安防雷达制造技术

传统雷达伴有信号处理时间非常长的问题。本发明专利技术的安防雷达包括：信号向量形成单元，用于基于从对象反射的、并通过平板阵列天线接收的波形成信号向量；子矩阵形成单元，用于基于所述信号向量形成子矩阵；正则矩阵运算单元，用于所述子矩阵计算正则矩阵；本征值分解单元，用于计算所述正则矩阵的本征值；以及角度计算单元，用于所述本征值计算所述对象所存在的角度。

Security radar

Conventional radar has a very long signal processing time. The security of the present invention includes a radar signal vector forming unit for signal vector formed by plate wave receiving antenna array is reflected from an object, and based on the sub matrix; forming unit for forming the sub matrix based on vector signal; regular matrix arithmetic unit used in the sub matrix calculation of regular matrix eigenvalue; the decomposition unit for calculating the regular matrix eigenvalue calculation unit; and an angle for the eigenvalues are computed for the object point.

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】传统雷达伴有信号处理时间非常长的问题。本专利技术的安防雷达包括：信号向量形成单元，用于基于从对象反射的、并通过平板阵列天线接收的波形成信号向量；子矩阵形成单元，用于基于所述信号向量形成子矩阵；正则矩阵运算单元，用于所述子矩阵计算正则矩阵；本征值分解单元，用于计算所述正则矩阵的本征值；以及角度计算单元，用于所述本征值计算所述对象所存在的角度。【专利说明】安防雷达
本专利技术涉及安防雷达设备，更具体地，涉及这样一种雷达设备，其保持高分辨率地估算来自对象的多个波的角度。
技术介绍
雷达设备基本上需要用于基于来自对象的多个波保持高分辨率地估算对象的角度的处理的大量计算，即需要用于高分辨率处理的大量计算。此外对角度的分辨率要求越高，需要的信号处理的量越大。在高分辨率处理方法中，以下描述了按分辨率降低的顺序的相对公知的处理方法。处理时间也按该顺序缩短。(I) ESPRIT〉(2) MUSIC) (3)最小模方法〉(4)线性估算方法〉(5) CAPON〉(6) DBF 术语“ESPRIT”是借助旋转不变技术的信号参数估算。“MUSIC”是多信号分类的缩写，“DBF”是数字波束形成的缩写。处理时间在(I)和(2)之间与(3)和(4)之间极大的不同。这是因为在方法(I)和(2)中，应通过本征值分解来处理信号协方差矩阵。具体的，在ESPRIT方法(I)中，需要多个本征值分解处理。在应用ESPRIT方法之前，通常有必要通过使用协方差矩阵的本征值来估算到来信号的数目。然而由于不佳的精确度，经常导致不正确的数目。此外要虑到ESPRIT方法的处理时间的增加，基于试错类计算来估算信号的数目。为了加快角度估算处理的运算速度，已知用于通过行使维空间平滑化协方差矩阵并从所形成的矩阵选择来执行对象估算处理。本雷达采用的天线为平板阵列天线。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是通过ESPRIT方法需要很长时间的信号处理时间，必须在很短的时间段内执行各种处理的安防雷达伴有传统ESPRIT方法而实质上难以估算角度问题。为了实现上述目的，本专利技术是通过下述方案来实现的:安防雷达，其特征在于，包括:信号向量形成单元，用于基于从对象反射的、并通过使用平板阵列天线波来形成信号向量；子矩阵形成单元，用于基于所述信号向量形成子矩阵；正则矩阵运算单元，用于所述子矩阵计算正则矩阵；本征值分解单元，用于计算所述正则矩阵的本征值；角度计算单元，用于所述本征值计算所述对象所存在的角度。进一步，所述子矩阵是从依据所述信号向量计算的协方差矩阵而形成的。进一步，所述子矩阵是通过使用依据所述信号向量形成的列向量而形成的。所述子矩阵是通过使用依据信号向量计算的协方差矩阵而计算出的。进一步，角度可靠性评估单元，用于评估所述计算的角度的可靠性。本专利技术的雷达设备具有如下优点:在ESPRIT方法中需要单次本征值分解，并且以此要处理的矩阵维数为N-1，这使得可以缩短处理时间。【专利附图】【附图说明】通过阅读以下与附图一起给出的详细说明，本专利技术的这些和其它特征和优点将被更好的理解，其中: 图1是在EPRIT方法中如何处理信号的流程图； 图2是示例根据本专利技术的实施例1的安防雷达构成图； 图3是示例信号处理单元中的信号处理的过程的流程图； 图4是示例根据本专利技术的实施例1的安防雷达中的角度检测单元的结构图； 图5是示例根据本专利技术的实施例1的计算角度过程的流程图； 图6A示出根据传统TLS-ESPRIT方法的计算角度的结果； 图6B示出通过使用本专利技术的安防雷达计算角度的结果； 图7是示例根据本专利技术的实施例2的安防雷达中的角度检测单元的结构图； 图8是示例根据本专利技术的实施例2的计算角度的过程流程图； 图9是示例根据本专利技术的实施例2的安防雷达中的角度检测单元的结构图； 图10是示例根据本专利技术的实施例3的安防雷达设备中的角度检测单元的结构图； 图12是示出本征值不为I时的到来信号强度图； 图13是示例根据本专利技术的实施例4的安防雷达中的角度检测单元的结构图； 图14时根据本专利技术的实施例4的检验角度的可靠性的方法的流程图； 图15时根据本专利技术的实施例5的检验角度的可靠性的方法的流程图； 图16时根据本专利技术的实施例6的检验角度的可靠性的方法的流程图； 图17时根据本专利技术的实施例7的检验角度的可靠性的方法的流程图。【具体实施方式】现在将参照附图描述根据本专利技术的安防雷达。本专利技术的技术范围不受到其实施例的限制，而是还涵盖在权利要求中阐述的专利技术机器等同物。本专利技术的天线系统用平板阵列天线。图1是在EPRIT方法中如何处理信号的流程图。对于随后的简单描述，假设安防雷达配备平板阵列天线。在步骤S101，估算来波的数目；S102从数目L个接收天线提取由数目N个接收天线构成的子阵列，同时移动相位参考点，并且对由这些子阵列组成的信号应用空间平滑化方法。接下来，在步骤S103，通过本征值分解来处理相关矩阵，并且在步骤S104，抽出信号子空间向量。在LS方法的情况下，在步骤S105依据最小二乘法计算正则矩阵。另一方面，在TLS方法的情况下，在步骤S106，通过本征值分解来处理信号自空间矩阵。在步骤S107，形成在步骤S106获得的本征向量矩阵。在步骤S108从本征向量矩阵计算正则矩阵。再通过LS方法或TLS方法得到正规矩阵之后，在步骤S109，计算第Ns维正则矩阵的本征值，并且在步骤SllO计算角度。Ns是通过公知的AIC等估值的到来波的数目，并在最大处理负载时变为Ns=N_l。在基于ESPRIT的方法中，具有最大处理负载的步骤是本征值的分解，并且主力的负载随着矩阵的位数的增加而增加。根据ESPRIT方法进行本征值分解的频数依据处理在计算的方法中出现的正则矩阵的方法而不同，并且当使用LS方法时是两次，而当使用TLS方法时是三次。根据TLS方法，通过使用展开的矩阵来使本征祥良种的误差最小，因此，通过进行与LS方法相比增加本征值分解的频数而获得最高精度。本专利技术实例I的安防雷达。图2是示例根据本专利技术的实施例1的安防雷达构成图。信号形成单元6通过信号处理单元9中的发送/接受控制单元12来控制，并且从信号形成单元6输出调制信号。振荡器5馈送给予调制信号而调制的发送信号，并从发送天线I发送电磁波2。发送信号从对象或者目标反射，并通过接收天线3a至3d作为反射波4a至4d接受。接受信号通过混合器7a至7d与发送信号混合。接受信号通过A/D转换器8a至8d被转换成数字信号，馈送至信号处理单元9，通过快速傅里叶变换单元10来处理，并通过角度检测单元11来检测对象的角度。角度检测单元11包括用于执行本专利技术信号处理方法的CPUlll和存贮用于执行信号处理方法的程序和存储器112。以下描述用于信号处理单元9中的信号处理的过程。图3是示例次年号处理单元9中的信号处理的过程的流程图，在步骤S201，对象信号处理单元9馈送的接受信号进行傅立叶变换，并在步骤S202计算对象角度。将描述计算角度的方法。在步骤S203，计算与角度信息相关的距离和速度。在步骤S204，相信号处理单元9外部的单元发送包括其角度、距离和速度的目标/对象数据。信号处理单元9是通过计算机中的算术单元CPU来执行的程序，或者是其存储单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
安防雷达，其特征在于，包括：信号向量形成单元，用于基于从对象反射的、并通过使用平板阵列天线波来形成信号向量；子矩阵形成单元，用于基于所述信号向量形成子矩阵；正则矩阵运算单元，用于所述子矩阵计算正则矩阵；本征值分解单元，用于计算所述正则矩阵的本征值；角度计算单元，用于所述本征值计算所述对象所存在的角度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任钟坪，李想，童浩君，
申请(专利权)人：宁波宝兴智能工程有限公司，
类型：发明
国别省市：