一种相控阵识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种相控阵识别方法及系统，来实现对于物体运动的识别，包括手势识别、汽车防撞识别、无人机防撞和防攻击识别、智慧飞弹以及船舶防撞识别。所述方法和系统由相控阵天线阵列、相控阵T/R组件阵列和信号处理系统构成，通过发射相控阵毫米波和接收被探测物体反射的毫米波，通过计算，确定被探测物体的空间坐标。所述计算包括人工智能算法，包括目标识别、矫正、搜索、跟踪、凝视等算法步骤，所述信号处理系统包括冯氏计算机、非冯氏计算机、神经网络和人工智能系统。所述系统可被制作成二合一的MMIC芯片和三合一SoC的MMIC芯片。

A method and system for phased array recognition

The invention proposes a phased array recognition method and system to realize the recognition of object motion, including gesture recognition, vehicle collision avoidance identification, UAV collision avoidance and anti attack recognition, smart missiles and ship collision avoidance identification. The method and system consist of phased array antenna array, phased array T/R component array and signal processing system. By launching the millimeter wave of phased array and the millimeter wave reflected by the detected object, the spatial coordinates of the detected object can be determined through calculation. The calculation includes artificial intelligence algorithms, including target identification, correction, searching and tracking, etc. at steps of the algorithm, the signal processing system includes a computer, computer, Feng Feng's non neural network and artificial intelligence system. The system can be made into a two in one MMIC chip and a three in one SoC MMIC chip.

【技术实现步骤摘要】
一种相控阵识别方法及系统
本专利技术涉及信息技术中智能传感器子领域，尤其是涉及有源相控阵传感技术，特别涉及有源相控阵手势识别及运动物体识别，其中具体涉及一种相控阵识别方法及系统。
技术介绍
有源相控阵(ActiveElectronicallyScannedArray，简称：AESA)探测技术通常用于军事方面和气象方面，有源相控阵雷达主要用于远距离探测飞机、导弹、云层等目标。在这些方面，无论是产品还是应用，都较为成熟。毫米波(MilliMeterWave，简称：MMW)的波长通常在1mm～10mm之间；但是，随着集成电路技术的发展，单片微波集成电路(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，简称MMIC)的工艺和技术已经使得波长向下延伸到0.1mm，向上延伸到100mm。有鉴本专利技术技术方案适用的毫米波的波长超过了前述1mm～10mm的范围，因此，在本专利申请中的毫米波范围是0.1mm～100mm。集成电路设计制造技术的发展，已经实现把逻辑核、模拟核及存储器都设计到同一个芯片上(SystemonChip，简称SoC，IntellectualPropertycore，简称IP)，并且，基于短波段的毫米波(例如波长0.1mm～3mm)，采用微带天线方式，还可以把天线制造在MMIC上，使得微功耗、微体积、微成本称为现实。目前，基于毫米波的有源相控阵技术，还是应用于长距离探测，例如10km以上，应用面还是军事和气象。这些应用的特点是大功率、长距离、设备成本高昂、体积庞大。作为近距离的应用，例如1km左右，尚未发现；尤其是米级的微距应用，作为微功耗、微体积、微成本的手势识别、动作识别等方面的应用，更是未见报道。在虚拟现实VR/AR/MR(VitualReality，虚拟现实，简称VR；AugmentedReality，增强现实，简称AR；MediatedReality，MixReality，混合现实，简称MR)技术的推动下，人机交互中的显示技术水平已经得到了极大的提高。但是，如何输入人的动作，尤其是手势动作识别，现在还没有很好的解决方案。在可见光图像识别方面，如苹果公司的专利申请“201410198170.5，具有用于控制和修改手势识别的代表的手势识别器”、“201210345791.2，手势识别系统及可识别手势动作的眼镜”；华为公司的专利申请“201310581365.3，手势识别方法、装置及系统”。在红外识别方面，如索尼公司的专利申请“201010118390.4，手势识别装置、手势识别方法和程序”，采用红外热释电技术探测手势；TCL集团的专利申请“201210565201.7，一种三维手势识别装置及三维手势识别方法”，采用双红外摄像机探测手势；“201310392905.3，一种电子设备及手势识别方法”。在超声波识别方面，如联发科公司的专利申请“201510151345.1，基于超声波的非接触式手势识别方法及其装置”。在可穿戴传感器识别方面，如专利申请“201510300495.4，通过穿戴式设备的基于雷达的手势识别”、“201510634055.2，易穿戴式手势识别装置”、“201110384461.X，一种无线手势识别装置”等，都是在手腕、手指上安装无线发射装置来实现探测。在无线传感方面，诺基亚公司的专利申请“201280021975.1，使用多个传感器的手势识别”。另外，还有一些技术是：INTEL公司的专利申请“201410858259.X，嵌入式毫米波相控阵列模块”、“201280026451.1，高性能玻璃基60GHZ/MM波相控阵天线及其制造方法”、IBM公司的专利申请“201180019783.2，相控阵列毫米波成像技术”、“201280037941.1，近场毫米波成像”，丰田公司的专利申请“201380006310.8，集成到单个封装中的混合雷达”，中电14所的专利申请“201310341730.3，一体化毫米波有源相控阵天线”，德克萨斯仪器公司的专利申请“201210372231.6，”、“201080068935.3，太赫兹相控阵列系统”；清华大学专利申请“201210393627.9，毫米波FMCW两单元相控阵测距测速单片雷达收发机”，上海安费诺亿的专利申请“201510347118.6，一种用于60GHz毫米波天线的悬置微带天线阵列及其天线”，浙江大学专利申请“201510590278.3，基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件及相控阵雷达”。这些专利文献虽然从局部的角度提出了一些很好的解决方案，但是没有真正提出如前所述的：短距离、微功耗、微体积、微成本的有源相控阵技术方案，无法应用到例如像手势识别的消费类信息化产品上，这就是现有技术的不足。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种相控阵识别方法，包括但不限于下列步骤及其组合：调整一个以上T/R组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位，以使所述发射毫米波所构成的聚焦方位扫描子场和/或全场的发射步骤。调整一个以上发送/接收(TransmitterandReceiver，以下简称：T/R)组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位的步骤。控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的接收步骤。基于所述一个以上被探测物体所反射的毫米波，计算所述一个以上被探测物体的探测数据的探测步骤。所述子场，由多个相邻的所述聚焦方位构成，所述全场，由相控阵阵列探测范围所覆盖的所有所述子场构成。由全部T/R组件及全部天线构成相控阵阵列的全阵，由部分T/R组件及部分天线构成相控阵阵列的子阵。所述探测数据包括但不限于：每个所述被探测物体的空间坐标、搜索时刻、速度、加速度和/或运动轨迹数据。所述发射毫米波的波长，被设置为0.1mm～100mm。所述发射毫米波的辐射功率被设置为小于或者等于10W。在前述技术方案的基础上，在本专利技术的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：包括信号处理系统。所述信号处理系统包括但不限于冯氏计算机子系统、非冯氏计算机子系统、神经网络子系统，和/或，人工智能子系统；和，所述调整一个以上T/R组件以及一个以上天线发射端发射毫米波相位，还包括但不限于：控制所述T/R组件的发射通道，使其依据设定，产生特定跳频序列的步骤。所述控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤还包括但不限于：控制所述T/R组件的接收通道，使其能够鉴别接收到的被探测物体所反射毫米波中的跳频序列的步骤。所述调整一个以上T/R组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位，还包括但不限于：控制所述T/R组件的发射通道，使其依据设定，产生特定脉冲宽度及其序列的步骤。所述控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤还包括但不限于：控制所述T/R组件的接收通道，使其能够鉴别接收到的被探测物体所反射毫米波中脉冲宽度及其序列的步骤。在前述技术方案的基础上，在本专利技术包含但不限于以下改进措施以及它们的组合：测量所述T/R组件及天线本身的运动数据的步骤；基于所述运动数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相控阵识别方法，其特征在于，包括：调整一个以上T/R组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位，以使所述发射毫米波所构成的聚焦方位扫描子场和/或全场的步骤；和/或，控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤；和/或，基于所述一个以上被探测物体所反射的毫米波，计算所述一个以上被探测物体的探测数据的步骤；所述发射毫米波的波长，被设置为0.1mm～100mm；和/或，所述发射毫米波的辐射功率被设置为小于或者等于10W。

【技术特征摘要】
1.一种相控阵识别方法，其特征在于，包括：调整一个以上T/R组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位，以使所述发射毫米波所构成的聚焦方位扫描子场和/或全场的步骤；和/或，控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤；和/或，基于所述一个以上被探测物体所反射的毫米波，计算所述一个以上被探测物体的探测数据的步骤；所述发射毫米波的波长，被设置为0.1mm～100mm；和/或，所述发射毫米波的辐射功率被设置为小于或者等于10W。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述调整一个以上T/R组件以及一个以上天线发射端发射毫米波相位，还包括：控制所述T/R组件的发射通道，使其依据设定，产生特定跳频序列的步骤；和/或，所述控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤还包括：控制所述T/R组件的接收通道，使其能够鉴别接收到的被探测物体所反射毫米波中的跳频序列的步骤；或者，所述调整一个以上T/R组件以及一个以上天线的发射端发射毫米波相位，还包括：控制所述T/R组件的发射通道，使其依据设定，产生特定脉冲宽度及其序列的步骤；和/或，所述控制一个以上T/R组件以及一个以上天线的接收端接收一个以上被探测物体反射所述发射毫米波的步骤还包括：控制所述T/R组件的接收通道，使其能够鉴别接收到的被探测物体所反射毫米波中脉冲宽度及其序列的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：还包括：测量所述T/R组件及天线本身的运动数据的步骤；和/或，基于所述运动数据计算所述探测数据存在的偏差，以获得矫正数据的步骤；和/或，检测所述T/R组件及天线本身的有效性，并标记有效或失效的步骤；和/或，跳过失效的所述T/R组件及天线，采用有效的所述T/R组件及天线的步骤；所述偏差包括所述空间坐标、速度和/或加速度。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：将所述子场和/或全场，用所述聚焦方位划分成彼此相连的区域的步骤，和依据设定的连续和/或间隔所述区域进行扫描的搜索步骤；和/或，依据所述探测数据，计算所述被探测物体的下一次探测子场的步骤，以及使用全阵和/或分阵扫描所述探测子场的跟踪步骤；所述探测数据包括所述被探测物体的空间坐标。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述发射毫米波，具体包括发射一个以上单脉冲毫米波，接收并计算所述一个以上单脉冲探测数据的步骤；和/或，计算所述一个以上单脉冲探测数据以获得优化凝视探测数据的凝视步骤；和/或，依据设定的过滤条件，对于所述探测数据进行过滤步骤；和/或，依据接收信号计算及输出飞行轨迹控制指令的步骤；和/或，识别、搜索、跟踪和评估拦截武器的步骤；计算及输出飞行轨迹控制指令的步骤；所述发射毫米波的波长小于或者等于金属物体的尺寸，或者，小于或者等于金属球的周长；所述过滤条件，包括所述探测子场的区间、所述被探测物体离天线的距离区间、所述被探测物体的大小尺寸区间、所述被探测物体的运动速度区间、所述被探测物体的属性区间或者它们之间任意组合。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算所述一个以上被探测物体的探测数据的步骤还包括：计算所述反射毫米波的强弱数值，依据设定的成像算法获得一幅探测图像的步骤；所述探测数据，基于最小所述聚焦方位，在全场中进行搜索所获得的全部所述被探测物体的一场探测数据；和/或，采用人工智能算法，对于所述一场探测数据采用优化计算的步骤。7.一种相控阵识别系统，由多个相控阵T/R组件、相控阵天线阵列和信号处理系统连接构成；其中：所述多个相控阵T/R组件和所述相控阵天线阵列连接；所述信号处理系统和多个相控阵T/R组件连接；所述多个相控阵T/R组件以及相控阵天线阵列被设置为：能够发射毫米波的波长或者能够接收被探测物体反射的波长为0.1mm～100mm；和/或，所述发射的毫米波的功率小于或者等于10W。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述相控阵T/R组件，至少包括发射信号产生单元、接收信号处理单元、移相单元、变极化单元和滤波单元；和/或，所述相控阵天线阵列，包括多个发射天线和接收天线，并按照包括一维直线、一维曲线、二维平面和/或二维曲面的方式排列；和/或，所述信号处理系统，至少包括冯氏计算机子系统、非冯氏计算机子系统、神经网络子系统，和/或，人工智能子系统；并被配置成按照设定的算法驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁贤根，
申请(专利权)人：丁贤根，
类型：发明
国别省市：江苏,32