[发明专利]基于波束图案分集的目标位置估计

说明书

技术领域

本发明涉及基于波束图案分集的目标位置估计。

背景技术

在许多雷达应用中，一个或多个发射天线元件被用于发射辐射，且由一个或多个接收天线元件接收到的所产生的反射指示关于一个或多个目标的信息。一个这种系统为多输入多输出(MIMO)雷达系统。每个接收天线元件接收由每个发射天线元件产生的反射，并且发射和接收天线元件的数量不必相等。每个天线元件可能在所有方向上都不展示出相同的增益。例如，阵列中的每个接收天线元件在方位平面中的每个角处不接收具有相同增益的辐射。给定天线元件的波束图案指示增益的方向(角度)依赖性。当给定尺寸的波束图案(例如，当阵列是天线元件的水平线性阵列时的方位角尺寸)在接收天线元件之间相同时，接收天线元件接收的反射之间的任何相位差与到达角有关，并且目标的位置容易解析。然而，制造具有相同波束图案的天线元件可能会面临挑战。此外，另一尺寸中的信息(例如，当阵列是天线元件的水平线性阵列时的高度)不由展示出相同波束图案的阵列提供。因此，期望进行基于波束图案分集的目标位置估计。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，使用雷达系统估计目标的位置的方法包括获得用于一个或多个发射天线元件和多个接收天线元件中的每一个的波束图案；从一个或多个发射天线元件中的至少一个进行发射；以及基于与由多个接收天线元件中的每一个相关联的波束图案所指示的增益的比较以及由发射产生的反射的增益的比较来估计位置。

在另一示例性实施例中，估计目标的位置的系统包括：雷达系统，其包括一个或多个发射天线元件和多个接收天线元件；存储器设备，其配置成存储由一个或多个发射天线元件和多个接收天线元件中的每一个展示的波束图案；以及处理器，其配置成基于与由多个接收天线元件中的每一个相关联的波束图案所指示的增益的比较以及由发射产生的反射的增益的比较来估计位置。

从以下结合附图对本发明的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。

附图说明

其它特征、优点和细节仅作为示例出现在以下实施例的详细描述中，参考附图的详细描述中，在附图中：

图1示出了根据一个实施例的方位角尺寸中的接收天线元件的波束图案分集；

图2示出了根据一个实施例的方位角尺寸中的发射天线元件的波束图案分集；

图3示出了根据一个实施例的与发射天线元件相关联的波束图案；以及

图4示出了根据一个实施例的与接收天线元件相关联的波束图案。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

如前所述，对于给定的发射，当接收天线元件以线性阵列(例如，在方位平面中)布置并且具有相同的波束图案时，则目标反射的到达角(例如，确定方位平面中的目标位置)可以基于由不同天线元件接收的反射之间的相位差来确定。波束图案是指发射或接收信号强度的方向(角度)依赖性。例如，一个发射元件可以在+15度的方位角处具有6.8分贝各向同性(dBi)的峰值增益，而另一个发射元件可以在+5度的方位角处具有7.3dBi的峰值增益，以及在+15度的方位角处仅具有4.5dBi的增益。这里详述的系统和方法的实施例利用每个天线元件的波束图案中的差异，而不假定相同的波束图案或试图在所有天线元件中实现相同的波束图案。

根据一个实施例，基于波束图案分集的到达方向估计涉及使用波束图案分集而不是相位差来确定单个尺寸的到达方向。根据另一个实施例，在其中布置天线元件的尺寸(例如，在方位角)中假定最小波束图案分集，并且使用另一尺寸(例如，仰角)的波束图案分集来确定该尺寸中的目标位置。根据另一个实施例，仅使用波束图案分集来确定目标的位置，并且在任何尺寸上不使用相位差。根据本文讨论的实施例，发射和接收元件二者的波束图案是已知的并且被使用。也就是说，接收天线元件之间的波束图案分集与同给定发射元件相关联的反射到达的辨别方向相关。当存在多于一个发射元件(例如，在MIMO系统中)时，发射天线元件之间的波束图案分集与基于两个或更多个不同发射确定的到达方向的比较相关。