[发明专利]具有基于相位的多目标检测的雷达系统

说明书

公开了一种具有基于相位的多目标检测的雷达系统。雷达系统(10)包括多个天线(16)和控制器(26)。该多个天线(16)被配置为检测由系统(10)的视场(22)中的物体(24A)所反射的反射雷达信号(20)。该多个天线(16)中的每个天线(16A)被配置为输出指示由该天线(16A)所检测的该反射雷达信号(20)的检测信号(30)。该控制器(26)被配置为从该多个天线(16)接收检测信号(30)，并且基于该检测信号(30)确定目标(24)是否存在于视场(22)中。该控制器(26)还被配置为基于该检测信号(30)的相位的分析来确定该目标(24)是否包括多于一个物体(24A)。

技术领域

本公开总地涉及雷达系统，更具体地涉及一种基于来自多个接收天线的检测信号的相位的比较来确定目标是否包括多于一个物体的系统。

背景技术

由于天线尺寸、系统尺寸、技术和成本约束，汽车雷达传感器对于区分具有相似的位置和多普勒频移特性或如果一个物体相比第二附近物体具有显著较大的雷达截面(RCS)的两个物体可能具有性能限制。具有相似距离和多普勒频移反射特性的两个物体难以被典型汽车雷达系统区分的示例包括：缓慢移动的行人在静止的或缓慢移动的客运车辆周围步行；摩托车以相似的距离和距离变化率在行进在相邻车道中的拖拉机挂车旁边行进；以及两辆轿车以具有相似范围变化率在相邻的车道上邻近彼此移动。

发明内容

诸如汽车智能巡航控制、碰撞警告与缓解以及盲点检测的汽车系统使用雷达传感器以检测接近车辆的物体。由天线阵列所检测的反射雷达信号通常被转换到离散基带，然后从时域变换为频域，其中，指示由每个接收天线元件所检测的每个信号的幅度分布被非相干地累积。汽车雷达通常将此非相干累积(NCI)幅度分布用于物体检测以确定具有分布大小大于限定的检测阈值的所检测物体的位置(即距离)和多普勒参数(即距离变化率)。NCI检测技术是优选的，因为它抑制噪声变化以避免误警报。尽管NCI会劣化检测信号中的信息，它比噪声变化劣化得较少，因为当与反射雷达信号相比较时，系统噪声在天线元件上是更低相关的。如此，NCI在信噪比中提供了净增益。

然而，对于彼此邻近的多个物体的检测和区分，NCI检测技术具有性能限制。即，如果两个物体具有相似的位置和多普勒特性，并且对于物体的反射特性或雷达截面(RCS)是显著不同的，那么来自具有较大RCS的物体的反射雷达信号可遮蔽来自具有较小RCS的目标的反射雷达信号，并且由此使得第二目标识别和/或区分困难。此情况的示例包括：缓慢移动的行人邻近静止的客运车辆；当拖拉机挂车在相邻车道时以几乎相同的距离和多普勒移动的摩托车；以及具有几乎相同的距离和多普勒在相邻车道上靠近彼此移动的两辆客运车辆。

通过修正的波形参数规格和/或窄束天线设计，可改善这样的性能限制。然而，这些选择不期望地增大传感器尺寸、成本以及信号处理复杂度。此外，观察到，频谱参数中的一些(诸如“频谱束宽”)不适合用于后处理技术以在宽频谱下从能量含量中提取多个物体的可靠信息。由Alebel Arage Hassen在2014年5月15日提交的并且名为RADAR SYSTEMWITH IMPROVED MULTI-TARGET DESCRIMINATION(具有改善的多目标分辨力的雷达系统)的美国专利申请号14/277894，描述了一种检测系统和方法以改善多个邻近目标的检测和区分，使用了来自NCI检测技术与基于“或逻辑”单接收信道峰值检测技术的复合检测技术。然而，仍存在性能限制需要被解决和需求较少的计算密集方式以确定检测目标是否包括或包含多于一个物体。

局部相位频谱评估技术解决了使用幅度频谱峰值检测与评估技术的检测技术的邻近目标检测与区分的性能限制。当物体或多个物体的多个邻近彼此的散射中心存在时，取决于各个散射中心相对于接收天线位置的相对位置差异，来自每个散射中心的反射雷达信号在各个接收天线元件处彼此不同地干涉相干。散射中心之间的相对位置差异以来自各个散射中心的反射雷达信号之间的相对相位差的形式来表达，并且它确定了接收天线处的干涉特性。这意味着由于相对相位差在分布式天线元件上变化的事实，各个天线-阵列元件从这些散射中心接收到反射雷达信号的不相似的干涉特性。