拟角度中选出一最佳第一虚拟角度；以及根据该最佳第一虚拟角度，取得该来向角度。8.如权利要求7所述的角度估测方法，其中该最佳第一虚拟角度与该第一角度之间的一差距小于一临限值，该来向角度为该最佳第一虚拟角度。9.如权利要求7所述的角度估测方法，其中根据该最佳第一虚拟角度，取得该来向角度的步骤还包括：取得对应于该至少一虚拟相位差的一第二虚拟相位差的多个第二虚拟角度；根据该最佳第一虚拟角度及该多个第二虚拟角度，自该多个第二虚拟角度中选出一最佳第二虚拟角度；以及根据该最佳第二虚拟角度，取得该来向角度。10.如权利要求9所述的角度估测方法，其中该最佳第二虚拟角度与该最佳第一虚拟角度之间的一差距小于一临限值，该来向角度为该最佳第二虚拟角度。11.一种雷达系统，该雷达系统包括：一第一天线，该第一天线用来接收反射自一目标物的一第一信号；一第二天线，该第二天线用来接收反射自该目标物的一第二信号；一处理单元，该处理单元耦接于该第一天线及该第二天线；以及一储存单元，该储存单元用来储存一程序代码，该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：根据该第一信号与该第二信号，取得一第一相位差及至少一虚拟相位差，其中该第一相位差为该第一天线与该第二天线之间的一相位差，其中该至少一虚拟相位差为至少一虚拟天线与该第一天线之间的一相位差；以及根据该第一相位差及...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭奇政，萧兴隆，李政达，
申请(专利权)人：启碁科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71