雷达设备和雷达设备控制方法技术

雷达设备和雷达设备控制方法。一种雷达设备，包括：发送器单元，其具有高频振荡单元和脉冲调幅单元，所述高频振荡单元的振荡频率是可变的，所述脉冲调幅单元用于根据第一控制脉冲信号对从所述高频振荡单元输出的发送高频信号的脉冲进行调幅；接收器单元，其具有门控单元，该门控单元用于根据第二控制脉冲信号来控制收到的高频信号的输入的导通／截止；以及，控制和信号处理单元，用于控制发送器单元和接收器单元，并且用于切换第一操作模式和第二操作模式，所述第一操作模式用于使得所述设备用作调频一连续波雷达，所述第二操作模式用于使得所述设备用作脉冲雷达。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达技术，更具体地，涉及一种适用于检测位于从远程到近程的大范围内的目标的有效技术。
技术介绍
使用雷达来操作管理汽车时，旨在观察例如道路上的障碍物和交通状况的毫米波雷达技术已受到关注。常规的FM-CW(调频—连续波)雷达系统可以检测从几米到一百几十米的距离范围内的目标，但是难以以同样的精度来检测极近程(例如大约10厘米)内的目标。同时，超短脉冲雷达系统可以以高精度检测从大约10厘米到十几米的距离范围内的目标，但是难以检测100米或以上距离范围内的目标。如上所述，FM-CW雷达和超短脉冲雷达是完全不同的雷达系统。因此，常规上需要两种不同的雷达以包括远程和近程的检测功能。在图1中例示了其中组合了两种雷达设备的远近程雷达300，作为本专利技术的参考技术。图1表示如下的示例其中，远程雷达302是常规技术的FM-CW雷达，近程雷达303是使用UWB(超宽频带)技术的脉冲雷达，由集成单元301组合来自这两个雷达的检测信号，并且向外输出覆盖了从远程到近程的检测结果。作为远程检测雷达，FM-CW雷达最为常用。非专利文献1公开了一种76GHz频带的RF频率的雷达，检测距离范围为4至120米。近程雷达主要在欧洲和美国得到了发展。例如，非专利文件文献2提出了一种RF频率为24GHz频带且距离为大约0.1至20米的UWB系统。上面的图1描述了通过简单地使用根据这些现有技术的这两种雷达来构成的覆盖了近程至远程的检测系统。这种系统的缺点在于，与以一个装置来实现检测系统的情况相比，其结构复杂，并且其成本昂贵。同时，专利文献1公开了一种雷达发送器/接收器，该雷达发送器/接收器用于利用FM脉冲雷达系统来检测远程目标，且用于利用FM-CW雷达系统来检测近程目标。然而，如上述非专利文献1和2所述，FM-CW雷达系统对于3至100米的远程是有效的，而脉冲雷达系统对于0.1至20米的近程是有效的。因此，专利文献1中公开的雷达发送器/接收器与本领域技术常识不一致。即，对于FM-CW雷达，如果检测距离很短(例如1米或更短)，则从发送和接收信号获得的差频(beat frequency)变得很低，从而难以精确地计算该频率。此外，难以区分在几十厘米的范围内接近的两个目标。例如，如果20厘米是需要区分的距离，那么调频偏差(frequencymodulation deviation)大约为750MHz。然而，很难制造对750MHz的频率偏差具有低调制失真的线性FM调制器，并且用于实现该FM调制的FM振荡器非常昂贵。此外，难以实现专利文献1所要求保护的、以短脉冲进行高速FM切换的FM调制器，并且其雷达系统和结构与根据本专利技术的能够以调幅来实现脉冲雷达模式的系统不同。“Fujimoto and Ida，“Millimeter Wave Car-MountedRadar System”，NEC Technical Journal Vol.54，No.7/2001”，July，25，2001Andre zander VolkswagenAG et al.，“A MultifunctionalAutomotive Short Range Radar System”，，<URLhttp//www.smart-microwave-sensors.de/GRS_2000_Multifunctional_Short_Range_Systems.pdf> 日本专利申请特开No.11-258340
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种雷达设备，该雷达设备能够以低成本用一个装置来检测从远程到近程的大范围内的目标。本专利技术的第一方面提供了一种雷达设备，其包括发送器单元，其具有高频振荡单元和脉冲调幅单元，所述高频振荡单元的振荡频率是可变的，所述脉冲调幅单元用于根据第一控制脉冲信号对从所述高频振荡单元输出的传输高频信号的脉冲进行调幅；接收器单元，其具有门控单元，该门控单元用于根据第二控制脉冲信号来导通和截止接收到的高频信号的输入；以及控制单元，其用于控制所述发送器单元和所述接收器单元，并且用于在第一操作模式和第二操作模式之间进行切换，所述第一操作模式用于使得所述设备用作FM-CW雷达，所述第二操作模式用于使得所述设备用作脉冲雷达。本专利技术的第二方面提供了一种雷达设备的控制方法，所述雷达设备用于通过检测从目标反射的由发送器单元发射的传输高频波来检测目标，该方法包括如下步骤在第一操作模式和第二操作模式之间进行切换来检测目标，所述第一操作模式用于调频并发射所述传输高频波，所述第二操作模式用于调幅并发射所述传输高频波。根据本专利技术，可以仅以一个雷达来实现常规上需要远程雷达和近程雷达两个雷达的远近程雷达。因此，与使用三个装置的结构(远程雷达和近程雷达，它们由一个或更多个集成装置来管理)相比，尺寸和成本减小为三分之一。结果，可以提供低成本的能够检测从远程到近程的大范围内的目标的雷达设备，并且具有显著拓宽雷达设备的使用范围的效果。附图说明图1是表示作为本专利技术参考技术的远近程雷达设备的结构的框图；图2是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的结构的框图；图3是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的发送器单元在FM-CW雷达模式中的操作的图；图4是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的接收器单元在FM-CW雷达模式中的操作的图；图5是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的发送器单元在脉冲雷达模式中的操作的图；图6是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的接收器单元在脉冲雷达模式中的操作的图；图7是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的变型例的框图；图8是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的发送器单元和接收器单元在脉冲雷达模式中的操作的变型例的图；图9是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的接收器单元在脉冲雷达模式中的操作的变型例的图；图10是例示安装在根据本专利技术优选实施例的雷达设备中的信号处理软件的结构的框图；图11是例示安装在根据本专利技术优选实施例的雷达设备中的控制软件的结构的另一变型例的框图；图12是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的变型例的原理示意图；图13是例示根据本专利技术优选实施例的雷达设备的变型例的原理示意图；以及图14是例示用于对根据本专利技术优选实施例的雷达设备中的操作模式进行切换的时分方法的原理示意图。具体实施例方式以下参照附图对根据本专利技术的优选实施例进行详细说明。图2是例示了根据本专利技术优选实施例的雷达设备的结构的框图。图3至6是例示该雷达设备的操作的示意图。根据本优选实施例的雷达设备包括发送器单元，其具有发送器高频FM调制振荡器13、发送器高频ASK切换电路14、短脉冲发生电路12、以及发送器天线15；接收器单元，其具有接收天线16、接收器高频门控电路17、第一混频器(mixer)18(第一频率转换器)、短脉冲发生电路19、可编程延迟电路20、带通滤波器21(第一带通滤波器)、第二混频器22(第二频率转换器)、以及差频带带通滤波器23(第二带通滤波器)；以及控制和信号处理单元11，用于控制整个设备。发送器单元的发送器高频FM调制振荡器13例如由其振荡频率从频率f0随输入控制电压而变化的VCO(压控振荡器)等构成，用于调频以输出其频率随着从控制和信号处理单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达设备，包括：发送器单元，其具有高频振荡单元和脉冲调幅单元，所述高频振荡单元的振荡频率是可变的，所述脉冲调幅单元用于根据第一控制脉冲信号对从所述高频振荡单元输出的传输高频信号的脉冲进行调幅；接收器单元，其具有门控单元， 该门控单元用于根据第二控制脉冲信号来导通和截止收到的高频信号的输入；以及控制单元，用于控制所述发送器单元和所述接收器单元，并且用于在第一操作模式和第二操作模式之间进行切换，所述第一操作模式用于使所述设备用作调频－连续波雷达，所述第二 操作模式用于使所述设备用作脉冲雷达。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洞井义和，石井聪，八塚弘之，岛伸和，一津屋正树，
申请(专利权)人：富士通株式会社，富士通天株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]