两阶段波束形成制造技术

一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的系统和方法包括获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。所述方法还包括利用与矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角

【技术实现步骤摘要】
两阶段波束形成
技术介绍
本专利技术涉及两阶段波束形成。雷达系统越来越多地用于对象检测和跟踪。雷达系统可以包括发射能量的发射器阵列和一个或多个接收器以接收由发射的能量产生的反射。例如，雷达系统可以是有助于获得放大的虚拟孔径的多输入多输出(MIMO)系统。雷达系统可以被包括在各种平台上。例如，基于车辆的雷达系统为目标识别和避免乃至自动驾驶应用提供信息。示例性车辆包括汽车、建筑设备和农场设备。例如，一旦接收到雷达传输产生的反射，就会对反射进行信号处理以检测目标(反射源)并执行其他功能，诸如目标跟踪和识别。信号处理技术之一是波束形成或空间滤波，其有助于确定反射的到达方向，并从而确定相关目标相对于检测到它的雷达系统的角度位置。为了提高雷达系统的空间分辨率，必须增加被考虑的到达方向的数量和粒度。然而，这样的增加也会增加计算复杂度。因此，期望提供精确的波束形成实现而不会相应增加复杂性。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的系统和方法包括获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。矢量的每个元素与接收输入信号的不同天线元件相关联。利用与矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合来执行粗糙波束形成，并且在围绕用于述矢量的每个元素的所述k1方位角θi和俯仰角组合的子集的方位-俯仰平面中选择选定区域。该方法还包括利用与矢量的每个元素相关联的k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在选定区域中执行精细波束形成。k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在方位-俯仰平面中比k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密。基于精细波束形成，获得从每个天线元件到目标的到达方向的方位角和俯仰角。除了这里描述的一个或多个特征之外，在用于矢量的每个元素的k1方位角θi和俯仰角组合中识别的方位角θi和俯仰角组合被识别为到目标的到达方向的粗糙方位和俯仰。除了这里描述的一个或多个特征之外，选择选定区域包括选择用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合作为k1方位角θi和俯仰角组合的所述子集。除了这里描述的一个或多个特征之外，选择选定区域包括在k1方位角θi和俯仰角组合中选择识别的方位角θi和俯仰角组合以及至少一个其他方位角θi和俯仰角组合，其他方位角θi和俯仰角组合与用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合相邻，作为k1方位角θi和俯仰角组合的子集。除了这里描述的一个或多个特征之外，基于雷达系统的视场和粗糙分辨率来确定k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合。在另一个示例性实施例中，一种执行两阶段波束形成的系统包括雷达系统的多个天线元件和雷达系统的接收部分，以获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。矢量的每个元素与接收输入信号的雷达系统的多个天线元件中不同的一个相关联。该系统还包括控制器，用于执行具有与矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合的粗糙波束形成，在围绕用于矢量的每个元素的k1方位角θi和俯仰角组合的子集的方位-俯仰平面中选择选定区域，并且利用与矢量的每个元素相关联的k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合来在选定区域中执行精细波束形成。k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在方位-俯仰平面中比k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密。该系统基于精细波束形成，获得从每个天线元件到目标的到达方向的方位角和俯仰角。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器还基于所述粗糙波束形成，将在用于矢量的每个元素的k1方位角θi和俯仰角组合中识别的方位角θi和俯仰角组合识别为到目标的到达方向的粗糙方位和俯仰。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器通过选择用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合作为k1方位角θi和俯仰角组合的子集，来选择选定区域。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器通过在k1方位角θi和俯仰角组合中选择识别的方位角θi和俯仰角组合以及至少一个其他方位角θi和俯仰角组合，来选择选定区域，所述其他方位角θi和俯仰角组合与用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合相邻，作为k1方位角θi和俯仰角组合的子集。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器基于雷达系统的视场和粗糙分辨率来确定k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合。除了这里描述的一个或多个特征之外，该系统被容纳在汽车中。在另一个示例性实施例中，车辆包括雷达系统以获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。矢量的每个元素都与接收输入信号的雷达系统的不同天线元件相关联。控制器利用与矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合执行粗糙波束形成，在围绕对于矢量的每个元素的k1方位角θi和俯仰角组合的子集的方位-俯仰平面中选择选定区域，并且利用与矢量的每个元素相关联的k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合来在选定区域中执行精细波束形成。k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在方位俯仰平面中比k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密。控制器基于精细波束，形成获得从每个天线元件到目标的到达方向的方位角和俯仰角。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器还基于所述粗糙波束形成，将在用于矢量的每个元素的k1方位角θi和俯仰角组合中识别的方位角θi和俯仰角组合识别为到目标的到达方向的粗糙方位和俯仰。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器通过选择用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合作为k1方位角θi和俯仰角组合的子集，来选择选定区域。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器通过在k1方位角θi和俯仰角组合中选择识别的方位角θi和俯仰角组合以及至少一个其他方位角θi和俯仰角组合，来选择选定区域，所述其他方位角θi和俯仰角组合与用于矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合相邻，作为k1方位角θi和俯仰角组合的子集。除了这里描述的一个或多个特征之外，控制器基于雷达系统的视场和粗糙分辨率来确定k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合。从以下结合附图的详细描述中，本专利技术的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。附图说明其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，其中：图1是根据一个或多个实施例的目标跟踪系统的框图；图2描述了根据一个或多个实施例的用于执行两阶段波束形成的天线阵列；图3示出了p的最大绝对值的平方的示例性曲线；图4是根据一个或多个实施例的执行两阶段波束形成的方法的处理流程；和图5示出了根据两个实施例的用于导向矢量w的示例性精细网格点。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本专利技术、其应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。如前所述，波束形成是一种信号处理技术。虽然波束形成可以在发送侧使用以控制发送的方向性，但根据一个或多个实施例，接收器部分处的反射处理是引人注意的。这里详细描述的方法和系统涉及基于两阶段波束形成来确定雷达反射的到达方向的一个或多个实施例。第一阶段在粗糙网格或区域上执行，第二阶段在以第一阶段估计的到达方向为中心的精细网格上执行。根据本专利技术的示例性实施例，图1是目标跟踪系统的框图。图1所示的示例性平台100是汽车105。在替代实施例中，例如，平台100可以是任何支撑物，诸如另一种类型的车辆(例如建筑设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的方法，所述方法包括：获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x，其中所述矢量的每个元素与接收所述输入信号的不同天线元件相关联；利用与所述矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角

【技术特征摘要】
2017.06.12 US 15/6199331.一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的方法，所述方法包括：获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x，其中所述矢量的每个元素与接收所述输入信号的不同天线元件相关联；利用与所述矢量的每个元素相关联的k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合来执行粗糙波束形成；在围绕用于所述矢量的每个元素的所述k1方位角θi和俯仰角组合的子集的方位-俯仰平面中选择选定区域；利用与所述矢量的每个元素相关联的k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在所述选定区域中执行精细波束形成，其中所述k2方位角θi和俯仰角组合的第二集合在所述方位-俯仰平面中比所述k1方位角θi和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密；和基于精细波束形成，获得从每个天线元件到目标的到达方向的方位角和俯仰角。2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述粗糙波束形成，在用于所述矢量的每个元素的所述k1方位角θi和俯仰角组合中识别的方位角θi和俯仰角组合被识别为相对所述目标的所述到达方向的粗糙方位和俯仰。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述选择所述选定区域包括选择用于所述矢量的每个元素的所述识别的方位角θi和俯仰角组合作为所述k1方位角θi和俯仰角组合的所述子集。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述选择所述选定区域包括在所述k1方位角θi和俯仰角组合中选择所述识别的方位角θi和俯仰角组合以及至少一个其他方位角θi和俯仰角组合，所述其他方位角θi和俯仰角组合与相对所述矢量的每个元素的识别的方位角θi和俯仰角组合相邻，作为所述k1方位角θi和俯仰角组合的所述子集。5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述雷达系统的视场和粗糙分辨率来确定k1方位角θi和俯仰角组合的所述第一集合。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·比莱克，G·巴尔坎，S·维尔勒瓦尔，S·内德扎尔，I·夏皮尔波尔托安克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US