專利名稱：雷達裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達裝置和相應(yīng)的雷達方法。此外，本發(fā)明涉及分別用在這種雷達裝置和雷達方法中的處理裝置和方法。另外，本發(fā)明涉及用于實現(xiàn)所述處理方法的計算機程序以及存儲這種計算機程序的計算機可讀非瞬態(tài)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
調(diào)頻連續(xù)波(FMCW )雷達系統(tǒng)的距離分辨率(range resolution)通過增大所發(fā)送的線性調(diào)頻信號(chirp)的帶寬而得到改善(變得更精細)。傳統(tǒng)上，有關(guān)目標(biāo)距離的信息是利用所接收的樣本數(shù)據(jù)的快速傅立葉變換(FFT)被提取出來的。盡管FFT是計算高效的，但是其提供了較差的距離分辨率。另外，該技術(shù)難以達到理論距離分辨率。一些信號處理技術(shù)已經(jīng)被用來針對相同的頻率帶寬實現(xiàn)相比于傳統(tǒng)傅立葉變換的目標(biāo)的超分辨距離像(range prof ile)，盡管這些方法的計算復(fù)雜性比FFT大得多。它們被稱為頻譜估計方法，并且是以窄頻譜帶(區(qū)間)中的功率密度的估計為基礎(chǔ)的。存在兩種不同類型的方法非參數(shù)方法和參數(shù)方法。非參數(shù)方法不對數(shù)據(jù)做任何假設(shè)，而參數(shù)方法使用假設(shè)的數(shù)據(jù)模型并且試圖估計該模型中的參數(shù)。如果數(shù)據(jù)滿足所假設(shè)的模型/結(jié)構(gòu)(即，針對數(shù)據(jù)所假設(shè)的模型合適)，則參數(shù)方法優(yōu)于非參數(shù)方法；否則，非參數(shù)方法提供比參數(shù)方法更好的頻譜估計。這些非參數(shù)方法中的一些方法是周期圖、Blackman-Tuckey方法、Bartlett方法、或者Welch方法，如2008年Bogazid大學(xué)的Maser Thesis中的由 Erman Ozedemir 所著的 “Super-resolution spectral estimation methods forburied and through-the-wall object detection”。在參數(shù)方法中，存在諸如在 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中描述的旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計信號參數(shù)(ESPRIT)或者多重信號分類(MUSIC)方法。在2010年6月25日至27日的2010電氣與控制工程國際會議的第1018至1021頁的由 Peng Wang 等所著的 “FMCW Radar Imaging with Multi-channel Antenna Arrayvia Sparse Recovery Technique”公開了一種由單個發(fā)射機和M個接收信道構(gòu)成的雷達系統(tǒng)。雷達回波信號被獲取，以估計多運動目標(biāo)情景中的角度、距離、和速度。所描述的算法是以采用角度-距離域中的目標(biāo)的稀疏性的稀疏恢復(fù)技術(shù)為基礎(chǔ)的。在針對自動場景的模擬中示出了 相比于傳統(tǒng)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確度和多目標(biāo)分辨率方面產(chǎn)生了更好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種雷達裝置和方法，以在不增大很容易被應(yīng)用在FMCW雷達裝置中的帶寬的條件下改善距離分辨率。本發(fā)明的又一目的在于提供相應(yīng)的處理設(shè)備和方法、以及相應(yīng)的用于以軟件實現(xiàn)所述處理方法的計算機程序和存儲這種計算機程序的計算機可讀非瞬態(tài)介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種雷達裝置，包括發(fā)射機天線，該發(fā)射機天線朝著潛在地包括兩個或更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；接收機天線，該接收機天線響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸，接收從所述場景反射的接收信號；混頻器，該混頻器對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；采樣單元，該采樣單元對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期(period)中獲得接收信號樣本；以及處理器，該處理器通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而對所述接收信號樣本進行處理，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于所期望距離分辨率，并且所述處理器使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置。根據(jù)本發(fā)明的另方面，提供了一種用在雷達裝置中的處理器，具體地該雷達裝置具有發(fā)射機天線，該發(fā)射機天線朝著潛在地包括兩個或者更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；接收機天線，該接收機天線響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸接收從所述場景反射的接收信號；以及混頻器，該混頻器對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；以及采樣單元，該采樣單元對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期中獲得接收信號樣本，其中，所述處理器被配置為通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而處理所述接收信號樣本，并且使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于期望的距離分辨率。根據(jù)另外的方面，提供了相應(yīng)的方法、包括用于促使計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的處理方法的步驟的程序裝置的計算機程序(當(dāng)所述計算機程序在計算機上被執(zhí)行時)、以及存儲有指令的計算機可讀非瞬態(tài)介質(zhì)(該指令在計算機上被執(zhí)行時，促使計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的處理方法的步驟)。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中被限定。應(yīng)該理解，請求保護的處理器、請求保護的方法、請求保護的計算機程序、以及請求保護的計算機可讀介質(zhì)具有與請求保護的雷達裝置和從屬權(quán)利要求中所限定的優(yōu)選實施例相似和/或等同的優(yōu)選實施例。本發(fā)明是以以下想法為基礎(chǔ)的通過引入壓縮傳感的范例，使用FMCW的原理來改善雷達裝置中的距離分辨率。如果稀疏性的條件被滿足，則所提出的方案能夠在至少比FMCW拍頻(beat frequency)分析的傳統(tǒng)頻域處理所施加的理論距離分辨率近5倍的目標(biāo)之間進行辨別。特別地，所提出的方案建立接收信號的模型，然后嘗試通過求解11正則化凸函數(shù)問題(11-regularization convex problem)來估計目標(biāo)的距離像。


參考隨后描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得清楚并且將在下面更詳細地描述。在以下附圖中圖I示出了傳統(tǒng)的FMCW雷達裝置的實施例；圖2示出了傳統(tǒng)的FMCW雷達裝置的典型的頻率相對于時間的波形的示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的FMCW雷達裝置的一個實施例；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的FMCW雷達裝置的典型的頻率相對于時間的波形的示意圖；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的FMCW雷達裝置的另一實施例；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達方法的實施例的流程圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的處理方法的實施例的流程圖；圖8示出了圖示出位于不同距離處的三個目標(biāo)和相應(yīng)的FFT信號的示意圖；圖9示出了圖示出利用仿真獲得的針對三個目標(biāo)示例的、相對最大值被被歸一化的能量相對于歸一化距離的示意圖；以及圖10A-10B示出了圖示出在真實的實驗中獲得的可實現(xiàn)的距離分辨率的示意圖。
具體實施例方式圖I中描繪了傳統(tǒng)的FMCW雷達裝置I的實施例。FMCW的透徹的說明在于2005年11月21日至23日在新西蘭的北帕默斯頓市舉行的第一次遙感技術(shù)國際會議上由G. Brooker 提出的 “Understanding Millimeter Wave FMCff Radars” 中的第 152-157 頁上給出。這種FMCW雷達I通過線性調(diào)頻信號發(fā)射機2發(fā)送被頻率調(diào)制(頻率隨著時間改變)從而產(chǎn)生線性調(diào)頻信號脈沖的連續(xù)波信號。其被發(fā)送到將被同一位置(co-located)(單站)天線3檢查的對象100 (例如，被包括在場景中)，并且還經(jīng)由耦合器4被饋送給接收機。根據(jù)對象100的特性，所發(fā)送的信號將被對象100反射并被FMCW雷達的接收機(即，同一位置天線3)接收。雙工機或者循環(huán)器5用于對去往同一位置天線3的發(fā)送信號/來自同一位置天線3的接收信號進行時間復(fù)用。由于所發(fā)送的線性調(diào)頻信號脈沖隨著時間改變其頻率，所以在給定時刻接收的精確頻率取決于該對象所在的位置有多遠以及相應(yīng)的飛行時間(Tp)。所接收的信號然后被與所發(fā)送的線性調(diào)頻信號進行混頻(經(jīng)由耦合器4被供應(yīng)給混頻器6)，并且混頻器6的輸出具有以下頻率，該頻率是所發(fā)送的信號和所接收的信號之間的頻率之差。其被稱為拍頻(beat frequency, fb),并且與FMCW雷達和該對象之間的距離成正比。拍頻信號被模數(shù)變換器(ADC) 7從模擬域變換到數(shù)字域。來自ADC7的復(fù)I/Q信號隨后通過頻譜分析器或者FFT變換單元8中的傅立葉變換被變換到頻域，以得到每個頻率區(qū)間。這些頻率區(qū)間直接與目標(biāo)的距離有關(guān)。發(fā)射機信號(線性調(diào)頻信號脈沖)和所接收的信號的相對于時間的頻率變化在圖2中分別被示出為實線和虛線。所發(fā)送的信號和所接收的信號之間的頻率差，即拍頻(fb)也被標(biāo)注出來。如圖2中所示，所發(fā)送和所接收的信號的頻率隨著時間變化。在每個采樣點處，信號的頻率一般是已知的，并且針對給定的時刻，所發(fā)送和所接收的信號的帶寬被限制。τ指示發(fā)送和接收信號之間的延遲時間，PRI指示一個線性調(diào)頻信號的時間段即，脈沖重復(fù)間隔。調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達系統(tǒng)的距離分辨率與帶寬成反比，即，它們的關(guān)系為δ R=c/(2BW)，其中R是距離，c是光速，Bff是帶寬。該距離信息傳統(tǒng)上是通過執(zhí)行頻域分析被提取的(例如，通過所接收的混頻信號(拍頻)的快速傅立葉變換(FFT))。利用這種方法，目標(biāo)的存在由與目標(biāo)的距離相對應(yīng)的最大值位于頻拍處的主瓣示出。當(dāng)兩個以上目標(biāo)比雷達的最大距離分辨率更接近彼此時，該基于頻率的過程無法分辨出與不同目標(biāo)相對應(yīng)的主瓣。該理論距離分辨率僅取決于所發(fā)送的線性調(diào)頻信號的帶寬，即帶寬越高，距離分辨率越好。如上所述，已經(jīng)通過時域中的密集信號處理開發(fā)出了無需增大信號的帶寬即可增 大距尚分辨率(也被稱為超分辨率技術(shù))的多種方法。本發(fā)明提出了一種通過引入壓縮傳感(CS)的新范例，來提高基于頻率調(diào)制的雷達(諸如，F(xiàn)MCW雷達)中的距離分辨率的新方法。如果稀疏性的條件被滿足，則這里提出的方法能夠在比FMCW拍頻分析的頻域處理所施加的理論距離分辨率近五倍的目標(biāo)之間進行辨別。在本發(fā)明的細節(jié)被更詳細說明之前，CS的理論將被簡要說明。CS的理論基本上陳述了以下內(nèi)容一定基底中的長度為N的稀疏信號X很有可能通過11最小化而僅從M個測量結(jié)果被精確恢復(fù)出來，其中，M << No作為一般規(guī)則，根據(jù)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，如果信號X是K稀疏的(X的N個系數(shù)中只有K個系數(shù)為非零的)，則所需要的測量結(jié)果的數(shù)目M大約為K*logM。令Ψ表示稀疏信號的基底矩陣(X = Ψ8)，并且令Φ表示測量矩陣。CS的理論證明，可以通過求解凸函數(shù)優(yōu)化問題從較少數(shù)目的測量結(jié)果y重建信號X:5 ~ min jbl s.t,y = Φζ '二 ΦΨχ 二 Θ ( I )其中，s是僅具有K個有效系數(shù)的稀疏向量，并且Φ是MxN矩陣(Μ<<Ν)。除了信號的稀疏性以外，必需滿足的另一個條件是約束等距性(RIP)，其規(guī)定只有矩陣 滿足以下條件時信號的重建才會成功
I ιΛ,1、1-￡· <-Γ~- <Ι + Γ(2)
!H2其中，V是任意稀疏信號，并且ε >0。更容易證明的一種相關(guān)特性被稱為不相干性，其規(guī)定代表矩陣ψ和測量矩陣φ之間的相干性越低，完美重建的概率越高。相干性μ被定義為
."(φ，ψ):: 'Jn *niax !( ，ψ s)(3)
l<kj<n 1換言之，相干性測量的是Ψ和Φ的任意兩個元素之間的最大相關(guān)性。可以在2006 年的 IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 52，第 489 至 509 頁上的由Ε· Candes，J. Romberg，和 Τ· Tao 所著的 “Robust uncertainty principles Exact signalreconstruction from highly incomplete frequency information，，、2006 年的 IEEETransactions on Information Theory, vol. 52，第 1289 至 1306 頁的由 D. Donoho 所著的uComperssed sensing”、或者 2008年 3 月的 IEEE Signal Processing Magazine，第 21 至 30頁的由Emmanuel J. Candes矛口Michael B. Wakin所著的“An introduction to compressivesamp I ing ”中找到壓縮傳感理論的詳細說明。傳統(tǒng)上，CS被用來減少必要測量的數(shù)目，目的是在減少獲取時間的同時仍然保持恢復(fù)出的信號(圖像、聲音等)的可接受質(zhì)量，或者降低硬件復(fù)雜度(即，以較低的速率對信號進行采樣，以降低對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的要求)。但是，本發(fā)明提出以完全不同的方式使用CS:代替減少恢復(fù)原始信號的測量的數(shù)目，根據(jù)本發(fā)明，所有的可用測量被進行，并且具有比利用傳統(tǒng)方法恢復(fù)出的信號更好的質(zhì)量(在某種意義上)的信號被重建出來。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達裝置10的一般性布局的示意圖。其包括發(fā)射機天線11，該發(fā)射機天線朝著潛在地包括兩個或更多目標(biāo)112、113、114的場景111發(fā)送具有一發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；以及接收機天線12，該接收機天線響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸，接收從所述場景111反射的接收信號。另外，雷達裝置10包括混頻器13，該 混頻器對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；以及采樣單元14，該采樣單元對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以獲得來自所述接收信號的周期的接收信號樣本。還提供了處理器15，該處理器通過假設(shè)接收信號是響應(yīng)于經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬而被接收的情況下來定義測量矩陣，從而處理所述接收信號樣本，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于期望的距離分辨率，并且該處理器還使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定場景的一個或多個目標(biāo)的位置。在FMCW雷達的實施例中(在這里，其將被用來說明本發(fā)明的細節(jié))，CS被應(yīng)用于接收機中所收集的所有數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)比數(shù)據(jù)被以傳統(tǒng)方式處理時獲得的分辨率更為精細的距離分辨率。相反，傳統(tǒng)方法利用FFT在頻域中執(zhí)行分析，并且實現(xiàn)的分辨率接近于理論分辨率。如前面提到的，F(xiàn)MCW雷達中的距離分辨率僅取決于所發(fā)送的帶寬。為了在相同的帶寬下改進距離分辨率，考慮所收集的數(shù)據(jù)僅僅是具有更高帶寬(具有更精細的距離分辨率)的FMCW雷達的經(jīng)減少的樣本集合。這在圖4中示出。這里，Afl指示由發(fā)射機天線11發(fā)送的實際發(fā)送信號Tl的發(fā)送帶寬，并且Λ f2指示理論上被認(rèn)為用在實現(xiàn)更高距離分辨率的CS算法中的假設(shè)(經(jīng)擴展)發(fā)送信號T2(虛線所示)的更大(假設(shè))帶寬。接收信號由R指示。實際的脈沖重復(fù)間隔由PRIl指示。從這點看，CS理論表達了可以重建應(yīng)用CS的信號，然后提取其包含的信息(即，目標(biāo)的數(shù)目和它們的距離)。首先，適合被用作壓縮傳感算法的輸入的信號模型被形成。盡管所發(fā)送的信號是連續(xù)斜坡頻率連續(xù)調(diào)頻信號(但也可以是步進斜坡信號、或者隨著時間改變其頻率的其他信號)，但是旦反射信號在接收機處被采樣，則這些接收信號樣本被當(dāng)作來自具有與樣本點相對應(yīng)的頻率的步進頻率雷達的脈沖集合。為了說明此，接收信號被以采樣頻率fs進行采樣，以便以間隔kTs獲得接收信號樣本yk
:2; ! ι +akJ,t --二ατ \
yk - S!f(kT^) = s*e'2^(4)其中，α = Af/PRI是連續(xù)調(diào)頻信號的斜率，并且τ =2R/c是傳播時間。在接收信號的一個周期期間，N = PRI/TS個接收信號樣本被獲取。如果場景中存在位于Rm個位置處的M個目標(biāo)，則等式(4)可以被擴展為
權(quán)利要求
1.一種雷達裝置，包括 發(fā)射機天線(11)，該發(fā)射機天線朝著潛在地包括兩個或更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號； 接收機天線(12)，該接收機天線響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸，接收從所述場景反射的接收信號； 混頻器(13)，該混頻器對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號； 采樣單元(14)，該采樣單元對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期中獲得接收信號樣本；以及 處理器(15)，該處理器通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而對所述接收信號樣本進行處理，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于所期望距離分辨率，并且所述處理器使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為定義具有與來自所述接收信號的周期的接收信號樣本數(shù)相對應(yīng)的行數(shù)并且具有與匹配所述所期望距離分辨率的所定義距離柵格相對應(yīng)的列數(shù)的所述測量矩陣，其中每行的元素具有取決于所述接收信號的相同頻率分量的值。
3.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為應(yīng)用11范數(shù)最小化算法來求解當(dāng)應(yīng)用壓縮傳感時存在的11正則化問題。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為通過應(yīng)用二階錐求解器，尤其是SeDuMi或者SDPT來求解所述11范數(shù)最小化問題。
5.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為應(yīng)用11范數(shù)最小化算法來求解以下形式的11正則化問題 min| s I1 s. t. | | O x-y | 12 ^ e 其中，s是針對一個或多個目標(biāo)的反射率向量的期望解答，O是所述測量矩陣，y是來自所述接收信號的周期的所述接收信號樣本的向量，并且e表示用作所述最小化算法的停止準(zhǔn)則的被接受誤差參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為應(yīng)用11范數(shù)最小化算法來求解以下形式的11正則化問題，尤其是Dantzing選擇器正則化問題min| Sll1 s. t. | | 0H(0s-y) | | U 其中，s是針對一個或多個目標(biāo)的反射率向量的期望解答，O是所述測量矩陣，Oh是所述矩陣的厄米特轉(zhuǎn)置，y是來自所述接收信號的周期的所述接收信號樣本的向量，并且U是正則化參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為迭代地調(diào)整所述Dantzing選擇器問題中的所述正則化參數(shù)的值，利用經(jīng)調(diào)整的正則化值來求解所述11正則化問題，并且更新所檢測到的目標(biāo)的值直到結(jié)束準(zhǔn)則被滿足為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為隨著迭代次數(shù)的增加而減小所述正則化值來迭代地調(diào)整所述正則化值，具體如下
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為在所述11正則化問題被求解之后并且在所述結(jié)束準(zhǔn)則被檢查之前，迭代地對所述反射率向量的估計值進行歸一化、加權(quán)和累加。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雷達裝置， 其中，所述處理器(15)被配置為向利用所述正則化參數(shù)的較高值獲得的估計目標(biāo)值給予更多懲罰。
11.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的雷達裝置，還包括 FFT單元(8)，該FFT單元對所述經(jīng)混頻的接收信號執(zhí)行FFT，以獲得FFT接收信號；以及 選擇單元(20)，該選擇單元通過分析所述接收信號的FFT值來選擇所述場景中潛在目標(biāo)所位于的區(qū)域， 其中，所述處理器(15)被配置為處理所述接收信號樣本并在具有比僅針對被選擇區(qū)域的理論距離分辨率更高的距離分辨率的柵格上定義測量矩陣，并且通過僅在所述場景的被選擇區(qū)域中應(yīng)用壓縮來確定一個或多個目標(biāo)的位置。
12.如任意前述權(quán)利要求所述的雷達裝置，包括 表示被交替地用于發(fā)送和接收的所述發(fā)射機天線和所述接收機天線的同一位置天線⑶。
13.一種雷達方法，包括以下步驟 朝著潛在地包括兩個或者更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號; 響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸，接收從所述場景反射的接收信號；將所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；以及對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期獲得接收信號樣本，通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而處理所述接收信號樣本，并且使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于所期望距離分辨率。
14.一種用在雷達裝置中的處理器(15)，具體地該雷達裝置具有發(fā)射機天線(11)，該發(fā)射機天線朝著潛在地包括兩個或者更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；接收機天線(12)，該接收機天線響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸接收從所述場景反射的接收信號；混頻器(13)，該混頻器對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；以及采樣單元(14)，該采樣單元對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期中獲得接收信號樣本， 其中，所述處理器(15)被配置為通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而處理所述接收信號樣本，并且使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于期望的距離分辨率。
15.一種用在雷達方法中的處理方法，具體地該雷達方法包括以下步驟朝著潛在地包括兩個或者更多個目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；響應(yīng)于所述發(fā)送信號的傳輸接收從所述場景反射的接收信號；對所述接收信號和所述發(fā)送信號進行混頻，以獲得經(jīng)混頻的接收信號；以及對所述經(jīng)混頻的接收信號進行采樣，以從所述接收信號的周期獲得接收信號樣本， 所述處理方法包括以下步驟通過在所述接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣，從而處理所述接收信號樣本，并且使用所述測量矩陣和所述接收信號樣本通過應(yīng)用壓縮傳感來確定所述場景中的一個或多個目標(biāo)的位置，其中所述假設(shè)帶寬對應(yīng)于所期望距離分辨率。
16.一種計算機程序，包括用于促使計算機在所述計算機程序在計算機上被執(zhí)行時執(zhí)行權(quán)利要求15所述的處理方法的步驟的程序代碼裝置。
17.一種存儲指令的計算機可讀非瞬態(tài)介質(zhì)，其中該指令在計算機上被執(zhí)行時促使所述計算機執(zhí)行如權(quán)利要求15所述的處理方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及雷達裝置和方法，用于在不增加帶寬的條件下獲得比傳統(tǒng)的雷達裝置更高的距離分辨率。該雷達裝置包括發(fā)射機天線(11)，朝著包括目標(biāo)的場景發(fā)送具有發(fā)送帶寬的經(jīng)頻率調(diào)制的發(fā)送信號；接收機天線(12)，響應(yīng)于發(fā)送信號的傳輸而接收反射的接收信號；混頻器(13)，對接收信號和發(fā)送信號進行混頻以獲得經(jīng)混頻的接收信號；采樣單元(14)，對經(jīng)混頻的接收信號采樣以從接收信號的周期中獲得接收信號樣本；以及處理器(15)，其通過在接收信號是響應(yīng)于具有比實際發(fā)送帶寬更高的假設(shè)帶寬的發(fā)送信號而被接收的假設(shè)下來定義測量矩陣從而對接收信號樣本進行處理，并且還通過應(yīng)用壓縮傳感來確定目標(biāo)的位置，假設(shè)帶寬對應(yīng)于期望距離分辨率。
文檔編號G01S7/28GK102819017SQ201210195110
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者卓那·諾格瑞亞-尼恩 申請人:索尼公司