[发明专利]多输入多输出成像雷达系统

说明书

本发明涉及一种MIMO成像雷达系统，包括：‑发射信道(Ve1、VeM)；‑接收信道；(Vr1、VrN)；‑形成二维天线阵列的共置辐射元件(ER_e1、ER_eM、ER_r1、ER_rN)，每个辐射元件(ER_e1、ER_eM、ER_r1、ER_rN)具有预定的瞬时覆盖域；每个辐射元件是通过在天线阵列的两个维度中的至少一个维度中分布的p个多的辐射子元件(SeElt1、SsEltp)形成的，雷达包括多个电子转向模块(MD_e1、…、MD_rN)，每个电子转向模块被连接到一个辐射元件，每个转向模块被配置为在给定辐射元件的所有辐射子元件(SeElt1、SsEltp)之间应用转向命令(Cmd)，转向命令(Cmd)从一个辐射元件到下一个辐射元件是相同的，以便在相同的方向上移动每个辐射元件的覆盖域。

技术领域

本发明涉及MIMO成像雷达系统，涉及包括这样的系统的飞行器，并且涉及用于控制MIMO成像雷达系统的方法，MIMO是多输入多输出的首字母缩写。

背景技术

毫米波段成像雷达(频率介于30GHz和300GHz之间)如今允许在任何外部能见度条件下(诸如雪、雨、雾的恶劣天气条件，或者实际上在夜间)都生成飞行器的外部环境的图像，并且具有优于1度的角分辨率。

具体地，在着陆阶段，飞行员在跑道上尽可能多地获取实时信息(尺寸、边界、跑道上是否存在障碍物)非常重要。

允许在屏幕可见的情况下显示跑道图像的系统称为增强型飞行视觉系统(首字母缩写为EFVS)。

该信息显示在飞机上的屏幕上，或直接通过飞行员的头盔来显示给飞行员。

这些系统所需要的角分辨率必须远好于1度，并且它们的范围大于1千米。此外，为了补偿飞机姿态的突然变化，特别是在存在强侧风时的偏航(飞机纵向轴的偏离)，有必要覆盖几十度的较大角度范围。

在EFVS中采用两种主要类型的天线，即，机械扫描的天线和电子扫描的天线。

在机械扫描的天线中，生成相对于天线固定的雷达波束(有时被称为“笔形波束”)，然后机械定向以扫描所需域。文献“REVS^TM:A Radar-Based Enhanced Vision Systemfor Degraded Visual Environments(用于退化的视觉环境的基于雷达的增强型视觉系统)”(Alex Brailovsky等人，SPIE，2014)提出了一种EFVS，它包括在毫米波段(94GHz)工作的机械扫描天线。

在该文献中提出的系统的性能满足EFVS的要求：最大范围是3千米，并且角分辨率是方位角0.5度，仰角1度(请参见所引用的文献的表1)。

然而，该系统基于移动机械构件，该移动机械构件频繁地引起可靠性方面的问题。此外，雷达的重复周期(扫描周期)在雷达图像的刷新率方面施加约束。

更一般地说，飞机制造商的当前总趋势是避免机械移动构件。

电子扫描的天线允许关于可靠性和刷新率的问题得以解决。

相控阵天线是第一类型的电子扫描的天线。它们被铺设有由(相对相移受到控制的)射频信号馈送的辐射元件。根据天线阵列中的相位梯度来定位波前。

这些天线能够产生快速扫描，但是它们需要相当大量的受控相位辐射元件以便实现良好的分辨率和较大的角度覆盖。此外，必须精确地控制这些相移，以便能够实现所有需要的指向方向。

这需要具有高分辨率的移相器，以及允许补偿技术分散和温度行为(以及适当的频率行为)的校准表。此外，这些移相命令必须非常快速，以便快速地覆盖扫描空间。