本申请实施例公开了一种4D雷达的天线阵列、数据探测方法及4D雷达，属于雷达技术领域。所述天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列为稀疏相控阵列，所述接收天线阵列为稀疏MIMO阵列；所述发射天线阵列包括多个第一天线，所述接收天线阵列包括多个第二天线，所述多个第一天线的探测方向为第一方向，所述多个第二天线的探测方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。本申请实施例在减少天线数量的同时能够保证雷达的角分辨率，而且还能够提高雷达探测的性能。能。能。
【技术实现步骤摘要】
4D雷达的天线阵列、数据探测方法及4D雷达
[0001]本申请实施例涉及雷达
，特别涉及一种4D雷达的天线阵列、数据探测方法及4D雷达。
技术介绍
[0002]随着科学技术的发展，雷达探测技术一直朝着高分辨率的方向发展，该高分辨率是指雷达的角分辨率较高。由于雷达的角分辨率与雷达的天线数量相关，雷达的天线数量越多，雷达的角分辨率也会越高，但是，在天线均匀分布的雷达中，由于雷达的天线面板的尺寸有限，因此，通过增加天线数量来提高角分辨率的方法已经遇到了较大的瓶颈，而且，较多的天线数量会使数据量大幅提升，对雷达的处理能力和资源消耗也是巨大的负担。
技术实现思路
[0003]本申请实施例提供了一种4D雷达的天线阵列、数据探测方法及4D雷达，可以解决相关技术的问题。所述技术方案如下：
[0004]一方面，提供了一种4D雷达的天线阵列，所述天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列为稀疏相控阵列，所述接收天线阵列为稀疏多输入多输出MIMO阵列；
[0005]所述发射天线阵列包括多个第一天线，所述接收天线阵列包括多个第二天线，所述多个第一天线的探测方向为第一方向，所述多个第二天线的探测方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
[0006]可选地，所述多个第一天线非等间距排布，所述多个第二天线非等间距排布。
[0007]可选地，所述多个第一天线中任意相邻两个天线之间的间距大于或等于半波长，所述多个第二天线中任意相邻两个天线之间的间距大于或等于所述半波长。<br/>[0008]可选地，所述多个第一天线沿所述第一方向呈一排分布，所述多个第二天线沿所述第二方向呈一排分布。
[0009]可选地，所述第一方向和所述第二方向中的一者为水平方向，另一者为俯仰方向。
[0010]另一方面，提供了一种数据探测方法，应用于4D雷达中，所述4D雷达具有上述所述的天线阵列，所述方法包括：
[0011]获取多组相位，所述多组相位与多个探测角度一一对应，每组相位包括多个相位，所述多个相位与所述多个第一天线一一对应，所述探测角度为电磁波的中心方向与所述第二方向之间的夹角；
[0012]基于所述多组相位，在多个时刻分别通过所述发射天线阵列的各个第一天线发射第一电磁波信号，所述多个时刻与所述多组相位一一对应；
[0013]通过所述接收天线阵列中的各个第二天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号，所述第二电磁波信号为所述各个第一天线在同一时刻发射的第一电磁波信号进行波束合成后得到的电磁波信号，所述第二电磁波信号在所述第一方向的波束宽度小于所述
第一电磁波信号在所述第一方向的波束宽度；
[0014]基于发射的各个第一电磁波信号和接收的各个回波信号，确定位于各个探测角度的目标对象的探测数据，所述探测数据包括四个维度的数据。
[0015]可选地，所述通过所述接收天线阵列中的各个第二天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号，包括：
[0016]确定所述接收天线阵列构成的虚拟天线阵列；
[0017]通过所述虚拟天线阵列中的各个虚拟天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号。
[0018]可选地，所述四个维度的数据包括所述目标对象与所述雷达之间的距离、所述目标对象相对于所述雷达的速度、所述目标对象与所述雷达在所述第一方向的相对角度，以及所述目标对象与所述雷达在所述第二方向的相对角度。
[0019]可选地，所述多个探测角度包括目标探测角度，所述目标探测角度对应所述多个时刻中的目标时刻；
[0020]所述基于发射的各个第一电磁波信号和接收的各个回波信号，确定位于各个探测角度的目标对象的探测数据，包括：
[0021]确定各个目标回波信号的接收时间、多普勒频率和相位，所述目标回波信号为所述发射天线阵列在所述目标时刻发射的各个第一电磁波信号所合成的第二电磁波信号的回波信号；
[0022]基于所述目标时刻和所述各个目标回波信号的接收时间，确定位于所述目标探测角度的目标对象与所述雷达之间的距离；
[0023]基于所述各个目标回波信号的多普勒频率，确定位于所述目标探测角度的目标对象相对于所述雷达的速度；
[0024]基于所述各个目标回波信号的相位和所述接收天线阵列的工作中心频率对应的波长，确定位于所述目标探测角度的目标对象与所述雷达在所述第二方向的相对角度。
[0025]另一方面，提供了一种4D雷达，所述4D雷达包括发射机、接收机、处理单元以及上述的天线阵列；
[0026]所述发射机用于向所述发射天线阵列传输第一射频电信号；
[0027]所述发射天线阵列用于将所述第一射频电信号转换为第一电磁波信号，并基于多组相位在多个时刻分别发射所述第一电磁波信号，所述多组相位、所述多个时刻与多个探测角度一一对应，每组相位包括多个相位，所述多个相位与所述多个第一天线一一对应，所述探测角度为电磁波的中心方向与所述第二方向之间的夹角；
[0028]所述接收天线阵列用于接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号，并将接收到的回波信号转换为对应的第二射频电信号后传输给所述接收机，所述第二电磁波信号为所述各个第一天线在同一时刻发射的第一电磁波信号进行波束合成后得到的电磁波信号，所述第二电磁波信号在所述第一方向的波束宽度小于所述第一电磁波信号在所述第一方向的波束宽度；
[0029]所述接收机用于将所述接收天线阵列传输的第二射频电信号转换为对应的数字信号后传输给所述处理单元；
[0030]所述处理单元用于基于所述多个时刻和所述接收机传输的数字信号，确定位于各
个探测角度的目标对象的探测数据，所述探测数据包括四个维度的数据。
[0031]可选地，所述四个维度的数据包括所述目标对象与所述雷达之间的距离、所述目标对象相对于所述雷达的速度、所述目标对象与所述雷达在所述第一方向的相对角度，以及所述目标对象与所述雷达在所述第二方向的相对角度。
[0032]另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述数据探测方法的步骤。
[0033]另一方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述所述的数据探测方法的步骤。
[0034]本申请实施例提供的技术方案至少可以带来以下有益效果：
[0035]由于本申请实施例中的发射天线阵列为稀疏相控阵列，接收天线阵列为稀疏MIMO阵列，稀疏阵列中天线之间的间距并不相等，所以本申请实施例在减少天线数量的同时能够保证雷达的角分辨率。同时，较少的天线数量也会降低数据量，进而降低对雷达的处理能力和资源消耗。而且，因相控阵列技术的固有性能，能够提高雷达探测的性能。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种4D雷达的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列为稀疏相控阵列，所述接收天线阵列为稀疏多输入多输出MIMO阵列；所述发射天线阵列包括多个第一天线，所述接收天线阵列包括多个第二天线，所述多个第一天线的探测方向为第一方向，所述多个第二天线的探测方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。2.如权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述多个第一天线非等间距排布，所述多个第二天线非等间距排布。3.如权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述多个第一天线中任意相邻两个天线之间的间距大于或等于半波长，所述多个第二天线中任意相邻两个天线之间的间距大于或等于所述半波长。4.如权利要求1
‑
3任一所述的天线阵列，其特征在于，所述多个第一天线沿所述第一方向呈一排分布，所述多个第二天线沿所述第二方向呈一排分布。5.如权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向中的一者为水平方向，另一者为俯仰方向。6.一种数据探测方法，其特征在于，应用于4D雷达中，所述4D雷达具有权利要求1
‑
5任一所述的天线阵列，所述方法包括：获取多组相位，所述多组相位与多个探测角度一一对应，每组相位包括多个相位，所述多个相位与所述多个第一天线一一对应，所述探测角度为电磁波的中心方向与所述第二方向之间的夹角；基于所述多组相位，在多个时刻分别通过所述发射天线阵列中的各个第一天线发射第一电磁波信号，所述多个时刻与所述多组相位一一对应；通过所述接收天线阵列中的各个第二天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号，所述第二电磁波信号为所述各个第一天线在同一时刻发射的第一电磁波信号进行波束合成后得到的电磁波信号，所述第二电磁波信号在所述第一方向的波束宽度小于所述第一电磁波信号在所述第一方向的波束宽度；基于发射的各个第一电磁波信号和接收的各个回波信号，确定位于各个探测角度的目标对象的探测数据，所述探测数据包括四个维度的数据。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过所述接收天线阵列中的各个第二天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号，包括：确定所述接收天线阵列构成的虚拟天线阵列；通过所述虚拟天线阵列中的各个虚拟天线接收各个时刻的第二电磁波信号的回波信号。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述四个维度的数据包括所述目标对象与所述雷达之间的距离、所述目标对象相对于所述雷达的速度、所述目...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷之韬，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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