[发明专利]一种窄波束、长覆盖FMCW雷达

说明书

一种自主发展的技术，实现窄波束、长覆盖FMCW雷达，不仅用于交通流量检测，还用于检测目标存在、测量静止目标距离和获得环境物分布图像，并达到低成本、高性能的综合目标。所述雷达由微波前端、中频模拟电路模块、和数字信号处理器3部分组成，并使用阶梯线性调频连续波体制。所述微波前端包括刀片波束的发射和接收天线以及带功放的微波收发电路。在天线设计、收发电路设计、中频模拟电路设计和雷达系统设计方案中使用了多项自主创造的技术，包括使用“不连续性最小化”的天线设计，非等分功分器和高阻抗混频电路的设计，优良的阶梯线性调制信号产生器，新的雷达时基同步方法，雷达通道滤波器的最佳带宽设计等。对阶梯线性调频雷达技术给出了符合物理本源的理论论证，保证给出的设计有可靠的依据。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，提出一种窄波束、长覆盖FMCW雷达，其应用涉及智能交通、智慧城市等。

技术背景

一种窄波束、长覆盖FMCW雷达的典型例子是美国Wavetronix出品的 SmartSensor交通流量检测雷达。该雷达天线方向性成刀片形，在方位向是7°，高低向为65°，雷达使用FMCW(调频连续波)体制。因为高低向为65°角，该雷达可以覆盖约76米的距离范围，用于交通流量检测时可以覆盖多至10个车道。SmartSensor雷达在中国交通应用市场未能打开，原因在于价格、技术适应性、和技术服务代价。中国国内有交通雷达企业发展类似的雷达，使用国外的雷达前端芯片组。雷达前端包括微波天线、微波发射和接收的主体部分，是雷达的技术核心，其设计技术至今并未公开。使用国外制造的前端芯片组能够避免不掌握核心设计技术的困难，但产品设计灵活性、技术等级和制造成本受到严重制约。

窄波束、长覆盖FMCW雷达除了用于交通流量检测外，还有其他多种用途。设计适当的FMCW雷达不仅能用于交通流量检测，还能够用于检测静止或移动目标的存在，能够将照射区域内的目标距离位置检测出来，将多个目标按不同距离区分出来。因此，这种雷达能够用于交通路况检测、路旁停车位管理。如果将雷达天线按方位向进行360°扫描，从原则上说，就能够得到一个环境物分布图像。于是雷达能够进一步发展，用于场景监测和管理，乃至低空无人机监测和管理。然而，不是市场上出现的所有FMCW雷达都具有检测目标存在、测量静止目标距离和获得环境物分布图像的功能。

本发明旨在提出一种自主发展的技术，实现窄波束、长覆盖FMCW雷达，不仅用于交通流量检测，还用于检测目标存在、测量静止目标距离和获得环境物分布图像，并达到低成本、高性能的综合目标。图1是本发明的雷达用于停车位管理的示意图，其中雷达置于离地约6米到8米的高处，使用窄而长的刀片形波束，覆盖若干个车位区域，检测每个车位上是否有车辆存在，达到车位管理的目的。

发明内容