本发明专利技术涉及雷达装置和方法，用于在不增加带宽的条件下获得比传统的雷达装置更高的距离分辨率。该雷达装置包括：发射机天线(11)，朝着包括目标的场景发送具有发送带宽的经频率调制的发送信号；接收机天线(12)，响应于发送信号的传输而接收反射的接收信号；混频器(13)，对接收信号和发送信号进行混频以获得经混频的接收信号；采样单元(14)，对经混频的接收信号采样以从接收信号的周期中获得接收信号样本；以及处理器(15)，其通过在接收信号是响应于具有比实际发送带宽更高的假设带宽的发送信号而被接收的假设下来定义测量矩阵从而对接收信号样本进行处理，并且还通过应用压缩传感来确定目标的位置，假设带宽对应于期望距离分辨率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达装置和相应的雷达方法。此外，本专利技术涉及分别用在这种雷达装置和雷达方法中的处理装置和方法。另外，本专利技术涉及用于实现所述处理方法的计算机程序以及存储这种计算机程序的计算机可读非瞬态介质。
技术介绍
调频连续波(FMCW )雷达系统的距离分辨率(range resolution)通过增大所发送的线性调频信号(chirp)的带宽而得到改善(变得更精细)。传统上，有关目标距离的信息是利用所接收的样本数据的快速傅立叶变换(FFT)被提取出来的。尽管FFT是计算高效的，但是其提供了较差的距离分辨率。另外，该技术难以达到理论距离分辨率。一些信号处理技术已经被用来针对相同的频率带宽实现相比于传统傅立叶变换的目标的超分辨距离像(range prof ile)，尽管这些方法的计算复杂性比FFT大得多。它们被称为频谱估计方法，并且是以窄频谱带(区间)中的功率密度的估计为基础的。存在两种不同类型的方法非参数方法和参数方法。非参数方法不对数据做任何假设，而参数方法使用假设的数据模型并且试图估计该模型中的参数。如果数据满足所假设的模型/结构(即，针对数据所假设的模型合适)，则参数方法优于非参数方法；否则，非参数方法提供比参数方法更好的频谱估计。这些非参数方法中的一些方法是周期图、Blackman-Tuckey方法、Bartlett方法、或者Welch方法，如2008年Bogazid大学的Maser Thesis中的由 Erman Ozedemir 所著的 “Super-resolution spectral estimation methods forburied and through-the-wall object detection”。在参数方法中，存在诸如在 1991 年3月的 IEEEtransactions on microwave theory and techniques, vol. 39, no. 3 中的由Zoran A. Mariievi C. , Tapan K. Sarkar, Yingbo HuaJPAntonije R. DjordjeviC 所著的“Time-Domain measurements with the Hewlett-Packard Network Analyzer HP8510Usingthe Matrix Pencil Method” 中描述的 Matrix Pencil 方法、Yule-Walker 方法、以及最小二乘方法，以及以上引用的Erman Ozedemir的Master Thesis中描述的旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)或者多重信号分类(MUSIC)方法。在2010年6月25日至27日的2010电气与控制工程国际会议的第1018至1021页的由 Peng Wang 等所著的 “FMCW Radar Imaging with Multi-channel Antenna Arrayvia Sparse Recovery Technique”公开了一种由单个发射机和M个接收信道构成的雷达系统。雷达回波信号被获取，以估计多运动目标情景中的角度、距离、和速度。所描述的算法是以采用角度-距离域中的目标的稀疏性的稀疏恢复技术为基础的。在针对自动场景的模拟中示出了 相比于传统的波束形成和最小方差(Capon)波束形成方法，所提出的算法在成像精确度和多目标分辨率方面产生了更好的性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种，以在不增大很容易被应用在FMCW雷达装置中的带宽的条件下改善距离分辨率。本专利技术的又一目的在于提供相应的处理设备和方法、以及相应的用于以软件实现所述处理方法的计算机程序和存储这种计算机程序的计算机可读非瞬态介质。根据本专利技术的一方面，提供了一种雷达装置，包括发射机天线，该发射机天线朝着潜在地包括两个或更多个目标的场景发送具有发送带宽的经频率调制的发送信号；接收机天线，该接收机天线响应于所述发送信号的传输，接收从所述场景反射的接收信号；混频器，该混频器对所述接收信号和所述发送信号进行混频，以获得经混频的接收信号；采样单元，该采样单元对所述经混频的接收信号进行采样，以从所述接收信号的周期(period)中获得接收信号样本；以及处理器，该处理器通过在所述接收信号是响应于具有比实际发送带宽更高的假设带宽的经频率调制的发送信号而被接收的假设下来定义测量矩阵，从而对所述接收信号样本进行处理，其中所述假设带宽对应于所期望距离分辨率，并且所述处理器使用所述测量矩阵和所述接收信号样本通过应用压缩传感来确定所述场景中的一个或多个目标的位置。根据本专利技术的另方面，提供了一种用在雷达装置中的处理器，具体地该雷达装置具有发射机天线，该发射机天线朝着潜在地包括两个或者更多个目标的场景发送具有发送带宽的经频率调制的发送信号；接收机天线，该接收机天线响应于所述发送信号的传输接收从所述场景反射的接收信号；以及混频器，该混频器对所述接收信号和所述发送信号进行混频，以获得经混频的接收信号；以及采样单元，该采样单元对所述经混频的接收信号进行采样，以从所述接收信号的周期中获得接收信号样本，其中，所述处理器被配置为通过在所述接收信号是响应于具有比实际发送带宽更高的假设带宽的经频率调制的发送信号而被接收的假设下来定义测量矩阵，从而处理所述接收信号样本，并且使用所述测量矩阵和所述接收信号样本通过应用压缩传感来确定所述场景中的一个或多个目标的位置，其中所述假设带宽对应于期望的距离分辨率。根据另外的方面，提供了相应的方法、包括用于促使计算机执行根据本专利技术的处理方法的步骤的程序装置的计算机程序(当所述计算机程序在计算机上被执行时)、以及存储有指令的计算机可读非瞬态介质(该指令在计算机上被执行时，促使计算机执行根据本专利技术的处理方法的步骤)。 本专利技术的优选实施例在从属权利要求中被限定。应该理解，请求保护的处理器、请求保护的方法、请求保护的计算机程序、以及请求保护的计算机可读介质具有与请求保护的雷达装置和从属权利要求中所限定的优选实施例相似和/或等同的优选实施例。本专利技术是以以下想法为基础的通过引入压缩传感的范例，使用FMCW的原理来改善雷达装置中的距离分辨率。如果稀疏性的条件被满足，则所提出的方案能够在至少比FMCW拍频(beat frequency)分析的传统频域处理所施加的理论距离分辨率近5倍的目标之间进行辨别。特别地，所提出的方案建立接收信号的模型，然后尝试通过求解11正则化凸函数问题(11-regularization convex problem)来估计目标的距离像。附图说明参考随后描述的实施例，本专利技术的这些和其他方面将变得清楚并且将在下面更详细地描述。在以下附图中图I示出了传统的FMCW雷达装置的实施例；图2示出了传统的FMCW雷达装置的典型的频率相对于时间的波形的示意图；图3示出了根据本专利技术的FMCW雷达装置的一个实施例；图4示出了根据本专利技术的FMCW雷达装置的典型的频率相对于时间的波形的示意图； 图5示出了根据本专利技术的FMCW雷达装置的另一实施例；图6示出了根据本专利技术的雷达方法的实施例的流程图；图7示出了根据本专利技术的处理方法的实施例的流程图；图8示出了图示出位于不同距离处的三个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种雷达装置，包括：发射机天线(11)，该发射机天线朝着潜在地包括两个或更多个目标的场景发送具有发送带宽的经频率调制的发送信号；接收机天线(12)，该接收机天线响应于所述发送信号的传输，接收从所述场景反射的接收信号；混频器(13)，该混频器对所述接收信号和所述发送信号进行混频，以获得经混频的接收信号；采样单元(14)，该采样单元对所述经混频的接收信号进行采样，以从所述接收信号的周期中获得接收信号样本；以及处理器(15)，该处理器通过在所述接收信号是响应于具有比实际发送带宽更高的假设带宽的经频率调制的发送信号而被接收的假设下来定义测量矩阵，从而对所述接收信号样本进行处理，其中所述假设带宽对应于所期望距离分辨率，并且所述处理器使用所述测量矩阵和所述接收信号样本通过应用压缩传感来确定所述场景中的一个或多个目标的位置。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卓那·诺格瑞亚尼恩，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：
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