雷达系统及其控制方法技术方案

本申请公开了雷达系统及其控制方法。所述雷达系统包括：方向及姿态检测模块，用于获得雷达系统的运动向量信息，控制模块根据所述运动向量信息判断运动方向，以及根据运动方向选择相关联的前端模块，数字信号处理模块选择性地对选定的前端模块的中频模拟信号进行信号处理以计算出物体的位置。该雷达系统可以共用数字信号处理模块，以降低成本和提高系统资源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达技术，更具体地涉及雷达系统及其控制方法。
技术介绍
雷达是利用电磁波探测物理的电子设备。在工作时，雷达发射射频信号，以及检测从物体上反射的回波，从而可以判断物体的距离等信息。随着智能设备的发展，小型雷达在民用领域的应用越来越广泛。毫米波雷达系统有响应快，精度高，全天候工作，灵活性高等特点，已经广泛的应用于障碍规避、探测、智能巡航等领域。例如，车载雷达已经广泛地用于各种车辆，用于提醒障碍物的距离。雷达系统的控制范围受到天线辐射范围的限制。对于单个发射天线和接收天线组成的前端，只能探测一定空间范围内的物体。多前端的雷达系统将多个发射天线和接收天线组成一维或二维天线阵列，从而可以扩大探测范围和提高探测精度，甚至可以实现360度全方位探测。然而，多前端的雷达系统需要同时处理多路的射频回波信号，导致数字处理系统电路的成本大大增加。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种雷达系统及其控制方法，其中根据系统的运动方向和姿态动态选择前端模块的中频信号进行信号处理，从而可以达到多个雷达射频模块共用数字信号处理模块，以降低成本和提高系统资源利用率。根据本专利技术的一方面，提供一种雷达系统，包括：方向及姿态检测模块，用于获得雷达系统的运动向量信息；多个发射天线，用于在施加激励电信号时发射射频信号；多个接收天线，用于接收从物体反射的电磁波以获得射频回波信号；多个前端模块，所述多个前端模块与所述多个发射天线中的相应发射天线和所述多个接收天线中的相应接收天线电连接，用于根据射频回波信号产生中频模拟信号；模数转换器，与所述前端模块连接，将所述中频模拟信号转换成中频数字信号；数字信号处理模块，与所述模数转换器连接，用于对中频数字信号进行信号处理，以及产生用于表征检测结果的检测数字信号，所述检测数字信号包含物体的位置、速度、角度中的至少一种信息；以及控制模块，与所述数字信号处理模块和所述方向及姿态检测模块相连接，根据所述运动向量信息判断运动方向，以及根据运动方向选择相关联的前端模块，使得所述数字信号处理模块选择性地对选定的前端模块的中频模拟信号进行信号处理。优选地，所述控制模块建立所述运动向量信息与所述多个前端的映射关系。优选地，所述映射关系包括所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围与所述运动向量信息中的运动方向相一致。优选地，在相同的参考系中安装所述多个发射天线和所述多个接收天线以获得各自的探测范围，以及定义所述运动向量。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围部分重叠以提供稳定的切换。优选地，所述控制模块在工作开始之前校准所述映射关系。优选地，所述方向及姿态检测模块为选自惯性测量装置、全球导航卫星系统、惯性导航系统中的至少一种。优选地，所述方向及姿态检测模块采用组合导航算法以获得运动向量信息，并且传送至所述控制模块。优选地，所述多个前端模块分别包括：射频模块，用于产生所述激励电信号，以及根据所述射频回波信号产生所述中频模拟信号。优选地，所述数字信号处理模块执行以下信息处理中的至少一种：重采样、参数估计、自适应滤波、恒虚警处理、脉冲压缩、自适应波束形成、旁瓣对消和快速傅里叶变换。优选地，所述数字信号处理模块为专用数字信号处理芯片，或者采用通用处理器芯片实现数字信号处理芯片的功能。优选地，所述通用处理器芯片包括选自用现场可编程门阵列、微控制单元、专用集成电路、应用控制器中的至少一种。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线中的至少一些天线是由多个天线单元排列组成的天线阵列。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线中的至少一些天线沿不同方向安装在预定的探测平面内，以实现二维方向的探测。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线中的至少另一些天线安装与所述探测平面成夹角的不同方向上，以实现三维方向的探测。优选地，在所述雷达系统探测到运动方向上的物体时，所述检测数字信号用于改变运动方向以进行障碍规避。优选地，还包括传输线，用于将所述多个前端模块与所述多个发射天线中的相应发射天线和所述多个接收天线中的相应接收天线电连接。根据本专利技术的另一方面，提供一种雷达系统的控制方法，所述雷达系统包括多个发射天线、多个接收天线以及多个前端模块，所述多个前端模块用于向所述多个发射天线提供激励电信号，以及从所述多个接收天线获得射频回波信号，所述方法包括：在雷达系统中建立多个前端模块与运动向量的映射关系；检测雷达系统的运动及姿态以获得运动向量信息；根据运动向量信息选择与之关联的至少一个前端模块，以获得探测信号；以及针对选定的至少一个前端模块进行信号处理，在获得在运动方向上的物体信息。优选地，所述映射关系包括所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围与所述运动向量信息中的运动方向相一致。优选地，建立映射关系的步骤包括：在相同的参考系中安装所述多个发射天线和所述多个接收天线以获得各自的探测范围，以及定义所述运动向量。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围部分重叠以提供稳定的切换。优选地，在工作开始之前校准所述映射关系。优选地，采用组合导航算法以获得运动向量信息。优选地，所述信号处理包括以下信息处理中的至少一种：重采样、参数估计、自适应滤波、恒虚警处理、脉冲压缩、自适应波束形成、旁瓣对消和快速傅里叶变换。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线中的至少一些天线沿不同方向安装在预定的探测平面内，以实现二维方向的探测。优选地，所述多个发射天线和所述多个接收天线中的至少另一些天线安装与所述探测平面成夹角的不同方向上，以实现三维方向的探测。优选地，在探测到运动方向上的物体时，所述探测信号用于改变运动方向以进行障碍规避。在该实施例的雷达系统中，方向及姿态检测模块获得系统的运动矢量信息，数字信号处理模块和控制模块进一步处理选定的前端模块的探测信号。数字信号处理模块和控制模块仅仅需要处理一部分前端模块的探测信号，因此该信号处理方式避免了并行处理对数字信号处理模块的性能要求。即使采用公共的数字信号处理模块和控制模块，也可以满足控制信号处理的实时性要求。在该实施例的雷达系统中，多前端的雷达系统选择性地处理单路中频信号，各个前端模块不需要设置各自的数字信号处理模块，而是可以共用数字信号处理模块，以降低成本和提高系统资源利用率，提高了系统的集成度。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，图1示出根据现有技术的雷达系统的前端模块的示意性框图；图2示出根据现有技术的雷达系统的示意性框图；图3示出根据本专利技术实施例的雷达系统的前端模块的示意性框图；图4示出根据本专利技术实施例的雷达系统的示意性框图；图5示出根据本专利技术实施例的雷达系统的参考平面和角度范围；图6示出根据本专利技术实施例的雷达系统的角度范围与前端模块的映射关系的实例；图7示出根据本专利技术实施例的雷达系统中物体的运动向量与探测范围的关系示意图；图8示出根据本专利技术实施例的雷达系统控制方法的流程图；以及图9示出安装有根据本专利技术实施例的雷达系统的智能设备的实例的立体透视图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达系统，包括：方向及姿态检测模块，用于获得雷达系统的运动向量信息；多个发射天线，用于在施加激励电信号时发射射频信号；多个接收天线，用于接收从物体反射的电磁波以获得射频回波信号；多个前端模块，所述多个前端模块与所述多个发射天线中的相应发射天线和所述多个接收天线中的相应接收天线电连接，用于根据射频回波信号产生中频模拟信号；模数转换器，与所述前端模块连接，将所述中频模拟信号转换成中频数字信号；数字信号处理模块，与所述模数转换器连接，用于对中频数字信号进行信号处理，以及产生用于表征检测结果的检测数字信号，所述检测数字信号包含物体的位置、速度、角度中的至少一种信息；以及控制模块，与所述数字信号处理模块和所述方向及姿态检测模块相连接，根据所述运动向量信息判断运动方向，以及根据运动方向选择相关联的前端模块，使得所述数字信号处理模块选择性地对选定的前端模块的中频模拟信号进行信号处理。

【技术特征摘要】
1.一种雷达系统，包括：方向及姿态检测模块，用于获得雷达系统的运动向量信息；多个发射天线，用于在施加激励电信号时发射射频信号；多个接收天线，用于接收从物体反射的电磁波以获得射频回波信号；多个前端模块，所述多个前端模块与所述多个发射天线中的相应发射天线和所述多个接收天线中的相应接收天线电连接，用于根据射频回波信号产生中频模拟信号；模数转换器，与所述前端模块连接，将所述中频模拟信号转换成中频数字信号；数字信号处理模块，与所述模数转换器连接，用于对中频数字信号进行信号处理，以及产生用于表征检测结果的检测数字信号，所述检测数字信号包含物体的位置、速度、角度中的至少一种信息；以及控制模块，与所述数字信号处理模块和所述方向及姿态检测模块相连接，根据所述运动向量信息判断运动方向，以及根据运动方向选择相关联的前端模块，使得所述数字信号处理模块选择性地对选定的前端模块的中频模拟信号进行信号处理。2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述控制模块建立所述运动向量信息与所述多个前端的映射关系。3.根据权利要求2所述的雷达系统，其中，所述映射关系包括所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围与所述运动向量信息中的运动方向相一致。4.根据权利要求3所述的雷达系统，其中，在相同的参考系中安装所述多个发射天线和所述多个接收天线以获得各自的探测范围，以及定义所述运动向量。5.根据权利要求3所述的雷达系统，其中，所述多个发射天线和所述多个接收天线的探测范围部分重叠以提供稳定的切换。6.根据权利要求2所述的雷达系统，其中，所述控制模块在工作开始之前校准所述映射关系。7.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述方向及姿态检测模块为选自惯性测量装置、全球导航卫星系统、惯性导航系统中的至少一种。8.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述方向及姿态检测模块采用组合导航算法以获得运动向量信息，并且传送至所述控制模块。9.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述多个前端模块分别包括：射频模块，用于产生所述激励电信号，以及根据所述射频回波信号产生所述中频模拟信号。10.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述数字信号处理模块执行以下信息处理中的至少一种：重采样、参数估计、自适应滤波、恒虚警处理、脉冲压缩、自适应波束形成、旁瓣对消和快速傅里叶变换。11.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述数字信号处理模块为专用数字信号处理芯片，或者采用通用处理器芯片实现数字信号处理芯片的功能。12.根据权利要求11所述的雷达系统，其中，所述通用处理器芯片包括选自用现场可编程门阵列、微控制单元、专用集成电路、应用控制器中的至少一种。13.根据权利要求1所述的雷达系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王典，陈嘉澍，
申请(专利权)人：加特兰微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31