[发明专利]有源雷达系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有源雷达系统和相应的有源雷达方法。

背景技术

有源雷达系统，特别是用作有源成像系统，对于包括医疗和安全性应用在内的若干应用而言在超声波、微波、毫米以及兆兆赫兹频率方面正变得越来越流行。例如，安全性有源成像系统使得隐藏在衣服下面或者隐藏在包中的可疑物品能够被看见并进而能够容易地被识别。另一方面，医疗有源成像系统使得大量的各种生物项目能够可视化。

已知有多种利用各种用于将不同的所发射信号分离开的手段的有源雷达系统和方法，特别是用于MIMI(多输入多输出)雷达或MIMI成像系统。

在IEEE雷达会议2009中J.H.G.Ender，J.Klare的“System Architecture and Algorithms for Radar Imaging by MIMI-SAR”提出了两种不同的方法。第一种方法将不同的所发射信号以时间复用到不同的天线，即，一次仅有一个发射天线发射信号。第二种方法同时在所有发射机上进行发射，但是每个发射机在不同频带(这样频带是总的系统带宽的一小部分)中发射。频带到发射机天线的映射可依据时隙(或脉冲持续时间)不同而改变。

在EUSAR会议2010中J.Klare，O Saalman，H.Wilden的“First Experimental Results with the imaging MIMO Radar MIRA-CLE X”提出了将不同发射信号复用到不同的天线，即一次仅有一个发射天线发射信号。

在IEEE地球科学和远程感测研讨会(IGARSS 2008)上J.Klare的“Digital Beamforming for a 3-D MIMI SAR-Improvements Through Frequency and Waveform Diversity”提出两种不同的方法。第一种方法同时在所有的发射机上进行发射，但是每个发射机使用不同的频带。频带到发射天线的映射可依据时隙(或脉冲持续时间)不同而改变。第二种方法是同时在所有的发射天线上进行发射，但是具有Doppler容忍正交编码的波形。

在第四届EMRS DTC技术会议-爱丁堡2007上B.J.Donnet，I.D.Lonstraff的“MIMI Radar-Waveforms and applications”描述了一种使用OFDM(正交频分复用)的MIMO雷达系统，该系统使用Doppler容忍Costas码(以及戈莱(Golay)码)来确定OFDM的不同发射波形的频率跳变模式。

在第三届欧洲雷达会议上B.J.Donnet等人的“MIMO Radar，Techniques and Opportunities”提出一种MIMO系统，该系统使用OFDM并且在分立的步骤中改变不同发射天线的频率。不同的发射机总是以不同的分立的频率进行发送。

在第四届欧洲雷达会议上J.H.Kim等人的“Investigation of MIMO SAR for Interferometry”提出一种MIMO系统，在该系统中，不同发射信号通过使用空时块编码(STBC)而被分离开。

在2005年11月21-23日于新西兰北帕(Palmerston North)举办的关于传感技术的第一届国际会议上G.Brooker的“Understanding Millimeter Wave FMCW Radars”说明了经频率调制的连续波(FMCW)雷达系统。这样的雷达使用零差(homodyne)原理来运作，即振荡器既被用作发射器又被用作本地振荡器的CW雷达。

上面提到的已知系统具有如下缺点：因为所有发射信号将被逐个地顺次发射，所以他们要求很多时间；要求使用特殊的(复杂的、可能为非最佳的)编码；没有有效地使用可用带宽；实施复杂；和/或要求特殊的(复杂的、昂贵的)硬件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种有源雷达系统以及相应的有源雷达方法，他们可克服上述缺点，特别是信号发射、接收和分析要求较少时间、不要求使用特殊的编码或硬件用于信号发射和接收，并且可被容易实施。

根据本发明的一方面，提供一种有源雷达系统，包括：

至少两个发射天线，每个发射天线向场景发射辐射作为发射信号，所述发射信号包括经频率调制的脉冲串；

至少一个接收天线，该至少一个接收天线接收来自所述场景的辐射作为接收信号；