信号处理装置、信号处理方法和信号接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种信号处理装置，由此可以进行相位检测并能通过少量天线元件提供高方位分辨率。提供一种信号处理装置，该信号处理装置设有：矩阵生成单元，用于通过将由包括多个接收天线的接收阵列天线所接收的接收信号的接收信号向量与接收信号向量的转置向量相乘来生成矩阵；以及估算单元，用于基于该矩阵来至少估算接收信号的相位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理装置、信号处理方法和信号接收装置
本公开涉及信号处理装置、信号处理方法和信号接收装置。
技术介绍
使用雷达代替相机或将雷达用于手势输入对用户界面的操作被认为是为了保护监控或护理时的隐私。用于这些目的的雷达系统必须配备检测由目标的呼吸、心跳、指尖等引起的微小运动的功能，因此，使用雷达回波信号的相位变化。此外，从易于安装的角度来看，用于这些目的的雷达系统需要具有小尺寸，并且还需要具有方位分辨率来将多个目标分类。为了减小雷达系统的尺寸，通过减少阵列天线的元件数量来缩短孔径的长度是有效的。孔径长度和方位分辨率彼此成比例。因此，在相关技术中，在专利文献1中公开了通过以相位连续的方式组合雷达回波信号的副本来虚拟扩展天线的元件数量。此外，在非专利文献1中公开了通过使用雷达回波信号的相关矩阵的Khatri-Rao乘积执行扩展阵列处理来虚拟扩展天线的元件数量，以补偿孔径长度。现有技术文献专利文献专利文献1：JP2013-217884A非专利文献非专利文献1：W.K.Ma,T.H.Hsien,andC.Y.Chi,“DOAestimationofquasi-stationarysignalswithlesssensorsthansourcesandunknownspatialnoisecovariance:AKhatri-Raosubspaceapproach”,IEEETrans.SignalProcess,vol.58,no.4,pp.2168-2180,April2010.
技术实现思路
技术问题鉴于上述情况，期望能够实现相关技术中的扩展阵列处理无法实现的相位检测，并且特别是在紧凑的雷达系统中利用少量天线元件实现增强方位分辨率。因此，本公开提供了一种新颖且改进的信号处理装置、信号处理方法和信号接收装置，其能够利用少量天线元件实现相位检测并实现增强方位分辨率。问题的解决方案根据本公开，提供了一种信号处理装置，包括：矩阵生成单元，其被配置为通过将接收信号的接收信号向量乘以接收信号向量的转置向量来生成矩阵，接收信号由包括多个接收天线的接收阵列天线接收；以及估算单元，其被配置为基于矩阵来至少估算接收信号的相位。另外，根据本公开，提供了一种信号处理方法，包括：通过将接收信号的接收信号向量乘以接收信号向量的转置向量来生成矩阵，接收信号由包括多个接收天线的接收阵列天线接收；并且基于矩阵来至少估算接收信号的相位。另外，根据本公开，提供了一种信号接收装置，包括：接收阵列天线，其包括以预定间隔排列的多个接收天线；矩阵生成单元，其被配置为通过将由接收阵列天线接收的接收信号的接收信号向量乘以接收信号向量的转置向量来生成矩阵；以及估算单元，其被配置为基于矩阵来至少估算接收信号的相位。专利技术的有益效果根据如上所述的本公开，提供了一种新颖且改进的信号处理装置、信号处理方法和信号接收装置，其能够实现相位检测并利用少量天线元件实现增强方位分辨率。注意，上述效果不一定是限制性的。利用或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任何一种效果或可以从本说明书中理解的其他效果。附图说明[图1]是示出为描述根据本公开的实施方式的第一实施例的雷达系统的示例性配置的示图。[图2]是示出为描述复平面上所示的雷达回波信号s的示图。[图3]是示出根据本实施方式的第一实施例的雷达系统1的操作例的流程图。[图4]是示出为描述根据本实施方式的第二实施例的雷达系统的示例性配置的示图。[图5]是示出为描述雷达系统的使用例的示图。[图6]是示出为描述雷达系统的使用例的示图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本公开的一个或多个优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略了对这些结构元件的重复解释。此外，将按照以下顺序给出描述。1、本公开的实施方式1.1、概述1.2、第一实施例1.3、第二实施例2、结束语<1、本公开的实施方式>[1.1、概述]描述了本公开的实施方式的概述，然后，详细描述了本公开的实施方式。如上所述，使用雷达代替相机或将雷达用于由手势输入对用户界面的操作被认为是为了保护监管或护理时的隐私。用于这些目的的雷达系统必须配备检测由目标的呼吸、心跳、指尖等引起的微小运动的功能，因此，使用雷达回波信号的相位变化。此外，从易于安装的角度来看，用于这些目的的雷达系统需要具有小尺寸，并且还需要具有方位分辨率来将多个目标分类。为了减小雷达系统的尺寸，通过减少阵列天线的元件数量来缩短孔径的长度是有效的。孔径长度和方位分辨率彼此成比例。因此，在相关技术中，在专利文献1中公开了通过以相位连续的方式组合雷达回波信号的副本来虚拟扩展天线的元件数量。此外，在非专利文献1中公开了通过使用来自雷达回波信号相关矩阵的Khatri-Rao乘积执行扩展阵列处理来虚拟扩展天线的元件数量，以补偿孔径长度。然而，专利文献1中公开的组合雷达回波信号的副本的方法需要调整两个数据的相位，以在组合时彼此一致。另外，在非专利文献1中公开的从接收信号的相关矩阵执行扩展阵列处理的方法中，包括在雷达回波信号中的相位信息完全丢失。因此，在需要根据雷达回波信号的相位变化检测目标的微小移动的情况下，该方法不能用于旨在在一个示例中监管或护理人或动物的雷达系统。因此，旨在监管或护理的雷达系统必须具有检测目标的微小移动的功能，优选地，在实现相位检测的同时，利用少量天线元件增强方位分辨率。因此，考虑到上述各点，构思本公开的人已经对以下技术进行了深入研究：能够实现通过相关技术中的扩展阵列处理无法实现的相位检测并且利用少量天线元件增强方位分辨率的技术。因此，构思本公开的人已经设计了能够实现相位检测并且利用少量天线元件增强方位分辨率的技术，如下所述。上面描述了本公开的实施方式的概述。然后，详细描述本公开的实施方式。[1.2、第一实施例](雷达系统的示例性配置)现在描述本公开的实施方式的第一实施例。图1是示出为描述根据本公开的实施方式的第一实施例的雷达系统的示例性配置的示图。下面参照图1描述根据本公开的实施方式的第一实施例的雷达系统的示例性配置。如图1所示，根据本公开的实施方式的第一实施例的雷达系统1包括：接收阵列天线10、发送天线20、接收处理单元30-1、30-2和30-3、发送处理单元40和信号处理装置100。发送天线20发送由发送处理单元40生成的雷达信号。包括接收天线10-1、10-2和10-3的接收阵列天线10，接收从发送天线20发送的雷达信号从目标反射回的雷达回波信号。接收天线10-1、10-2和10-3分别将接收到的雷达回波信号输出到接收处理单元30-1、30-2和30-3。在本示例中，接收阵列天线10具有三个元件，这三元件在元件之间以距离d等间距线性排列。在此处，在公式1中示出接收阵列天线10的模式向量(modevector)aRX。[数学公式1]在公式1中，是由接收阵列天线10的元件之间的距离d、雷达信号的波长λ和雷达回波信号的到达角θ确定的值，具体表示为以下公式2。接收阵列天线10的元件之间的距离d通常被设置为0.5个波长，每个波长对空间采样两次，以防止出现光栅波瓣。[数学公式2]接收处理单元30-1、30-2和30-3对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理装置，包括：矩阵生成单元，被配置为通过将接收信号的接收信号向量乘以所述接收信号向量的转置向量来生成矩阵，所述接收信号由包括多个接收天线的接收阵列天线接收；以及估算单元，被配置为基于所述矩阵来至少估算所述接收信号的相位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.21 JP 2016-1224381.一种信号处理装置，包括：矩阵生成单元，被配置为通过将接收信号的接收信号向量乘以所述接收信号向量的转置向量来生成矩阵，所述接收信号由包括多个接收天线的接收阵列天线接收；以及估算单元，被配置为基于所述矩阵来至少估算所述接收信号的相位。2.根据权利要求1所述的信号处理装置，还包括：第一向量生成单元，被配置为对所述矩阵执行运算来生成第一向量；以及第二向量生成单元，被配置为对所述第一向量的每个元素执行预定运算来生成第二向量，其中，所述估算单元使用所述第二向量至少估算所述接收信号的相位。3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，所述第一向量生成单元通过将所述矩阵的元素映射到与相位对应的位置来生成所述第一向量。4.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，所述第二向量生成单元通过将与所述第一向量的每个元素的振幅对应的值变换成平方根来生成所述第二向量。5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述估算单元还估算所述接收信号的到达方向和强度。6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述接收阵列天线具有排列为线形的L个元件，元件间距离为d(其中，L是2或更大的整数)。7.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，所述接收阵列天线包括第一接收阵列天线和第二接收阵列天线，所述第一接收阵列天线具有排列为...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭田幸生，川崎研一，山岸弘幸，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP