[发明专利]两阶段波束形成

说明书

一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的系统和方法包括获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。所述方法还包括利用与矢量的每个元素相关联的k₁方位角θ_i和俯仰角组合的第一集合来执行粗糙波束形成，以及在围绕用于矢量的每个元素的k₁方位角θ_i和俯仰角组合的子集的方位‑俯仰平面中选择选定区域。利用与矢量的每个元素相关联的k₂方位角θ_i和俯仰角组合的第二集合在选定区域中执行精细波束形成。k₂方位角θ_i和俯仰角组合的第二集合在方位‑俯仰平面中比k₁方位角θ_i和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密。

背景技术

本发明涉及两阶段波束形成。

雷达系统越来越多地用于对象检测和跟踪。雷达系统可以包括发射能量的发射器阵列和一个或多个接收器以接收由发射的能量产生的反射。例如，雷达系统可以是有助于获得放大的虚拟孔径的多输入多输出(MIMO)系统。雷达系统可以被包括在各种平台上。例如，基于车辆的雷达系统为目标识别和避免乃至自动驾驶应用提供信息。示例性车辆包括汽车、建筑设备和农场设备。例如，一旦接收到雷达传输产生的反射，就会对反射进行信号处理以检测目标(反射源)并执行其他功能，诸如目标跟踪和识别。信号处理技术之一是波束形成或空间滤波，其有助于确定反射的到达方向，并从而确定相关目标相对于检测到它的雷达系统的角度位置。为了提高雷达系统的空间分辨率，必须增加被考虑的到达方向的数量和粒度。然而，这样的增加也会增加计算复杂度。因此，期望提供精确的波束形成实现而不会相应增加复杂性。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种在雷达系统中执行两阶段波束形成的系统和方法包括获得与被检测目标相关联的输入信号矢量x。矢量的每个元素与接收输入信号的不同天线元件相关联。利用与矢量的每个元素相关联的k₁方位角θ_i和俯仰角组合的第一集合来执行粗糙波束形成，并且在围绕用于述矢量的每个元素的所述k₁方位角θ_i和俯仰角组合的子集的方位-俯仰平面中选择选定区域。该方法还包括利用与矢量的每个元素相关联的k₂方位角θ_i和俯仰角组合的第二集合在选定区域中执行精细波束形成。k₂方位角θ_i和俯仰角组合的第二集合在方位-俯仰平面中比k₁方位角θ_i和俯仰角组合的第一集合间隔更紧密。基于精细波束形成，获得从每个天线元件到目标的到达方向的方位角和俯仰角。

除了这里描述的一个或多个特征之外，在用于矢量的每个元素的k₁方位角θ_i和俯仰角组合中识别的方位角θ_i和俯仰角组合被识别为到目标的到达方向的粗糙方位和俯仰。

除了这里描述的一个或多个特征之外，选择选定区域包括选择用于矢量的每个元素的识别的方位角θ_i和俯仰角组合作为k₁方位角θ_i和俯仰角组合的所述子集。

除了这里描述的一个或多个特征之外，选择选定区域包括在k₁方位角θ_i和俯仰角组合中选择识别的方位角θ_i和俯仰角组合以及至少一个其他方位角θ_i和俯仰角组合，其他方位角θ_i和俯仰角组合与用于矢量的每个元素的识别的方位角θ_i和俯仰角组合相邻，作为k₁方位角θ_i和俯仰角组合的子集。

除了这里描述的一个或多个特征之外，基于雷达系统的视场和粗糙分辨率来确定k₁方位角θ_i和俯仰角组合的第一集合。