本申請要求于2015年6月9日提交的申請?zhí)枮?0-2015-0081233的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入于此，如同在此完全闡述用于所有目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本實施例涉及一種雷達信號處理設(shè)備及其信號處理方法，更具體地說，涉及一種雷達信號處理設(shè)備及其信號處理方法，在其中執(zhí)行波束成形，如果在成形的波束中不存在目標則通過反射被定位在車輛前方的目標的角度度或通過反射其周圍的雜波情況執(zhí)行附加波束成形，從而提高檢測車輛前方的目標的性能。

背景技術(shù)：

相控陣天線型雷達傳感器通過使用信號的強度及其相位差來檢測目標，信號由在預(yù)定方向布置的多個天線接收。此時，為了提高由多個接收天線接收的信號的信噪比(SNR)，執(zhí)行用于數(shù)字波束成形的整合，波束發(fā)散角可通過附加恒定相移確定。

包括韓國專利第0,750,967號的一些文件已經(jīng)公開使用數(shù)字波束成形技術(shù)的車輛用雷達系統(tǒng)。

包括上述專利的相控陣天線型雷達傳感器中的波束發(fā)散角的確定顯著地影響與信號和雜波信號的強度相關(guān)的雷達檢測的確定。如果目標的位置匹配波束發(fā)散角，則目標信號的強度變得足夠強。否則，接收的目標信號的強度相對下降使得目標檢測性能可能會降低。

為了提高目標檢測性能，應(yīng)該對信雜比(signal-to-clutter ratio)最大化的各種角度執(zhí)行數(shù)字波束成形。然而，這限于計算量。

因此，需要一種增強的雷達信號處理設(shè)備，其執(zhí)行數(shù)字波束成形以匹配在除恒定相移之外的薄弱角度內(nèi)定位的目標，從而改善目標檢測性能。

[參考文獻]

專利號為0750967(2007年8月14日登記)的、標題為“使用虛擬陣列天線系統(tǒng)的高分辨率短程雷達系統(tǒng)”(High resolution short range radar system using virtual array antenna system)的韓國專利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實施例的目的是提供一種雷達信號處理設(shè)備及其信號處理方法，在其中執(zhí)行波束成形，當在成形的波束中不存在目標時，目標角度被確定，并且附加波束成形被執(zhí)行以匹配確定的目標角度從而改善檢測在薄弱區(qū)域中定位的目標的性能。

本實施例的另一目的是提供一種雷達信號處理設(shè)備及其信號處理方法，在其中執(zhí)行波束成形，當在成形的波束中不存在目標同時在車輛附近存在雜波時，通過獲得目標和雜波的增益并且通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形使得獲得增益的SCR最大化，從而清楚地區(qū)分目標和雜波的信號強度以實現(xiàn)目標的距離、速度和方位的提取。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，雷達信號處理設(shè)備可包括：傳輸單元，其被配置成向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元，被配置成接收由傳輸單元傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元，其被配置成基于由接收單元接收的信號提取在車輛前方的目標，其中接收單元通過使用包括多個接收天線的天線陣列接收雷達信號中反射回來的接收信號；信號處理單元整合由多個接收天線接收的信號，并且執(zhí)行具有不同波束發(fā)散角的兩個或多個波束成形用于獲得期望的增益；并且波束成形被執(zhí)行使得基于車輛的行駛方向和目標之間的目標角度信息確定一個或多個波束發(fā)散角。

信號處理單元可基于前面目標的軌跡信息確定目標角度信息。

一個或多個波束發(fā)散角可被確定使得接收的信號的增益在目標角度中最大化。

當存在產(chǎn)生雜波信號的雜波結(jié)構(gòu)時，信號處理單元可通過進一步使用在車輛的行駛方向和雜波結(jié)構(gòu)的之間的雜波角信息確定一個或多個波束發(fā)散角。

信號處理單元可確定一個或多個波束發(fā)散角使得通過目標的目標增益和通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益之間的差被最大化。

信號處理單元可確定一個或多個波束發(fā)散角使得通過目標的目標增益與通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益的比被最小化。

信號處理單元可確定一個或多個波束發(fā)散角使得通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益與通過目標的目標增益的比被最大化。

當車輛在彎路上行駛時，信號處理單元可確定一個或多個波束發(fā)散角并且執(zhí)行波束成形。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，雷達信號處理設(shè)備可包括：傳輸單元，其被配置成向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元，其被配置成接收由傳輸單元傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元，其被配置成基于由接收單元接收的信號提取車輛前方的目標，其中接收單元通過使用包括多個接收天線的天線陣列接收雷達信號，信號處理單元整合通過多個接收天線接收的信號、執(zhí)行波束成形用于獲得期望的增益，當在成形的波束中不存在目標同時在車輛的附近出現(xiàn)雜波時，分別獲得目標和雜波的增益，并且調(diào)節(jié)波束發(fā)散角使得獲得的增益的比達到預(yù)定的最大參考比，以便從而執(zhí)行附加波束成形。

另外，根據(jù)另一實施例，一種雷達信號處理設(shè)備的信號處理方法，其中雷達信號處理設(shè)備包括：傳輸單元，其被配置成向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元，其被配置成接收由傳輸單元傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元，其被配置成基于由接收單元接收的信號提取車輛前方的目標，信號處理方法可包括：讓信號處理單元對由包含在接收單元中的多個接收天線接收的信號整合以執(zhí)行波束成形用于獲得所期望的增益；如果在成形的波束中不存在目標，則讓信號處理單元確定在車輛前方定位的目標的角度；以及讓信號處理單元執(zhí)行附加波束成形以匹配確定的目標角度。

在確定操作中，可基于前面目標的軌跡信息確定目標角度。

在確定操作中，可確定目標角度以匹配車輛的行駛方向。

另外，根據(jù)另一實施例，一種雷達信號處理設(shè)備的信號處理方法，其中雷達信號處理設(shè)備包括：傳輸單元，其被配置成向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元，其被配置成接收由傳輸單元傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元，其被配置成基于由接收單元接收的信號提取車輛前方的目標；信號處理方法可包括：讓信號處理單元對由包含在接收單元中的多個接收天線接收的信號整合以執(zhí)行波束成形用于獲得所期望的增益；如果在成形的波束中不存在目標同時在車輛的周圍存在雜波，讓信號處理單元分別獲得目標和雜波的增益；讓信號處理單元調(diào)節(jié)波束發(fā)散角使得獲得的增益的比值達到預(yù)定的最大參考比從而執(zhí)行附加波束成形。

另外，根據(jù)另一實施例，一種雷達信號處理設(shè)備的信號處理方法，其中雷達信號處理設(shè)備包括：傳輸單元，其被配置成用于向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元，其被配置成用于接收由傳輸單元傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元，其被配置成基于由接收單元接收到的信號提取車輛前方的目標；信號處理方法可包括：讓信號處理單元基于車輛的行駛方向和目標之間的目標角度信息確定一個或多個波束發(fā)散角；讓信號處理單元分別基于一個或多個波束發(fā)散角和預(yù)定的波束發(fā)散角整合由在接收單元中包含的多個接收天線接收的信號，以便從而執(zhí)行兩個或多個波束成形以便確保期望的增益。

確定一個或多個波束發(fā)散角使得所接收的信號的增益在目標角度中最大化。

當存在產(chǎn)生雜波信號的雜波結(jié)構(gòu)時，可通過進一步使用在車輛的行駛方向和雜波結(jié)構(gòu)的之間的雜波角信息確定一個或多個波束發(fā)散角。

可確定一個或多個波束發(fā)散角使得通過目標的目標增益和通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益之間的差被最大化。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，執(zhí)行波束成形，當在成形的波束中不存在目標時，確定目標角度并且執(zhí)行附加波束成形以匹配所確定的目標角度從而改善檢測在薄弱區(qū)域中定位的目標的性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，執(zhí)行波束成形，當在成形的波束中不存在目標同時在車輛附近存在雜波時，通過獲得目標和雜波的增益，并且通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形使得獲得的增益的SCR被最大化，使得清楚地區(qū)分目標和雜波的信號強度從而提取目標的距離、速度和方位。

附圖說明

本發(fā)明的上述和其它目標、特征和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖的詳細描述更明顯，其中

圖1是解釋根據(jù)本實施例的雷達信號處理設(shè)備的框圖；

圖2是解釋執(zhí)行波束成形的過程的簡圖；

圖3是示出基礎(chǔ)波束的簡圖；

圖4是說明根據(jù)本實施例的雷達信號處理設(shè)備的信號處理方法的流程圖；

圖5(A)和圖5(B)是解釋用于執(zhí)行附加波束成形以匹配目標角度的環(huán)境的示例性簡圖；

圖6(A)和圖6(B)是解釋通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形的環(huán)境的示例性簡圖；以及

圖7(A)和圖7(B)是在車輛附近存在雜波的情況下示出目標信號和雜波信號的圖表。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細地描述本實施例。

圖1是解釋根據(jù)本實施例的雷達信號處理設(shè)備的框圖，圖2是解釋執(zhí)行波束成形的過程的簡圖。圖3是示出基礎(chǔ)波束的簡圖。

參照圖1，根據(jù)本實施例的雷達信號處理設(shè)備包括：傳輸單元10，向前傳輸來自車輛的雷達信號；接收單元20，接收傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號；信號處理單元30，其整合接收的信號并且執(zhí)行波束成形用于獲得期望的增益，從而提取關(guān)于目標的距離、速度和方位。

接收單元20通過使用包括多個接收天線的天線陣列接收由傳輸單元10傳輸?shù)睦走_信號中反射回來的信號。

參照圖2，信號處理單元30可：通過ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)將從多個接收天線接收的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；移動已經(jīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的接收的信號的相位；以及執(zhí)行數(shù)字波束成形以便確保通過將移動的相位求和獲得的增益。

可執(zhí)行兩個或多個波束成形并且可通過將在目標和車輛的行駛方向之間的目標角度配置為波束發(fā)散角確定一個或多個波束成形。以下將對通過將在目標和車輛的行駛方向之間的目標角度配置為波束發(fā)散角執(zhí)行的波束成形進行描述。

信號處理單元30確定在成形的波束(即基礎(chǔ)波束)中是否存在目標。如果在基礎(chǔ)波束中不存在目標，則信號處理單元30確定在車輛前方定位的目標的角度，并且執(zhí)行附加波束成形以匹配確定的目標角度?？蛇x地，信號處理單元30可執(zhí)行在其中將目標角度配置為波束發(fā)散角的附加波束成形，而不管在基礎(chǔ)波束中是否存在目標。

此處，因為通過包括傳輸單元10和接收單元20的雷達傳感器實時檢測，所以目標角度和目標的存在可通過由在在先前計算循環(huán)期間的信號處理引起的車輛的軌跡信息(距離、速度和角度信息)估計。軌跡是用于通過使用目標信息目標的最終位置的信號處理的最終結(jié)果，目標信息是測量的同時含有在信號處理中的錯誤。即使由于接收的信號處于惡劣環(huán)境中而沒有檢測到目標，在軌跡中的真實目標位置可通過使用前面循環(huán)的軌跡信息估計。目標的存在意味著前面車輛的存在。

圖3示出基礎(chǔ)波束，基礎(chǔ)波束可分別由預(yù)定角度調(diào)節(jié)的三個波束組成。

信號處理單元30可提取并且確定在前面目標的軌跡信息中包含的目標角度或根據(jù)車輛的行駛方向確定目標角度。

另外，信號處理單元30通過附加波束成形檢測前面目標以匹配所確定的目標角度從而提取目標的距離、速度和方位。即，在某一波束中測量被確定為目標的峰值頻率，信號處理單元30可通過使用相應(yīng)頻率的信號信息提取目標的距離信息(目標的距離、速度和方位)。另外，信號處理單元可通過配置一個或多個波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形使得接收的信號的增益在目標角度中最大化。

提取的目標的距離、速度和方位可被應(yīng)用至用于駕駛員的方便裝置(例如自適應(yīng)巡航控制裝置)以實現(xiàn)自主行駛同時穩(wěn)定地維持與前面車輛的距離。

另外，如果在車輛的附近存在雜波(例如防護軌)，信號處理單元30分別計算目標和雜波的增益，并且通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形使得計算得到的SCR(信雜比)達到配置的最大參考比。即，因為信號處理單元30調(diào)節(jié)用于最佳SCR的波束發(fā)散角，然后執(zhí)行附加波束成形，可分離目標信號和雜波信號使得即使在車輛附近存在雜波的情況下，也能容易地提取目標。在本說明書中的波束發(fā)散角表示用于波束成形的參考角并且可被稱為諸如方向角、波束中心角等各種術(shù)語，但是波束發(fā)散角不限于具體名稱。

例如，如果存在產(chǎn)生雜波信號的雜波結(jié)構(gòu)，則信號處理單元30可通過進一步使用行駛方向和雜波結(jié)構(gòu)之間的雜波角信息確定用于附加波束成形的一個或多個波束發(fā)散角。例如，可確定附加波束成形的一個或多個波束發(fā)散角使得通過目標的目標增益和通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益之間的差最大化。如另一示例，可確定附加波束成形的一個或多個波束發(fā)散角使得通過目標的目標增益與通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益的比值最小化。如另一實施例，可確定用于附加波束成形的一個或多個波束發(fā)散角使得通過雜波結(jié)構(gòu)的雜波增益與通過目標的目標增益的比值最大化。在下面的描述中，雜波結(jié)構(gòu)將被稱為雜波。

因為包括傳輸單元10和接收單元20的雷達傳感器提供速度信息，所以信號處理單元30可將具有絕對速度‘0’的靜止目標確定為雜波。與目標類似，因為雜波具有角度信息，如果具有絕對速度‘0’的靜止目標被連續(xù)布置或形成具體組，則信號處理單元30可通過各種判定邏輯確定雜波被定位在相應(yīng)角度處。雖然基于在本實施例的雷達中包含的速度信息確定雜波，但是雜波的存在可通過從攝像頭獲得的周圍圖像確定。

圖4是說明根據(jù)本實施例的雷達信號處理設(shè)備的信號處理方法的流程圖。

參照圖4，信號處理單元30通過多個接收天線分別接收由傳輸單元10傳輸?shù)睦走_信號中反射回的信號(S11)。

信號處理單元30整合接收到的信號并且執(zhí)行波束成形以獲得期望的增益(S13)。此時，三個基礎(chǔ)波束通過預(yù)成形的波束成形在預(yù)定角度處形成。

信號處理單元30確定在基礎(chǔ)成形的波束中是否存在目標(S15)。

如果在基礎(chǔ)成形的波束中存在目標作為操作S15中的確定結(jié)果，則信號處理單元30提取目標的距離、速度和方位(S23)。

如果在基礎(chǔ)成形的波束中不存在目標作為操作S15中的確定結(jié)果，則信號處理單元30確定在車輛附近是否存在雜波(S17)。

如果在車輛附近不存在雜波作為操作S17中的確定結(jié)果，則信號處理單元30確定在車輛的前方定位的目標的角度(S19)。此時，目標角度可基于前面目標的軌跡信息確定或可基于車輛的行駛方向確定。

信號處理單元30執(zhí)行附加波束成形以匹配確定的目標角度(S21)。

如果在車輛的附近存在雜波作為操作S17中的確定結(jié)果，則信號處理單元30分別得到目標和雜波的增益，并且通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角來執(zhí)行附加波束成形使得獲得的增益比達到預(yù)定的最大參考比(S22)。

如圖3中的圖示出，因為信號處理單元30通過使用軌跡具有目標和雜波的角度信息，考慮到每個角度的增益，信號處理單元30可將目標和雜波的角度信息應(yīng)用至波束成形增益圖的X軸從而獲得每個增益。當波束成形的波束發(fā)散角變化時，目標角度和雜波夾角的增益也變化。相反，可獲得波束成形的波束發(fā)散角，其中這種增益的比值最大化。

信號處理單元30通過附加波束成形提取目標的距離、角和方位(S23)。

在如圖5(A)所示的車輛在彎路上跟隨前面的車輛的情況下，即使目標在如圖5(B)所示的三個基礎(chǔ)波束中的薄弱角內(nèi)存在，執(zhí)行附加波束成形(VB)以匹配目標角度θ_t，從而提高目標的檢測性能。此時，目標角度匹配波束發(fā)散角θ_BF。

此外，在如圖6(A)所示的車輛在周圍存在防護軌的環(huán)境中在彎道上跟隨前面的車輛的情況下，即使目標存在三個基礎(chǔ)波束中的薄弱角內(nèi)，利用在其中目標和雜波的比值(SCR)最大化的波束發(fā)散角θ_BF’執(zhí)行附加波束成形(VB)，以便提高目標的檢測性能，如圖6(B)所示。如另一示例，可確定根據(jù)附加波束成形(VB)的波束發(fā)散角θ_BF’，使得目標的增益和雜波的增益之間的差最大化。

圖7(A)的圖示出在圖6(A)的圖的行駛環(huán)境中關(guān)于三個基礎(chǔ)波束測量的波形，圖7(B)的圖示出當通過調(diào)節(jié)波束發(fā)散角執(zhí)行附加波束成形使得目標和除三個基礎(chǔ)波束之外雜波的增益比最大化時測量的波形。如圖7(B)中的圖所示，如果在車輛的附近存在雜波，調(diào)節(jié)波束發(fā)散角使得目標信號(T)和雜波信號(C)之間的SCR最大化，使得可清楚分離目標信號(T)和雜波信號(C)并且可提取雜波信號(C)，從而容易地提取目標的距離、速度和方位。

上述實施例可應(yīng)用于車輛在彎道上行駛的情況。即，當車輛在彎道上行駛時，可執(zhí)行上述的附加波束成形。

本發(fā)明不限定于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書限定的精神和范圍的情況下進行各種變型和改變。