CN114144697A 用于内插虚拟孔径雷达跟踪的系统和方法 （傲酷公司）

PCT/US2019/04069620WO2020/014085EN2020.01一种用于内插虚拟孔径阵列雷达跟踪的方号和第二反射探测信号中的至少一者来计算目2根据所述第一反射探测信号和所述第二反射探测信号中的至将所述第二组信号实例对应于所述雷达阵列的第一组虚拟元件通过内插所述第一组信号实例和所述第二组信号实例来生成第三计算第一参考向量和第一投影的目标向量之间的第一根据所述目标距离和所述第一目标角度计算所述跟踪目标相对于所述雷达阵列的位4.根据权利要求3所述的方法，其中，执行并行FOV检测元件和其他元件对生成第一组FOV检测向量，所述接收器元件超集包括所述物理接收器元3所述第二探测信号用与所述第一幅度调制不同的4[0002]本申请是2018年7月11日提交的第16/032,369号美国专利申请的部分延续，该美国专利申请是2018年1月30日提交的第15/883,372号美国专利申请的延续，所有这些申请[0005]传统的基于阵列的接收器通过使用波束成形(例如，数字波束成形)测量在阵列(如图1所示(1D阵列))内不同接收器(或天线)处接收的探测信号之间的时间或相位差来计算方位角和/或仰角(elevation)。使用发射阵列而不是接收器阵列可以产生类似的效果。[0008]虽然阵列内插(arrayinterpolation)可以用来提高这种系统的分型的内插方案需要具有亚半波长(sub_half_wavelength)间隔的均匀阵列，并且可能对非5[0050]一种新颖的技术(以下称为虚拟孔径阵列(VAA)雷达跟踪)被创建以模拟增大的雷6达孔径(如SAR所表现的那样)，而不会招致增加物理阵列大小的附加成本/大小或SAR的严申请中所使用的，虚拟孔径阵列雷达跟踪具体指的是本文描述的跟踪技术(而不是共用该[0051]VAA雷达跟踪技术通过以下方式来发挥作用：在物理阵列处同时捕获第一信号的实例(像传统的相控阵列一样)，然后在同一物理阵列处捕获第二信号的实例(同时捕获第阵列)的目标接收到反射信号时，在阵列中的每个接收器元件处接收到的信号相对于在阵生如图5B所示的接收器元件处的信号(注意，在t2时RX1处的信号类似于图4B中RX4处的信[0056]虽然最初的VAA技术是一种强大的技术(特别是考虑到它可以很好地用于小型发可以接收来自两个发射器的探测信号，并且使用VAA可以处理如图7B所示的信号，增加孔行目标识别，该方法可以在宽视场(FOV)上提供高角度分辨率，而没有传统波束控制的缺7地或替代性地使用能够执行虚拟孔径阵列目标跟踪的任何合适的目标跟踪系统(例如，声(FSK)雷达信号或频率修正连续波(FMCW)雷达信号，但是S110可以包括发射满足这些约束一组中的每一个在接收时是彼此可区分的。相位上的区分能够有效地增加孔径(从而提高TX[0069]虽然S110优选地利用移相器(即，相移理想地独立于频率的设备)来执行显式相8移，但是S110可以另外地或替代性地利用延迟线(或相移依赖于频率的任何其他设备)和/[0070]S110可以另外地或替代性地包括组合相移技术(例如，使用间隔一定距离的多个射器阵列呈一定角度反射后的相位并不看起来与[0072]S110可以另外地或替代性地包括相对于角度调制相位(例如，通过使用可操纵的或可定向的天线和在扫描天线时调制相位，使用天线阵列和针对阵列的不同元件调制相有第一相位编码的第一频率啁啾信号，然后发射具有第二相位编码的第二信号)；然而，S110可以另外地或替代性地通过频分复用信号(例如，在第一频带内发射第一频率啁啾信[0075]S120优选地包括测量用于恢复信号识别信息(即，用于确定反射探测信号对应于角可能是计算目标位置所必需的，但是复合角度(compositeangle)也可以被计算并被用替代性地计算或以其他方式接收不使用探测信号计算的与目标跟踪相关的参数(例如，雷9些附加参数包括目标距离变化率(targetrangerate)(dR/dt，通常根据多普勒数据计变化率等于相对目标速度乘以雷达和目标之间视角(lookin[0080]S130可以附加地或替代性地包括计算复合角度(β,目标和雷达之间的角度：可以以类似的方式计算仰角和方位角)。例如，可以基于探测信号的传播时间计算出距离数据进行比较(例如，如果由多普勒数据提供的复合角度与从仰角和方位角导出的复合角[0083]为了确定多普勒频移，S130可以包括使用快速傅立叶变换(或者将时域信号变换到频域以用于分析的任何其他技术)将反射信号数据变换到频域。S130还可以通过使用滑[0084]S130优选地包括通过首先将信号实例链接到接收器元件S131并生成内插信号实行时间双工的雷达系统可以将在物理接收器元件处接收的信号实例对应于该接收器元件(如果反射信号是第一信号)或移位的虚拟接收器元件(如果反射信号是第二信号)。注意，虽然在一些情况下虚拟接收器元件的平移(translation)与目标角度无关，但是在虚拟接首先使用一个或更多个接收信号子集(每个子集对应于唯一发射信号之一)初步确定目标角度(以便知道虚拟接收器元件的位置)。换句话说，虚拟元件可以通过元件平移函数(elementtranslationfunction)按照物理元件来描述；如果该平移函数尚未知(如在间[0089]S133优选地包括使用阵列中的每个元件(真实的和虚拟的元件)对给定的目标跟应于不同的视场)被并行分析以确定与目标元件不需要规则地间隔开(即使没有规则的元件间间距，FOV与第一元件和第i元件之间的[0095]在传统的相控阵雷达系统中，这种阵列的角度分辨率为此处请注阵列执行波束成形的原因——通过在FOV上控制(steering)中心角，可以获得高角度分辨}的FOV检测[0097]换句话说，可以为包括阵列的物理元件以及第一组和第二组虚拟元件(分别对应于由移相和内插生成的虚拟元件)的雷达阵参考接收器元件和所有其他接收器元件的每个可能对)的条目(和/或可用于指示该条目的值，例如检测概率大小和/或根据该接收器对计算的与目标的角度)；附加地或可替代地，[0101]S140包括细化初始跟踪参数。S140用于产生比S130最初计算的更精确的跟在第一示例实现方式中，S140包括对目标的笛卡尔坐标运行卡尔曼滤波器(Kalman尔坐标运行卡尔曼滤波器，该目标的笛卡尔坐标是由(根据相位信息确定的)仰角和方位[0103]S150包括修改探测信号特性。S150用于修改发射的探测信号的特性(在发射器元可以随意添加(以及扩展虚拟孔径)或去除虚拟发射器/接收器元件。添加更多虚拟元件增检测到第一组数据(例如，对应于较早发射的信号和真实接收器)和第二组数据(对应于较晚发射的信号和虚拟接收器)未能在某个阈值误差范围内收敛于对象跟踪解，S150可以包括修改发射的信号以减少虚拟元件的数量(例如，将不同的相位编码信号的数量从三个减[0106]S150可以另外地或替代性地包括(在发射器或接收器处)以任何方式修改探测信附加地或可替代地以任何方式来执行。波束控制可以用于进一步增加角度分辨率(通过在[0110]如图15所示，用于内插虚拟孔径阵列(IVAA)雷达跟踪的系统200包括发射器阵列[0111]此外，系统200可以包括任意数量的虚拟发射器211和/或虚拟接收器元件222/[0113]系统200的IVAA雷达跟踪技术通过在物理阵列处同时捕获第一信号的实例(像传统的相控阵一样)，然后在同一物理阵列处捕获第二信号的实例(同时捕获第二信号的实最后一起处理从所有捕获的实例接收的数据，以生成比其他方式更高分辨率的雷达跟踪不同的相位信息使得第二信号的实例能够被视为在相对于物理阵列移位的虚拟接收器阵雷达中的无线电波，激光雷达中的红外/可见光/UV波的形式)、声音信号(如以声呐的形括与多个天线配对的单个发射器(例如，以特定样式间隔和/或与耦合到相位/时间延迟的[0116]除了发射器210，系统200可以另外地包括任意数量的虚拟发射器211。如在方法器阵列220可以另外地或替代性地测量反射探可以在任何坐标系和基础中定义，并且水平接收器阵列220可以用于确定任何相关的跟踪[0119]水平接收器阵列220包括例如沿着水平轴以某种样式布置的一组接收器元件22该一组接收器元件221可以包括与多个天线配对的单个接收器(例如，以特定样式间隔开[0120]水平接收器阵列220可以另外地包括任意数量的虚拟接收器元件222。如方法100的部分中所述，响应于一个或更多个真实发射器210的输出的相移(或通过内插)而创建虚拟接收器元件222，并且虚拟接收器元件222可以对应于水平接收器阵列220的平移的接收[0121]水平接收器阵列220优选地用于根据相位信息计算角度，但是可以另外地或替代虚拟接收器元件232，并且虚拟接收器元件232可以对应于垂直接收器阵列230的平移的接感测模块250所收集的数据来计算跟踪参数。信号处理器240优选地包括根据方法100计算[0125]优选实施例及其变型的方法可以至少部分地被体现和/或实现为被配置成接收存的设备)上。计算机可执行部件优选地是通用或专用处理器，但任何合适的专用硬件或硬[0126]如本领域中的技术人员将从先前的详细描述以及从附图和权利可以对本发明的优选实施例做出修改和改变而不偏离在随附权利要求中限定的本发明的