本发明涉及用来获得角度模糊度解析的迭代方法。
合成孔径雷达(sar)是一种利用天线的运动来提高空间分辨率的雷达。sar基于发射脉冲在反射回天线所用的时间内行进的距离形成了比实际天线尺寸更大的合成天线孔径。增大的天线孔径改进了由sar获得的二维或三维图像的图像分辨率。波束成形天线以选定的角度发射脉冲。当sar移动的速度为已知时，静止目标的多普勒频率确定了它们关于sar行进方向的角度，但是多普勒sar在两个维度上，方位和高程上，受到角度模糊度的困扰。因此，希望提供一种能够获得角度模糊度解析的sar。
技术实现要素：
在一个示范性实施例中，一种在二维多普勒合成孔径雷达系统中获得角度模糊度解析的方法包括：在系统所安装在其上的平台的移动期间利用多个发射元件发射脉冲，从目标接收由所述脉冲引起的反射，以及处理反射以确定多普勒测量值，该处理包括减去特定于平台的移动的分量以在多普勒测量值中分离出目标的移动。确定对目标的目标方位角和目标仰角是基于迭代过程，该迭代过程包括估计目标仰角或目标方位角，并且随后分别基于波束成形矩阵确定目标方位角或目标仰角。波束成形矩阵指示了在一组方位角和一组仰角中的每个方位角和每个仰角上的幅度和相位。
在另一个示范性实施例中，一种用来获得角度模糊度解析应用的系统包括：用来移动的平台、安装在平台上用来发射脉冲并接受脉冲引起的反射的二维多普勒合成孔径雷达，以及用来存储波束成形矩阵的存储器。波束成形矩阵指示了在一组方位角和一组仰角中的每个方位角和每个仰角上的幅度和相位。该系统还包括处理器，其用来获得特定于目标的多普勒测量值并基于迭代过程确定对目标的目标方位角和目标仰角，该迭代过程包括估计目标仰角或目标方位角，并且随后分别基于波束成形矩阵确定目标方位角或目标仰角。
当结合附图时，通过以下的详细描述，以上特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
在实施例的以下详细描述中，其他特征、优点以及细节仅通过示例的方式得以显现，详细描述参考了附图，其中：
图1显示了根据一个或多个实施例的雷达系统的平台在不同速度下得到的角度分辨率；
图2是根据一个或多个实施例的雷达系统的示意图；以及
图3是根据一个或多个实施例的解析方位和高程上角度模糊度的方法的流程图。
具体实施方式
以下的描述在性质上仅是示范的，而并不旨在限制本公开内容、其应用或者使用。应当理解的是，在整个本附图中，相应的附图标记指示类似或相应的部分及特征。
如之前提到的，在方位和高程上的角度模糊度是与多普勒sar系统相关联的问题。尽管传统上sar被用于飞行器和航天器载具中，其正越来越多地被用于陆地载具中，比如汽车，举例来说。如之前所指出的，雷达系统所安装在其上的移动平台形成了相比于真实天线阵列而言，具有提高的角度分辨率的更大的合成孔径。sar雷达系统的窄波束能力利于多目标识别和成像。当合成阵列长度随着雷达系统所安装在其上的平台的速度而线性地增大时，波束分辨率或角度分辨率随着平台速度而指数地降低。
本文详细描述的系统及方法的一个或多个实施例涉及基于波束成形矩阵，迭代地解析二维多普勒sar的角度分辨率中的模糊度。波束成形矩阵是诸如表的数据结构，例如，其指示了在每个阵列元件处来自每个到达方向的反射的相位和幅度响应。只有波束成形代表了角度分辨率的低效解，这是因为其性能仅由阵列孔口确定。然而，根据一个或多个实施例，利用波束成形矩阵对高程估计值进行改善以同时确定目标的高程和方位两者。
图1显示了根据一个或多个实施例的雷达系统的平台在不同速度下得到的角度分辨率。轴线110表示从平台看以度数为单位的视角，而轴线120表示与每个视角相关联的以度数为单位的角度分辨率。针对雷达系统所安装在其上的平台的五个不同速度，显示了五条不同的曲线。速度以千米/小时为单位。如图1所表明的，在90度的视角下对于任意速度，角度分辨率为最低。角度分辨率随着平台速度增大而逐渐降低。如此，针对任意视角图1中显示的最低角度分辨率与所示的最高平台速度(100千米/小时)相关联。多普勒测量值是以下函数：
vcosθ[方程1]
在方程1中，v是雷达系统所安装在其上的平台的速度，且θ是视角。如方程1所表明的，在该一维角度的情况下，视角θ可以由多普勒测量值来确定。
在sar的二维情况下，雷达系统测量静止目标速度相对于平台的投影。所得到的目标速度的一维投影向量必须在方位和高程上进行解析。也就是说，多普勒测量值是以下函数：
在方程2中，θ是在方位上的视角，而
图2是根据一个或多个实施例的雷达系统120的示意图。雷达系统120是多普勒sar，其获得对目标220的速度、距离以及二维视角(方位和高程)。雷达系统120安装在平台200上，在图2中所示的示例中平台为汽车205。在替代实施例中，平台200可以是其他类型的车辆(例如，建筑车辆、农用车辆)或者在自动化工厂中的设备，举例来说。平台200可以是用于雷达系统120的任意移动支撑物。
正如所示，在汽车205的每一侧上通过雷达系统120的发射具有从0到180度的视角。控制器210可以耦合到该雷达系统。控制器210包括处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或分组)及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其他合适部件。除了部分或完全处理由雷达系统120所接收到的信号之外，控制器210可以参与到汽车205的其他系统中，比如防碰撞系统、自动制动系统以及自动驾驶系统。
雷达系统120包括公知的部件，比如发射部分、接收部分以及天线，其或者专用于发射或接收，或者在收发器构造中起作用。雷达系统120可以是具有多个发射元件和多个接收元件的多输入多输出(mimo)雷达，或者在替代实施例中，可以具有多个发射元件和单个接收元件。每个接收元件接收由每个发射元件的发射所得到的反射。波束成形矩阵的大小是方位和高程上的视场及分辨率的函数。例如，如果mimo雷达阵列使得同时在方位和高程两者上的视场为-10度到10度并具有1度的分辨率，并且存在12个接收反射的元件，则波束成形矩阵是具有指示相位和幅度的复值的441乘12阵列。这是因为在每个方位和高程上有21个离散角度值(21*21＝441)。波束成形矩阵可以通过控制器210进行存储，举例来说。
图3是根据一个或多个实施例的解析方位和高程上目标220的角度模糊度的方法的流程图。在框310处，获得多普勒测量值包括获得与方程2相对应的测量值。获得多普勒测量值还包括通过减去来自平台200的移动的贡献，分离出由目标220的移动所引起的多普勒测量值。在平台200是汽车205的情况下，里程计、控制器210或部件的组合可以提供关于平台200移动的信息，并且控制器210或其他处理器可以获得特定于目标220的移动的多普勒测量值。在框320处，在以下假定下完成对仰角的估计，即起初不存在对多普勒测量值的方位贡献。也就是说，利用(框310处获得的)多普勒测量值且在θ＝0下使用方程2来确定
在框330处，确定方位角(θ)。为了确定方位角，可以搜索波束成形矩阵，例如该波束成形矩阵可以存储在数据库340中。如之前所提到的，数据库340可以是控制器210的一部分。具体地，针对(在框320处估计的)仰角，在波束成形矩阵中可以找到与最大幅度相对应的方位角。一旦确定了方位角，则可以使用方程2来改善(在框320处的)高程估计。如图3所表明的，这些(在框320处)估计仰角并(在框330处)根据波束成形矩阵找到方位角的过程可以迭代地重复。
该迭代过程可以基于在框350处校验的不同条件停止。根据一个示范性实施例，在框350处的校验可以是两个连续迭代之间的角度的阈值变化，其可以用作停止迭代的条件(例如，与最后一次迭代相比角度并未改变超过0.5度)。根据另一个实施例，迭代可以继续，直到与最新的仰角和方位角相关联的幅度值不再有改善。尽管为了解释性目的，所讨论的示范性实施例涉及(在框320处)估计仰角并迭代地确定方位分量，作为替代可以(在框320处)估计方位角，且基于波束成形矩阵(在框330处)确定仰角。在(框330处)基于波束成形矩阵的角度确定可以比(在框320处)基于方程2的估计更精确。因此，可以基于哪个角度被视为更关键，来选择用来确定仰角和方位角的具体实施例。
可以针对多个目标220扩展参考图3所讨论的方法。也就是说，该方法可以针对每个目标220进行重复。根据一个示范性实施例，可以首先针对引起最强反射(最高幅度值)的目标220，利用参考图3所讨论的方法估计仰角和方位角，并按照反射的幅度的最高到最低的顺序确定对于另外的目标220的角度。
尽管已经参考示范性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将可以理解的是，可以针对其元件做出各种改变和替代等价物，而并不偏离本发明的范围。此外，在根据本发明教导而并不偏离其基本范围的情况下，可以做出许多修改来适应特定情况或材料。因此，并不旨在将本发明限制于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。