用于估计到达信号数的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于估计到达信号数的设备和方法。在对应于指示多个信道间相互关系的相关矩阵的特征值中，确定最大特征值作为参考特征值λ↓［１］，所述多个信道接收来自反射雷达波的物体的入射雷达波。计算每个特征值λ↓［２］至λ↓［Ｎ］对参考特征值λ↓［１］的比值Ｒλ↓［ｉ］（＝１０ｌｏｇ↓［１０］（λ↓［ｉ］／λ↓［１］））。在参考特征值λ↓［１］和其特征值比值Ｒλ↓［ｉ］大于噪声阈值ＴＨ的特征值λ↓［２］至λ↓［Ｎ］中，识别特征值作为信号空间中的特征值。其特征值比值Ｒλ↓［ｉ］等于或小于噪声阈值ＴＨ的特征值被识别作为噪声空间中的特征值。将被识别作为信号空间中的特征值的特征值数计数为到达信号数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达设备，具体地说，涉及这样的雷达设备，该雷达设备 使用多个信道从物体接收包含反射雷达波的入射波并且基于指示接收信道间的 接收信号的相互关系的相关矩阵来估计到达信号数(即估计不同反射波的数 目)。
技术介绍
通常，下面的雷达设备是已知的。该雷达设备使用由多个，部件配置的 阵列天线，以及估计同时到达该阵列天线的多个无线电波的到达方向(DOA)。作为一种估计无线电波的DOA的方法，已知的是多信号分类(MUSIC) 方法、经由旋转恒定技术方法对信号参数的估计(ESPRIT)等等。在这些方法 中，基于指示由每个天线部件(还被称为信道)所接收的接收信号间的相关关 系的相关矩阵，产生方向谱。ilil被扫描的方向谱，来实施高5^,率估计。下面将描m MUSIC方法的和M。 M3i所谓的线性阵列来形成阵列天线， 在所谓的线性阵列中，N ^h^部件(N为2或大于2的整数)被等间距;NM 齐。首先，由等式(1)表达的接收向量X(k)被配置用于^样时间KAT经由 阵列織采集的采样数据X!(k)、 X2(k)至XN(k)的片段(AT为采样间隔，以及k 为自然数)。接下来，依照等式(2)使用接收向量X(k)来确定N行和N列的自相关矩阵Rx^这里，T是向量转置。H是复共轭转置。X(k) = {Xl(k)， x2(k)，.. .,XN(k)}T 等式(l)Rxx=X(k)XH(k) 等式(2)接下来，确定自相关矩阵Rxx中的特征值^至A^ (其中、A^……AN)。 从大于预先设定的噪声阈值TH的特征值个数来估计到达信号的数量L (<N)。 此外，计算对应于特征值^至A^的特征向量A至eN。然后，由对应于(N-L)个特征值的特征向量组成的噪声特征值向量EN0 由等式G)限定，所述(N-L)等于或小于噪声阈值TH。使用关于方向e表示 的阵列天线的复响应a(e)来确定由等式(4)表示的性能函数PMu(e)。Eno= {eL+i,eL+2,……,eN〉 等式(3)膨,当e匹配入射雷达波的doa时，从性能函数PMu(e)获得的方向谱(称为"MUSIC谱")分叉并形戯峰。因此，通过搜索MUSIC谱中的峰(也就是， 零点)，可以确定DOA的估计值et至9L。如上所述，在MUSIC方法中(同样在ESPRIT方法中)，在计算DOA的 过程期间，需要精确估计到达信号的数目L。因此，重要的是，适当地设置噪 声阈值TH。噪声可以由各种因素引起。例如，在日本专利特开公开物No.200647282 中提出了下面设备。该设备关注于噪声强度随频率改变。该设备基于节拍信号 的频率设定不同噪声阈值TH (也就是，距离物体等的距离)。当可以确保多个快照(snapshot)时，基于最大似然方法的Akaike信息标 准(AIC)、最小描述长度(MDL)等等是已知的。特征值^至U与接收长度具有相关性。因此，通过强无线电波等的接收， 与信号元素和噪声元素无关地，可以增强整体接收强度。在这种情况中，如图7 中所示，基于噪声元素的特征值变得大于噪声阈值TH。因此，错误地将特征值 确定为信号元素的那些，导致对到达信号数的估计值增加。特别地，己知的是，譬如这种状态发生在车辆一安装的雷达设备等上，该 设备被用在包括来自道路等的大量混乱干扰的环境中(也就是，i!31反射产生 的不必要的无线电波)。在不能确保足够数量的快照时及在必须实时使用AIC或 MDL实舰方向的检测时，对到达信号数量的估计精度明显斷氐。尤其是，如同频率调制的连续波(FMCW)雷达的情况，在单个测量瞬间一次仅仅可以获得单个物体的一个快照(在节拍信号的频率谱中仅仅有一个频 率峰)时，则在短时期内不能确保大量快照。
技术实现思路
为了解决战问题，实现了本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种即使在多 个决照小的时候也能高精度地估计到达信号数的方法，以及一种使用到达信号 数估计方法的雷达设备。在为了实现上述目的而作出的本专利技术的方法中，基于相关矩阵确定对应于 指示多个信道间的相互关系的自相关矩阵的特征值，所述多个信道从反射雷达 波的物体接收入射雷达波(即，反射波)。在确定的特征值中选择最大特征值作 为参考特征值。将具有大于预定阈值的参考特征值的比率的(在许多特征值中 的)这些特征值识别为信号空间的特征值，以及比率等于或小于阈值的特征值 被识别为噪声空间中的特征值。被确定为{言号空间的特征值的数量为到达{言号 的数量。在本专利技术的用于估计到达信号数的方法中，{顿对参考特征值的比值(即 相对大小)作出识别。因此，即使决照数小时或整体接收强度增加时，也可以精确地识别特征值，进而可以精确地f古计到达〗言号数L。接下来，在本专利技术的雷达设备中，发射及接收装置具有发射雷达波和从反 射雷达波的物体接收入射的雷达波的多个信道。基于从每个信道获得的接收信 号，矩阵产生装置产生指示信道间相互关系的相关矩阵。特征值计算装置计算 对应于由矩阵产生装置产生的相关矩阵的特征值。然后，在确定的特征值中选择最大特征值作为参考特征值，用于估计到达 信号数的装置在对参考特征值的比值大于预定阈值的特征值中识别特征值作为 信号空间中的特征值，以及识别其比值等于或小于阈值的特征值作为噪声空间 中的特征值。被识别作为信号空间中的特征值的特征微为至哒的信号数。基于到达信号数和由用于估计到达信号数的装置所识别的噪声空间中的特征值，方向估计装置估计^h引入雷达波的到达方向。换言之，本专利技术的雷达设备使用用于估计到达信号数的方法，并且肖,实 现与该方法一样的效果。再者，该雷达设备可以增强入射雷达波的到达方向的估计精度。已知的是，在j細特征值估计弓l入雷达波的至哒方向时，可检观啲到达信 号的最大数比信道数小一。因此，使用下面条件，用于估计引入雷达波的装置 优选限制到达信号数至引入雷达波的最大数。在对参考特征值的比值大于阈值 的特征值的数超过所设定的到达信号数时，该装置限制该数量至小于信道数的 数值。在本专利技术的雷达设备中，在M^I寸和接收装置的发射和接收的雷达波为 频率调制连续波时，矩阵产生，ttit地为每个信道从接收信号中确定节拍信 号，进而产生用于每个频率的相关矩阵，在该每个频率处节拍信号的频率谱形 戯峰。在这种情况中，节拍信号的频率谱形成尖峰处的频率il^存在一个明显的物体，该物体具有由该频率所确定的距离和相对速度。因此，不管在噪声空间 中的参考特征值(换言之，不管到达信号数为零)，使用这个频率可以阻止到达 信号数被确定。换言之，参考特征值显然为信号空间的特征值。结果，可以提 高检测结果的可靠性。附图说明图1是雷达设备的整体结构的框图2是测量处理细节的流程图3是方向估计处理细节的流程图4是到达信号数估计处理细节的流程图5至6为显示将该雷达设备与常规设备相比较的试验结果的图表；以及图7是在常规设备中出现的问题的说明图。具体实施例方式参考附图将描述本专利技术的实施例。图1是应用本专利技术的雷达设备2的整体结构的框图。 雷达设备2被安装在车辆上。该雷达设备2被配置为用于车辆的物体识别 设备中的一部分，其识别存在于 前方的物体。如图1中所示，雷达设备2包括数模(D/A)转换器10、压控振荡器(VCO)14、分配器16和，天线18。根据调制指令C， D/A转换器10产生三角波调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计到达信号数的方法，其中该方法产生指示多个信道间的相互关系的相关矩阵以及基于该相关矩阵估计到达信号数，所述多个信道接收来自反射雷达波的物体的入射雷达波，该方法包括：　计算对应于相关矩阵的特征值；　从计算的特征值中选择参考特征值；　在计算的特征值中，识别其对参考特征值的比值大于预定阈值的特征值；和　设定识别的特征值数作为到达信号数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿部好浩，清水耕司，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]