專利名稱：有源雷達系統和方法
技術領域：
本發明涉及有源雷達系統和相應的有源雷達方法。
背景技術：
有源雷達系統，特別是用作有源成像系統，對于包括醫療和安全性應用在內的若干應用而言在超聲波、微波、毫米以及兆兆赫茲頻率方面正變得越來越流行。例如，安全性有源成像系統使得隱藏在衣服下面或者隱藏在包中的可疑物品能夠被看見并進而能夠容易地被識別。另一方面，醫療有源成像系統使得大量的各種生物項目能夠可視化。已知有多種利用各種用于將不同的所發射信號分離開的手段的有源雷達系統和方法，特別是用于MMI (多輸入多輸出)雷達或MMI成像系統。在IEEE 雷達會議 2009 中 J. H. G. Ender, J. Klare 的 “System Architecture and Algorithms for Radar Imaging by MIMI-SAR”提出了兩種不同的方法。第一種方法將不同的所發射信號以時間復用到不同的天線，即，一次僅有一個發射天線發射信號。第二種方法同時在所有發射機上進行發射，但是每個發射機在不同頻帶(這樣頻帶是總的系統帶寬的一小部分)中發射。頻帶到發射機天線的映射可依據時隙(或脈沖持續時間)不同而改變。在EUSAR 會議 2010 中 J. Klare, O Saalman, H. Wilden 的 “First Experimental Results with the imaging MIMO Radar MIRA-CLE X”提出了將不同發射信號復用到不同的天線，即一次僅有一個發射天線發射信號。在IEEE地球科學和遠程感測研討會(IGARSS 2008)上J. Klare的“Digital Beamforming for a 3-D MIMI SAR-Improvements Through Frequency and Waveform Diversity”提出兩種不同的方法。第一種方法同時在所有的發射機上進行發射，但是每個發射機使用不同的頻帶。頻帶到發射天線的映射可依據時隙(或脈沖持續時間)不同而改變。第二種方法是同時在所有的發射天線上進行發射，但是具有Doppler容忍正交編碼的波形。在第四屆EMRS DTC 技術會議-愛丁堡 2007 上 B. J. Donnet，I. D. Lonstraff 的 “MIMI Radar-ffaveforms and applications” 描述了一種使用 OFDM(正交頻分復用)的 MIMO雷達系統，該系統使用Doppler容忍Costas碼(以及戈萊(Golay)碼)來確定OFDM 的不同發射波形的頻率跳變模式。在第三屆歐洲雷達會議上B. J. Donnet等人的“ΜΙΜ0 Radar, Techniques and Opportunities”提出一種MMO系統，該系統使用OFDM并且在分立的步驟中改變不同發射天線的頻率。不同的發射機總是以不同的分立的頻率進行發送。在第四屆歐洲雷達會議上J. H. Kim等人的“Investigation of MIMO SAR for Interferometry”提出一種MMO系統，在該系統中，不同發射信號通過使用空時塊編碼 (STBC)而被分尚開。在2005年11月21-23日于新西蘭北帕(Palmerston North)舉辦的關于傳感技術
5的第一屆國際會議上 G. Brooker 的“Understanding Millimeter Wave FMCff Radars”說明了經頻率調制的連續波(FMCW)雷達系統。這樣的雷達使用零差(homodyne)原理來運作， 即振蕩器既被用作發射器又被用作本地振蕩器的CW雷達。上面提到的已知系統具有如下缺點因為所有發射信號將被逐個地順次發射，所以他們要求很多時間；要求使用特殊的(復雜的、可能為非最佳的)編碼；沒有有效地使用可用帶寬；實施復雜；和/或要求特殊的(復雜的、昂貴的)硬件。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種有源雷達系統以及相應的有源雷達方法，他們可克服上述缺點，特別是信號發射、接收和分析要求較少時間、不要求使用特殊的編碼或硬件用于信號發射和接收，并且可被容易實施。根據本發明的一方面，提供一種有源雷達系統，包括至少兩個發射天線，每個發射天線向場景發射輻射作為發射信號，所述發射信號包括經頻率調制的脈沖串；至少一個接收天線，該至少一個接收天線接收來自所述場景的輻射作為接收信號;控制器，該控制器控制所述至少兩個發射天線以使得各發射天線的發射信號的發射按時間偏移被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收天線接收之間的時間延遲并短于所述第一發射信號的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間；和信號分析器，該信號分析器對所述接收信號進行分析。根據本發明的又一方面，提供一種相應的有源雷達方法，包括如下步驟向場景發射輻射作為至少兩個發射信號，每個發射信號包括經頻率調制的脈沖串;接收來自所述場景的輻射作為接收信號；控制所述至少兩個發射信號的發射以使得各發射信號的發射按時間偏移被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號的發射與所述第一發射信號的輻射的接收之間的時間延遲并短于所述第一發射信號的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間，以及 對所述接收信號進行分析。本發明的優選實施例在從屬權利要求中被定義。應當理解，所要求保護的有源雷達方法具有與所要求保護的以及在從屬權利要求中所定義的有源雷達系統類似和/或相同的優選實施例。本發明基于如下思想發射信號以相對彼此小的時間偏移被發射，即，發射信號在時間上交疊。為了確保不同發射信號維持他們的正交性，兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移a)長于所述兩個發射信號中的第一發射信號的發射與所述第一發射信號的輻射的接收之間的時間延遲并且b)短于所述第一發射信號的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間。優選地，所述時間偏移對應于頻率偏移，所述頻率偏移被設置得遠遠大于由于距離(拍頻)和運動(Doppler頻率)而引起的總預期頻率差。
與已知的系統和方法相比，通過所提出的有源雷達系統和方法實現多種優點。發射信號被時間復用的系統因為一次發射一個發射信號因而發送全部發射信號需要N個脈沖持續期(其中N是發射天線的數目)。所提出的有源雷達系統因為發射信號在時間上交疊因而發送所有發射信號要求較短的時間段。利用所提出的有源雷達系統，所導致的速度增加意味著對象可更快速地被掃描。編碼被用于區分發射信號的已知系統需要為所需數目的發射信號找出適當的碼集。此外，使用編碼來區分發射信號的MMO系統不具有很好的正交性，這導致性能降低。然而，所提出的有源雷達系統產生很好的正交性，從而提供改善的性能。使用不同頻帶來區分所發射信號的系統對于每個啁啾聲(chirp)持續期(即，單個發射信號的持續期)具有有限量的帶寬。這樣的系統必須使用不同的多個信號生成器 (也被稱為啁啾聲生成器)來覆蓋不同頻帶，這不利地導致更高復雜性。所提出的有源雷達系統不具有這些缺點。使用結合步進式頻率連續波的OFDM的系統需要實行寬帶IFFT(逆快速傅立葉變換)。一般地，MMO雷達系統將具有若干GHz的帶寬并且利用(使用IFFT的)OFDM實現此將很困難。所提出的有源雷達系統不具有這些缺點。使用STBC(時空塊編碼)來分離發射信號的已知系統只可用于一定數目(例如， 2、4、8等)的發射天線，這可限制MIMO雷達(成像)系統的設計，因為只可以使用一定數目的發射天線。所提出的有源雷達系統不具有這些缺點。有利地，所提出的有源雷達系統和方法例如可用于MMO雷達系統或MMO成像系統，特別是使用FMCW，從而發射信號(優選為所有發射信號)彼此正交(因此產生最佳性能)，并且所提出的有源雷達系統和方法不需要包含多個脈沖持續期的發射時間。此外，所提出的有源雷達系統和方法不需要使用特殊編碼。所提出的有源雷達系統和方法特別(但不排他地)可應用于發射天線和要被觀看(或被成像)的對象之間的距離相對較短的短距離(和/或室內應用)，例如IOm以下。應當注意，在實踐中，有源雷達系統將包括兩個或更多個發射天線和兩個或更多個接收天線。雖然一般兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移大于兩個或更多個發射信號中的第一發射信號的發射與該第一發射信號被至少一個接收天線接收之間的時間延遲就足夠了，但是優選兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移大于兩個或多個發射信號中的第一發射信號的發射與該第一發射信號的輻射被所有接收天線接收之間的時間延遲。這確保所發射的信號一般同時在所有接收天線處被接收。在本發明的一方面中，提出一種有源雷達系統，包括用于各自向場景發射輻射作為發射信號的至少兩個發射裝置，所述發射信號包括經頻率調制的脈沖串；用于接收來自所述場景的輻射作為接收信號的至少一個接收裝置；控制裝置，該控制裝置控制所述至少兩個發射裝置以使得各發射裝置的發射信號的發射按時間偏移被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收裝置接收之間的時間延遲并短于所述第一發射信號(T61)的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間；和
用于對所述接收信號進行分析的信號分析裝置。
本發明的這些和其他方面將從下面參考下文中所描述的實施例的更具體的說明中變得明顯。在附圖中圖
I示出已知的統計型MIMO雷達的示意2不出已知的共駐型MIMO雷達的不意3A和圖3B示出FMCW雷達和其中使用的示例性波形；
4示出圖示了在FMCW中使用的標準頻率斜坡的示5示出圖示了在SFCW中使用的頻率斜坡的示6示出圖示了用于FWCM的時分復用MMO傳輸的示7示出圖示了用于FWCM的帶分復用MIMO傳輸的示8示出根據本發明的有源雷達系統的一個實施例；
9不出圖不了根據本發明提出的時間偏移MIMO傳輸的不IO示出圖示了根據本發明提出的時間偏移MIMO傳輸的更多細節的示圖； 11示出根據本發明的頻率分析器的一個實施例。
具體實施例方式有源雷達系統中(例如有源成像系統中)的發射機和接收機的布置可采取許多不同的形式。為了下面的說明，將考慮這樣的有源雷達系統，其中，多個發射機(發射天線) 和接收機(接收天線)一起工作以形成MMO雷達或MMO有源成像系統(其應當被理解為由一般表述“有源雷達系統”所涵蓋)。然而，本發明不限于那些MMO雷達或MMO有源成像系統，而是還可應用于具有僅僅單個接收天線和僅僅兩個發射天線的有源雷達系統。王要有兩種不問類型的MIMO雷達。弟一種被稱為統計型ΜΙΜ0，在此系統中，天線被布置得彼此遠離，并且通常由多個雷達(也被稱為雷達系統)構成以提供對象的不同視圖(view)。通過這樣做，該MMO雷達提供了信號對于衰落的健壯性，因為總接收信號是所有不同的接收信號的疊加。圖I中示出了統計型MMO雷達10的一般布局的示例，該統計型MIMO雷達10具有四個雷達單元11、12、13和14，每個雷達單元包括發射天線(由Tx指示)和接收天線(Rx)或者包括公共的發射/接收天線，并且該統計型MMO雷達10提供對對象I的四個不同的視場。第二種類型的MMO雷達被稱為共駐型(co-located)MM0(或者波束形成ΜΜ0) 雷達。在此系統中，天線被布置得彼此接近并且一起形成“虛擬”波束形成陣列。圖2中示出了這樣的共駐型MMO雷達20的一般布局。所述雷達20包括具有若干(這里為四個) 發射天線22、23、24和25的發射天線陣列21以及具有若干(這里為三個)接收天線27、 28和29的接收天線陣列26。因為任何陣列的天線增益與天線元件的數目成正比，所以這樣的布置的優點(當其被優化設計時)在于虛擬陣列30 (由圓指示)中的元件的數目為 Nt X Nk (這里，Nt是發射天線的數目，并且Nk是接收天線的數目)，但是發射天線和接收天線的數目僅為Ντ+Νκ。例如，如圖2中所示，虛擬元件的數目為十二，但是僅需要四個發射機和三個接收機。對于傳統的陣列，形成這樣的十二個元件的陣列將需要十二個接收機。
這里應當注意，所提出的發明既可應用于統計型MIMO又可應用于共駐型ΜΙΜ0。對于MMO有源雷達系統(例如MMO有源成像系統)來說，基本挑戰是接收機如何在Nt個發射信號之間進行區分。在優選實施例中，本發明使用了經頻率調制的連續波 (FMCW)，這將首先被說明。在2005年11月21_23日于新西蘭的北帕舉辦的第一屆關于傳感技術的國際會議上 G. Brooker 的 “Understanding Millimeter Wave FMCff Radars” 給出了 FMCW 的透徹說明。圖3A中示出了包括發射機部41和接收機部42的FMCW雷達40的已知實施例的示例。 發射機部41的啁啾聲發射器43發射經頻率調制(頻率隨著時間改變)的連續波信號來產生啁啾聲信號。此啁啾聲信號被發射到將要通過天線45檢查的對象I并且還經由耦合器 44被饋送到接收機部42。發射信號被對象I反射(反射的水平將依賴于對象I的特性)， 被天線45接收并通過雙工器46被耦合到接收機部42。因為所發射的啁啾聲脈沖其頻率隨著時間而改變，所以給定時刻所接收到的準確頻率依賴于對象I位于多遠以及相應的飛行時間(Tp)。所接收的信號然后在混合器47中與(經由耦合器44)所發射的啁啾聲混合，并且混合器47的輸出在放大器48中被放大并在頻譜分析器49中被分析。混合器47的輸出信號具有與一定頻率，該頻率是所發射的信號和所接收的信號之間的頻率差。這被稱作拍頻(fb)并且與FMCW雷達和對象之間的距離成正比。發射機信號(啁啾聲脈沖)50和所接收的信號51的頻率相對時間的變化在圖3B 中以圖示被示出。所發射的信號50和所接收的信號51之間的頻率差(即拍頻fb)也被標出。此外，Tp指示飛行時間，Tb指示啁啾聲脈沖持續時間，并且Af指示啁啾聲脈沖寬度。典型的FMCW雷達系統通常將會連續地發送啁啾聲脈沖。圖4的示圖示出了具有斜坡波形的這樣的啁啾聲脈沖的頻率隨時間的一般變化。通常使用的對于FMCW的替代為步進式頻率連續波(SFCW)，其中，頻率不按照連續的方式改變，而是按照步進的方式改變，從而使得在每步的一段時間內頻率保持恒定，圖5 的示圖中示出了對此的示例。SFCW可被用在使用OFDM的雷達系統中，并且頻率步幅一般對應于OFDM子載波間隔。對于MIMO有源成像系統或MIMO雷達系統(一般針對具有不止一個發射天線的有源雷達系統)的基本挑戰在于接收機如何能夠在Nt個發射信號之間進行區分。如上所述， 一些已知的方法提出按照時間來分離這Nt個發射信號(稱為“時間復用”)，這要求一次發送Nt個脈沖，并且缺點是要求是正常(即，用于只發送單個發射信號)時的Nt倍的輻照時間。圖6示出了使用FMCW的、具有四個天線Txl-Tx4的這樣的系統的頻率斜坡的示例。另一種已知的方法是將發射帶寬分割成Nt個部分頻帶，并且每個發射機一次發射一個頻帶。圖7中示出了具有四個天線Txl-Tx4的這樣的系統的頻率使用的示例。然而， 這樣的系統對于每個發射的脈沖具有有限量的帶寬，這進而意味著對于每個脈沖而獲得的范圍分辨率(range resolution)被降低。此外，具有多個頻帶的系統必須使用不同的多個啁啾聲生成器，這不利地導致更高的復雜性。另一種已知的方法包括應用復用到SFCW的頻率，并且已被提出用于利用SFCW的 OFDM系統。該方法通過某種頻率步進來分離SFCW波形，從而使得兩個不同的發射機同時不使用相同的子載波頻率。圖8中示出了根據本發明的有源雷達系統60的實施例。一般地，該有源雷達系統60包括至少兩個發射天線，在本實施例中為兩個發射天線61、62，每個發射天線對場景(例如，對象I)發射輻射作為各自的發射信號T61、T62。所述發射信號T61、T62 —般各自包括經頻率調制的脈沖串，如將在下面說明的。有源雷達系統60 —般還包括至少一個接收天線，在本實施例中為兩個接收天線 63、64，每個接收天線接收來自所述場景的輻射作為各自的接收信號R63、R64。所述接收信號R63、R64的輻射主要包括從發射天線61、62發射到場景并被所述場景(例如，對象I)反射的輻射。此外，控制器65被設置，該控制器65控制所述發射天線61、62以使得各發射天線 61、62的發射信號的發射以時間偏移被順次啟動，如在圖9的不圖中所不，圖9不出了兩個順次發射的發射天線61、62的發射信號T61和T62。最后，信號分析器66被設置，信號分析器66對兩個接收天線63、64的所述接收信號R63、R64進行分析。如所述的，替代對發射信號的發送脈沖的時間復用(圖6中所示)，根據本發明， 發射信號T61、T62的脈沖以彼此小的時間偏移Ttl被發送，并且因此如在圖9中所示的示例中示出那樣在時間上交疊。圖10示出了兩個發射信號T61、T62和(由兩個接收天線以輕微的時間延遲接收的)相應的兩個接收信號部分R61、R62。應當注意，這兩個接收信號部分R61、R62是由接收天線63、64 二者接收的，并且因此被包括在他們各自的接收信號R63、 R64中。兩個順次啟動的發射信號T61、T62的發射之間的時間偏移Ttl被控制得長于第一發射信號T61的發射和所述第一發射信號的輻射的接收(即第一接收信號部分R61的接收) 之間的時間延遲At，所述接收由所述兩個接收天線63、64中的至少一個接收，優選地通過這兩個接收天線二者接收-在多個接收天線的情況中-優選地通過所有接收天線接收。此外，時間偏移Ttl被控制得短于所述第一發射信號T61的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間Tb。這提供了發射信號的正交性得以維持，因此使得從不同發射信號得到的不同接收信號可被區分開，而不論在接收期間是否在時間上交疊。本發明的有源雷達系統和方法優選地適用于短程系統。在一個優選實施例中， FMCW被使用。此外，在一個實施例中，相同的發射信號(相同的脈沖)和相同的帶寬被用于每個發射天線。然而，在其他實施例中，每個發射天線或每組發射天線發射不同的發射信號，具體為包括覆蓋不同帶寬和/或經不同的頻率調制的脈沖，這將進一步有助于對不同接收信號的區分。上面描述的在有效發送發射信號之間的時間偏移Ttl對應于頻率偏移&，頻率偏移 f。被設定地(遠遠)大于由于距離(拍頻)和任何運動(Doppler頻率)而預期到的發射信號(例如，發射信號T61)和接收信號(例如，接收信號R61)之間的頻率差fd。換句話說， 兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移優選地對應于頻率偏移fo，由于從所述第一發射天線61到至少一個接收天線63、64的信號路徑的長度和反射所述第一發射信號T61 的對象I的任何運動，頻率偏移&被控制得大于第一發射信號T61和所述第一發射信號的輻射被至少一個接收天線63、64接收之間的頻率差fd。本發明的系統和方法因此也特別適用于短程室內MIMO系統,其中，雷達系統和對象之間的距離相對校短，例如最長為10m，從而創建低拍頻，并且由此對象可以靜止或低速運動，從而僅導致生成低Doppler頻率。此外，本發明的系統和方法可被用于長程系統，其中對象的距離的范圍被限制以使得不導致對于來自不同發射信號的不同接收信號的混淆(或模糊)。在一個實施例中，為了控制時間偏移Ttl,在第一發射信號T61的發射和所述第一發射信號T61的福射被所述至少一個接收天線63、64接收之間使用固定時間延遲At。此固定時間延遲可預先獲得，例如通過校準測量，或者可基于天線和對象之間的已知距離計算。在另一實施例中，至少一個發射天線發射(特別是所有發射天線順次發射)發射信號，例如，測試發射信號。信號分析器66然后對接收信號進行分析以確定發射信號的發射和所述發射信號的輻射的接收之間的時間延遲At。在另一實施例中，一固定時間偏移Ttl被用于控制兩個順次啟動的發射信號的發射中發射。所述固定時間偏移Ttl 一般預先確定，例如通過實驗或計算。優選地，同樣的固定時間偏移用于控制兩個順次啟動的發射信號的發射中的所有發射。在一個替代實施例中，用于控制兩個順次啟動的發射信號的發射中的發射的時間偏移是變化的，并且可變化為例如適應依賴于天線和對象之間的經修改的距離的時間偏移。雖然上述實施例使用兩個發射天線和兩個接收天線，但是也可使用其他數目的天線。因此，一般地，系統包括多個發射天線和多個接收天線(其中他們的數目可以相等也可以不同)。此外，本發明可用在不同的配置中(一般如圖I和圖2中所示)。例如，本發明可被用在包括天線對的統計型MIMO配置中，每個天線對包括發射天線和接收天線，所述天線對被布置得彼此遠離，特別地處于離要被輻照的對象或場景不同的方向上。此外，本發明可被用在共駐型MMO配置中，其中發射天線被布置得彼此接近以形成發射天線陣列，并且接收天線被布置得彼此接近以形成接收天線陣列。為了分析接收信號，特別是不論不同接收信號是否在時間上交疊都可區分這些不同接收信號，可以采取各種措施。在一個實施例中，信號分析器66可包括兩個或更多個混合器，特別是針對至少部分同時發射的每個發射信號布置一個混合器或者針對每個發射天線布置一個混合器，其中混合器可操作以將接收信號與相應發射信號混合來獲得每個混合器的混合器輸出信號；以及針對每個混合器布置的濾波器，濾波器用于對各自混合器輸出信號進行過濾以獲得從相應發射信號得到的接收信號的貢獻。用在圖8中所示的有源雷達系統60的實施例中的信號分析器66的示例性實施例示意性地在圖11中被示出(用于接收天線63的輸出路徑)。該信號分析器66包括兩個混合器70、71，其中接收信號R63(其有效地包括經時間偏移的接收信號R61、R62)被分別與發射信號T61和T62混合。混合器70、71的輸出信號被放大器72、73放大并被濾波器74、 75過濾以濾除不想要的成分。例如，在靠上路徑中，只有從接收信號R61得到的成分通過濾波器74，并且在靠下路徑中只有從接收信號R62得到的成分通過濾波器75。與已知系統相比，所提出的有源雷達系統和方法的主要優點有a)與發射信號被時間復用的系統相比，所提出的方法中的不同發射信號可被更快發射，因此發射信號(例如，每個形成一個FMCW斜坡)在時間上交疊。這導致的速度增加意味著對象可更快速地被掃描。b)與使用編碼來區分發射信號的系統相比，根據所提出的方法發現不需要對所需求的大量發射信號編碼。此外，使用編碼來區分發射信號的MMO系統不具有很好的正交性，這導致性能降低。然而，所提出的方法可產生很好的正交性，從而使得性能得以改善。
c)與不同頻帶被用于區分所發射信號的系統相比，所提出的方法為每個發射信號 (例如，啁啾聲脈沖)提供了更多的帶寬。此外，多頻帶方法必須使用不同的啁啾聲生成器， 這不利地導致更高復雜性。d)與OFDM結合步進式頻率連續波使用的系統相比，所提出的方法不需要實行寬帶IFFT (逆快速傅立葉變換)。一般地，MMO雷達系統將具有若干GHz的帶寬并且利用(使用IFFT的)OFDM實現此將很困難。在附圖和前面的描述中已經詳細地描述和圖示了本發明，但是這樣的圖示和描述被認為是說明性的或示例性的而不是限制性的。本發明不限于所公開的實施例。在學習了附圖、本公開以及所附權利要求后，本領域技術人員在實現所要求保護的發明時可理解和實行所公開的實施例的其他變形。在權利要求中，單詞“包括”并不排除其他元件或步驟，并且“一”或“一個”的不定冠詞也不排除多個。單個元件或其他單元可實現權利要求中所述的許多項的功能。在不同從屬權利要求中所述的一些措施的實施并不表明這些措施的組合不能被用以獲益。權利要求中的任何標號不應當被認為是對范圍的限制。
權利要求
1.一種有源雷達系統(60)，包括至少兩個發射天線(61，62)，每個發射天線向場景發射輻射作為發射信號(T61，T62)， 所述發射信號包括經頻率調制的脈沖串；至少一個接收天線(63,64),該至少一個接收天線接收來自所述場景的福射作為接收信號(R6LR62)；控制器(65)，該控制器控制所述至少兩個發射天線￠1,62)以使得各發射天線的發射信號(T61，T62)的發射按時間偏移(Ttl)被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號 (T61，T62)的發射之間的時間偏移(Ttl)被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收天線接收之間的時間延遲(At)并短于所述第一發射信號(T61)的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間(Tb);和信號分析器(66)，該信號分析器對所述接收信號(R61，R62)進行分析。
2.如權利要求I所述的有源雷達系統，其中，所述至少兩個發射天線(61，62)可操作用于各自發射相同的發射信號。
3.如權利要求I所述的有源雷達系統，其中，所述至少兩個發射天線(61，62)可操作用于各自發射不同的發射信號，具體為包括覆蓋不同帶寬和/或經不同頻率調制的脈沖。
4.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，其中，所述控制器￠5)可操作用于將兩個順次啟動的發射信號的發射之間的所述時間偏移(Ttl)控制為對應于頻率偏移(&)，其中所述頻率偏移(&)被控制為長于所述兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收天線(63，64)接收之間的頻率差(fd)，該頻率差(fd)是由于從所述第一發射天線到所述至少一個接收天線的信號路徑的長度以及反射所述第一發射信號(T61)的對象的任何運動所引起。
5.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，其中，所述控制器￠5)可操作用于使用在所述兩個發射信號中的第一發射信號的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收天線接收之間的固定時間延遲(At) 來控制所述時間偏移。
6.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，其中，所述控制器(65)可操作用于控制至少一個發射天線(61、62)，具體為順次控制所有發射天線，以發射發射信號，并且其中所述信號分析器(66)可操作用于分析所述接收信號來確定所述發射信號的發射和所述發射信號的輻射的接收之間的時間延遲(At)。
7.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，其中，所述控制器(65)可操作用于使用固定時間偏移(Ttl)來控制發射信號的兩個順次啟動發射的發射。
8.如權利要求7所述的有源雷達系統，其中，所述控制器(65)可操作用于使用相同的固定時間偏移(Ttl)來控制發射信號的兩個順次啟動發射的所有發射。
9.如權利要求I至6中任一項所述的有源雷達系統，其中，所述控制器(65)可操作用于改變所述時間偏移(Ttl)來用于控制發射信號的兩個順次啟動發射的發射。
10.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，包括至少兩個接收天線(63，64)，每個接收天線接收來自所述場景的輻射作為接收信號，其中，所述控制器￠5)可操作用于將兩個順次啟動的發射信號的發射之間的所述時間偏移(Ttl)控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少兩個接收天線(63，64)接收，具體為被所有接收天線接收，之間的時間延遲(At)。
11.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，包括多個發射天線(61，62)和多個接收天線(63，64)。
12.如權利要求11所述的有源雷達系統，其中，天線對被布置得彼此遠離，每個所述天線對包括一發射天線和一接收天線，具體為所述天線對被布置在與要被照明的對象或場景不同的方向上。
13.如權利要求11所述的有源雷達系統，其中，發射天線被布置得彼此接近以形成發射天線陣列，并且接收天線被布置得彼此接近以形成接收天線陣列。
14.如任一前述權利要求所述的有源雷達系統，其中，所述分析器￠6)包括兩個或更多個混合器(70，71)，具體為針對至少部分同時發射的每個發射信號布置一個混合器或者針對每個發射天線布置一個混合器，其中，混合器可操作用于將所述接收信號與相應發射信號(T61，T62)混合來獲得每個混合器的混合器輸出信號；以及針對每個混合器的濾波器(74，75)，所述濾波器對相應混合器輸出信號進行濾波以獲得從相應發射信號得到的接收信號的貢獻。
15.一種有源雷達方法，包括如下步驟向場景發射輻射作為至少兩個發射信號(T61，T62)，每個發射信號包括經頻率調制的脈沖串；接收來自所述場景的輻射作為接收信號；控制所述至少兩個發射信號的發射以使得各發射天線的發射信號(T61，T62)的發射按時間偏移(Ttl)被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號(T61，T62)的發射之間的時間偏移(Ttl)被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與所述第一發射信號的輻射被至少一個接收天線接收之間的時間延遲(△〖)并短于所述第一發射信號(T61)的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間(Tb)，以及對所述接收信號進行分析。
16.—種有源雷達系統(60),包括用于各自向場景發射輻射作為發射信號(T61，T62)的至少兩個發射裝置(61，62)，所述發射信號包括經頻率調制的脈沖串；用于接收來自所述場景的輻射作為接收信號(R61，R62)的至少一個接收裝置(63，64)；控制裝置(65)，該控制裝置控制所述至少兩個發射裝置￠1,62)以使得各發射裝置的發射信號(T61，T62)的發射按時間偏移(Ttl)被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號 (T61，T62)的發射之間的時間偏移(Ttl)被控制得長于所述兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與所述第一發射信號的輻射被所述至少一個接收裝置接收之間的時間延遲(At)并短于所述第一發射信號(T61)的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間(Tb);和用于對所述接收信號(R61，R62)進行分析的信號分析裝置(66)。
全文摘要
本發明涉及有源雷達系統和方法。所提出的系統包括至少兩個發射天線(61，62)，每個向場景發射輻射作為發射信號(T61，T62)，發射信號包括經頻率調制的脈沖串；至少一個接收天線(63，64)，接收來自場景的輻射作為接收信號(R61，R62)；控制器(65)，控制至少兩個發射天線以使得各發射天線的發射信號的發射按時間偏移(T0)被順次啟動，其中，兩個順次啟動的發射信號的發射之間的時間偏移(T0)被控制得長于兩個發射信號中的第一發射信號(T61)的發射與該第一發射信號的輻射被至少一個接收天線接收之間的時間延遲(Δt)并短于該第一發射信號的完整的經頻率調制的脈沖的持續時間(Tb)；和信號分析器(66)，對接收信號進行分析。
文檔編號G01S13/89GK102590806SQ20111042408
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者王琪, 理查德·斯蒂林-加拉徹 申請人:索尼公司