雷达天线布阵方法、装置、雷达和电子设备与流程

1.本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达天线布阵方法、装置、雷达和电子设备。


背景技术：

2.雷达是一种用于目标探测的收发设备，可以通过向探测区域空间发射电磁波并接收探测目标返回的回波信号来获得各个探测目标的距离、速度、角度等信息。例如，在交通领域，可以利用毫米波雷达进行车辆和行人等目标的感知探测，在智能交通管理和路况监测等方面发挥了重要的作用。
3.雷达对路面目标的探测区域通常为雷达前方，向远处延展的狭长矩形区域。相关技术中，可以在同一个雷达上采用远近帧切换的方式实现对狭长矩形区域的探测，即采用远距天线和近距天线轮番发射探测信号的方式实现远近距离探测。这种方式浪费了雷达的发射功率资源，降低了雷达天线资源的利用率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种雷达天线布阵方法、装置、雷达和电子设备，以提高雷达天线资源的利用率。
5.本发明提供一种雷达天线布阵方法，包括：
6.获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；
7.根据所述波束方向图确定幅度交点对应的方向信息；其中，所述幅度交点为所述波束方向图中，所述远距天线和所述近距天线的信号幅度的交点；
8.基于所述方向信息确定所述远距天线和所述近距天线的中心距离，所述中心距离为使所述幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，所述远距天线和所述近距天线的阵列中心位置的距离；所述中心距离用于指示所述远距天线和所述近距天线的布阵位置。
9.本发明还提供一种雷达天线布阵装置，包括：
10.获取模块，用于获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；
11.第一确定模块，用于根据所述波束方向图确定幅度交点对应的方向信息；其中，所述幅度交点为所述波束方向图中，所述远距天线和所述近距天线的信号幅度的交点；
12.第二确定模块，用于基于所述方向信息确定所述远距天线和所述近距天线的中心距离，所述中心距离为使所述幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，所述远距天线和所述近距天线的阵列中心位置的距离；所述中心距离用于指示所述远距天线和所述近距天线的布阵位置。
13.本发明还提供一种雷达，包括远距天线和近距天线，所述远距天线和所述近距天线按照如上述任一种所述雷达天线布阵方法布阵。
14.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述雷达天
线布阵方法。
15.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述雷达天线布阵方法。
16.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述雷达天线布阵方法。
17.本发明提供的雷达天线布阵方法、装置、雷达和电子设备，通过确定雷达远距天线和近距天线的波束方向图中，远距天线和近距天线的幅度交点对应的方向信息，并基于该方向信息确定远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离，该中心距离能够使幅度交点处的联合幅度满足非零幅度条件，保证了远距天线和近距天线的联合幅度不会出现零点。这样，按照该中心距离进行远距天线和近距天线的布阵，能够使得远距天线和近距天线同时工作时波束的重叠覆盖区域不会出现零点，从而使得远距天线和近距天线可以同时进行远距和近距离的探测，即实现狭长矩形区域的探测，提高了雷达天线资源的利用率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例中雷达探测狭长矩形区域的原理示意图；
20.图2是本发明实施例中一维线性阵列式的远距天线和近距天线的波束方向图的示意图；
21.图3是本发明实施例提供的雷达天线布阵方法的流程示意图之一；
22.图4是本发明实施例中雷达坐标系的示意图；
23.图5是本发明实施例中相位控制原理示意图；
24.图6是本发明实施例中远距天线和近距天线的二维波束方向图的示意图；
25.图7是本发明实施例提供的雷达天线布阵方法的流程示意图之二；
26.图8是本发明实施例中一维线性阵列天线的布阵示意图；
27.图9是本发明实施例中一维线性阵列天线根据本发明方案布阵后的联合天线波束方向图的示意图；
28.图10a是本发明实施例中平面阵列天线的布阵示意图之一；
29.图10b是本发明实施例中平面阵列天线的布阵示意图之二；
30.图11是本发明实施例提供的雷达天线布阵装置的结构示意图；
31.图12是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳
动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，本发明中为部件或描述的对象所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
34.本发明实施例涉及到的术语包括：波束方向图，指雷达天线的辐射能量在空间沿方向信息分布的分布图；零点，指波束方向图中增益为0或近似为0的点。
35.雷达对路面上的目标进行探测时，探测区域通常为雷达前方向远处延展的狭长矩形区域，而雷达天线的特点决定其探测区域为扇形，为了实现对狭长矩形区域的探测，可以采用不同探测距离的雷达分别对远、近区域进行探测，或者，可以在同一部雷达上实现远近距离探测。图1示例性示出了雷达探测狭长矩形区域的原理示意图，如图1所示，扇形区域10代表近距离探测区域，扇形区域20代表远距离探测区域，通过扇形区域10和扇形区域20可以实现对狭长矩形区域30的探测。
36.相关技术中，在同一部雷达上实现远近距离探测，可以采用远近帧切换的方式。即就是，远距天线和近距天线轮番发射雷达信号进行探测，当远距天线工作时，近距天线处于关闭状态，当近距天线工作时，远距天线处于关闭状态。这种工作模式在同一时刻只能使用一种天线工作，因此浪费了雷达的发射功率资源，降低了雷达的平均发射功率。而且，当目标从一个区域运动到另一区域时，雷达需要对同一目标在两个区域的跟踪结果进行匹配，增加了雷达的数据处理复杂度。
37.对于远距天线和近距天线，当二者同时发射相参信号时，二者之间存在干涉影响，此时，二者联合发射的波束方向图不等于二者分别发射的波束方向图的和。
38.对于一维线阵的雷达天线，比如布阵于x轴的一维阵列天线，假设该一维阵列天线包括n(n为正整数)个阵元，这些阵元的位置分别为x1，x2，
…
xn，则每个阵元对θ方向的归一化贡献分别为化贡献分别为其中λ为雷达的工作波长，j为虚数单位。假设该一维阵列天线的每个阵元的发射功率为1，则该一维阵列天线的波束形成是对每个阵元的接收信号求和得到的阵列输出，该阵列输出可以表示为如下的公式(1)：
[0039][0040]
其中，b(k)表示阵列输出，是具有幅度和相位的复数。
[0041]
根据傅里叶变换具有叠加性的性质，对于两个阵元数分别为n1和n2的一维阵列天线，联合天线的阵列输出b(k)为这两个一维阵列天线的阵列输出b1(k)和b2(k)的和，具体的，可以表示为如下的公式(2)：
[0042][0043]
根据公式(2)可知，两个一维阵列天线同时开启时θ方向接收的信号等于两个一维阵列天线分别开启时θ方向接收的信号的和。
[0044]
由于两个一维阵列天线阵列的相位在所有方向不一定相等，因此，联合天线的波束方向图|b(k)|≠|b1(k)|+|b2(k)|，即联合天线的波束方向图不等于远距和近距分别发射的波束方向图的和，而是取决于两个波束方向图的相位关系。例如，图2示例性示出了一维
线性阵列式的远距天线和近距天线的波束方向图的示意图，参照图2所示，假设远距天线和近距天线的相位相反，则在两个天线幅度的交点a和b处，两个天线联合使用时的联合幅度接近0，并不等于远距和近距分别发射的波束方向图的和。这样，远距天线和近距天线的波束在重叠覆盖区域容易出现零点，产生无法探测的盲区，从而导致不能对狭长矩形区域进行完整的探测。
[0045]
基于此，本发明实施例提供了一种雷达天线布阵方法，可以根据雷达的远距天线和近距天线的波束方向图确定幅度交点对应的方向信息，基于该方向信息确定使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离，通过该中心距离可以指示远距天线和近距天线的布阵位置。远距天线和近距天线按照中心距离布阵后，在同时工作时，波束的重叠覆盖区域不会出现零点，从而使得远距天线和近距天线可以同时进行远近距离探测，即实现狭长矩形区域的探测，提高了雷达天线资源的利用率。
[0046]
下面结合图3-图10b对本发明的雷达天线布阵方法进行描述。该雷达天线布阵方法可以应用于服务器、手机、电脑等电子设备，也可以应用于设置在服务器、手机、电脑等电子设备中的雷达天线布阵装置中，该雷达天线布阵装置可以通过软件、硬件或两者的结合来实现。
[0047]
图3示例性示出了本发明实施例提供的雷达天线布阵方法的流程示意图之一，参照图3所示，该雷达天线布阵方法可以包括如下的步骤310～步骤330。
[0048]
步骤310：获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图。
[0049]
在本发明实施例中，雷达可以包括远距天线和近距天线，该远距天线和近距天线可以是阵列天线。分别根据远距天线和近距天线的阵列信息，可以获得远距天线和近距天线的波束方向图，比如可以根据阵列信息仿真得到波束方向图。其中的阵列信息比如可以包括阵元数和阵列类型等，其中的阵列类型用于表征阵元的排列规律，该阵列类型比如可以是一维线性阵列或平面阵列。
[0050]
步骤320：根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息。
[0051]
其中，幅度交点为波束方向图中，远距天线和近距天线的信号幅度的交点。方向信息可以用于表征雷达天线发射的波束在空间的方向。
[0052]
图4示例性示出了本发明实施例中雷达坐标系的示意图，参照图4所示，坐标系的x-y平面与地面平行，雷达探测的狭长矩形区域沿y轴延长分布。雷达天线的相位中心置于原点o，若雷达天线的类型为一维线性阵列，则天线的阵元沿着x轴分布；若雷达天线的类型为平面阵列，即二维阵列，则天线的阵元在x-z平面内分布。从目标引一条垂直x-y平面的辅助线，可以定义目标在x-y平面的投影与y轴的夹角为方位角，即图4中的夹角可以定义目标和原点的连线与x-y平面的夹角为俯仰角，即图4中的夹角θ。
[0053]
根据图4的雷达坐标系，定义方向余弦和v＝sinθ，方向余弦(u,v)与角度可以相互转化。在本发明实施例中，波束方向图可以采用u-v构成的方向余弦域进行描述。对于一维线性阵列，可以在x-y平面内进行研究，此时θ＝0，则v＝0。对于平面阵列，在坐标系空间内研究，此时v＝sinθ。
[0054]
以图2的波束方向图为例，其以u-v构成的方向余弦域进行描述，远距天线和近距
天线的波束方向图在a点和b点相交，可以将a点和b点分别确定为幅度交点。以b点为例，可以从波束方向图中确定出b点对应的u域的值和v域的值，得到b点对应的方向信息。其中，u域和v域可以与角度相互转化，因此，方向信息可以表征雷达天线发射的波束在空间的方向。
[0055]
步骤330：基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离。
[0056]
中心距离为使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置之间的距离。该中心距离可以用于指示远距天线和近距天线的布阵位置。对于远距天线和近距天线中的任意一个天线，阵列中心位置是指该天线的阵元排列而成的阵列的中心位置。
[0057]
非零点幅度条件是指联合幅度不为零点的条件。在本发明实施例中，幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件可以包括：在幅度交点处的联合幅度与单幅度的相对差小于设定阈值。其中的单幅度为远距天线或近距天线在幅度交点处的信号幅度。
[0058]
对于均匀线性阵列，波束方向图的相位是线性的，其斜率取决于相位中心与阵列中心的距离。对于阵元间距为d、阵列中心位置为x0、且以相位中心为原点的均匀线性阵列，其阵列输出b(k)可以表示为如下的公式(3)：
[0059][0060]
其中，u＝sinθ，n为天线的阵元个数，j代表虚数单位。
[0061]
在公式(3)中，第一项的幅度为0，相位为斜率与x0相关的线性相位，第二项为一个实数，可能为正数或负数。根据洛必塔法则，b(0)＝n。在u＝0左右的第t个幅度零点的位置为每经过一个幅度零点，上述第二项的正负号变化一次。假设n＝12，阵列间距d为半波长，即d＝λ/2，阵列中心为相位中心，可以计算出其幅度零点的位置在u＝0.17t，其中t为正负整数。可以得到，这些幅度零点的位置即是(3)式第二项相位0和π的转换位置。由于两个阵元在物理上无法重合，也就无法具有相同的线性相位斜率，故两个阵元无法在全部方向上都同相。
[0062]
根据远距天线增益高但波束宽度窄、近距天线增益低但波束宽度宽的特点，当两个天线同时发射信号时，对于远距天线的波束主瓣区域，远距天线幅度占优，故无论二者相位关系如何，联合天线的幅度(即联合幅度)都约等于远距天线的幅度。对于近距天线的波束主瓣内但非远距天线的波束主瓣的区域，近距天线幅度占优，无论二者相位关系如何，联合幅度都约等于近距天线的幅度。而唯一可能出现零点的位置是远近天线幅度相交的方向，如果二者相位在这个方向接近反向，则会导致联合天线在这个方向出现零点。为了实现狭长矩形区域的探测，需要保证幅度交点处的联合幅度没有零点，则需要对幅度交点处的
相位进行控制，结合公式(3)可知，即需要对这两个天线的相对位置进行控制。
[0063]
图5示例性示出了相位控制原理示意图，参照图5所示，b(θ)表示联合幅度向量，b1(θ)和b2(θ)分别表示远距天线和近距天线的幅度向量。可以得到，当将远距天线和近距天线在幅度交点处的相位差控制在或时，幅度交点处的联合幅度与远距天线或近距天线在幅度交点处的信号幅度的相对差小于设定阈值。其中，δδ代表相位差偏差，设定阈值可以基于δδ确定。
[0064]
基于此，在本发明实施例中，非零点幅度条件可以包括：在相位差等于等幅度点相位差的情况下，远距天线和近距天线在幅度交点处的联合幅度与单幅度的相对差小于设定阈值；单幅度为远距天线或近距天线在幅度交点处的信号幅度。其中，等幅度点相位差可以包括和相应的，基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离可以包括：基于方向信息，确定远距天线和近距天线在方向信息对应位置处的相位差等于等幅度点相位差时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离。
[0065]
本发明实施例提供的雷达天线布阵方法，通过确定雷达远距天线和近距天线的波束方向图中，远距天线和近距天线的幅度交点对应的方向信息，并基于该方向信息确定远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离，该中心距离能够使幅度交点处的联合幅度满足非零幅度条件，保证了远距天线和近距天线的联合幅度不会出现零点。这样，按照该中心距离进行远距天线和近距天线的布阵，能够使得远距天线和近距天线同时工作时波束的重叠覆盖区域不会出现零点，从而使得远距天线和近距天线可以同时进行远近距离的探测，即实现狭长矩形区域的探测，提高了雷达天线资源的利用率。
[0066]
基于图3对应实施例的雷达天线布阵方法，在一种示例实施例中，方向信息为方向余弦域中目标方向余弦域的目标域值。相应的，根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息可以包括：获取远距天线和近距天线的阵列类型；基于阵列类型和波束方向图确定目标方向余弦域，并获取幅度交点在目标方向余弦域的目标域值。其中，阵列类型可以包括一维线性阵列或平面阵列。
[0067]
示例性的，基于阵列类型和波束方向图确定目标方向余弦域并获取幅度交点在目标方向余弦域的目标域值，可以包括：在远距天线和近距天线的阵列类型为一维线性阵列的情况下，将方向余弦域中的u域确定为目标方向余弦域，其中，u域表征方位角的正弦；获取幅度交点在u域的值，得到目标域值。
[0068]
示例性的，在远距天线和近距天线的阵列类型为平面阵列的情况下，远距天线和近距天线的波束方向图为二维波束方向图，在该二维波束方向图中，幅度交点的集合可以形成区域图形边界，比如矩形区域的边界，可以根据该区域图形边界确定目标方向余弦域及对应的目标域值。具体的，基于阵列类型和波束方向图确定目标方向余弦域并获取幅度交点在目标方向余弦域的目标域值，可以包括：在远距天线和近距天线的阵列类型为平面阵列的情况下，确定波束方向图中，幅度交点的集合形成的区域图形边界的最短边界；将最短边界所在的方向余弦域确定为目标方向余弦域；获取区域图形边界在目标方向余弦域的最大值，得到目标域值。其中，目标方向余弦域为方向余弦域的v域或u域，v域表征俯仰角的正弦，u域表征俯仰角的余弦与方位角的正弦之积。
[0069]
例如，图6示例性示出了远距天线和近距天线的二维波束方向图的示意图，该二维波束方向图以u-v域进行描述，参照图6所示，白色区域表示远距天线幅度大于近距天线幅度的区域，黑色区域表示近距天线幅度大于远距天线幅度的区域，两种颜色的交界边缘表示远距天线和近距天线幅度相等的点的集合，即幅度交点的集合。可以以中间的白色矩形区域g为研究对象，根据矩形区域g在u域和v域方向的边长情况确定最短边界。
[0070]
进一步可选的，基于方向信息，确定远距天线和近距天线在方向信息对应位置处的相位差等于等幅度点相位差时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离，可以包括：基于目标域值，并结合雷达的工作波长、相位差偏差和周期参数确定远距天线和近距天线的阵列中心位置在目标方向余弦域对应方向的距离，得到中心距离；其中，周期参数用于表示相位的周期性变化。
[0071]
示例性的，基于目标域值，可以利用中心距离确定公式确定远距天线和近距天线的阵列中心位置在目标方向余弦域对应方向的距离，得到中心距离；其中，中心距离确定公式可以表示为如下的公式(4)：
[0072][0073]
其中，表示远距天线和近距天线在方向信息对应位置处的相位差，表示等幅度点相位差，s代表中心距离，e代表目标域值，λ代表雷达的工作波长，m代表周期参数且m为自然数，δδ代表相位差偏差。
[0074]
示例性的，δδ可以取为0，在这种情况下，远距天线和近距天线在幅度交点处的相位差相差120
°
或240
°
，两者的联合幅度等于其中任何一个天线发射的信号的幅度。可以理解的是，在δδ不为0的情况下，远距天线和近距天线在幅度交点处的联合幅度，与远距天线或近距天线在幅度交点处的信号幅度的相对差小于δδ对应的设定阈值。
[0075]
以δδ＝0为例，在远距天线和近距天线是一维线性阵列天线的情况下，假设远距天线的阵列中心位于原点，近距天线的阵列中心相对于远距天线阵列中心的距离为s，则远距天线的相位为0。假设两个波束方向图的幅度交点在u域的值为u，则根据公式(4)可得到远距天线和近距天线的中心距离为如下的公式(5)：
[0076][0077]
在远距天线和近距天线是平面阵列天线的情况下，比如微带贴片天线或波导天线等，结合图6，设远距天线的阵列中心为二维平面的原点，近距天线的阵列中心在(x0,y0)，则近距天线的相位谱为当(x0,y0)的位置确定后，等相位曲线为一条直线。基于此，在对幅度交点处相位进行控制时，可以令x0或y0中的一个为0，调整另外一个，这样可以使得矩形区域g的两条平行边上完全满足相位差为120
°
或240
°
的条件。
[0078]
具体的，令x0＝0，则以v域为目标方向余弦域，调整平面阵列在v域对应方向的中心距离。根据公式(4)可计算得到此时远距天线和近距天线在v域对应方向的阵列中心位置
的距离y0，y0可以表示为如下的公式(6)：
[0079][0080]
其中，v0为远距天线和近距天线的交界曲线中v域的最大值，以图6为例，即是图6中矩形区域g在v域方向的边界的最大v值。
[0081]
令y0＝0，则以u域为目标方向余弦域，调整平面阵列在u域对应方向的中心距离。根据公式(4)可计算得到此时远距天线和近距天线在u域对应方向的阵列中心位置的距离x0，x0可以表示为如下的公式(7)：
[0082][0083]
其中，u0为远距天线和近距天线的交界曲线中u域的最大值，以图6为例，即是图6中矩形区域g在u域方向的边界的最大u值。
[0084]
基于上述各方法实施例，下面结合图7对本发明实施例提供的雷达天线布阵方法做进一步的举例说明。
[0085]
图7示例性示出了本发明实施例提供的雷达天线布阵方法的流程示意图之二，以该雷达天线布阵方法应用于服务器、手机、电脑等电子设备、δδ＝0为例，参照图7所示，该雷达天线布阵方法可以包括如下的步骤701～步骤709。
[0086]
步骤701：获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图。
[0087]
以毫米波雷达应用于交通道路的目标探测为例，可以根据道路的远近探测区域角度范围和分辨力等需求分别确定远距天线和近距天线的阵元数和阵列类型等参数，基于该参数完成远距天线和近距天线的设计。根据设计的远距天线和近距天线，电子设备可以调用仿真程序，通过仿真程序仿真得到远距天线和近距天线的波束方向图。
[0088]
步骤702：获取远距天线和近距天线的阵列类型。
[0089]
远距天线和近距天线的阵列类型可以包括一维线性阵列或平面阵列。电子设备获取远距天线和近距天线的阵列类型，比如可以获取类型参数，基于类型参数确定阵列类型。
[0090]
在远距天线和近距天线的阵列类型为一维线性阵列的情况下，执行步骤703；在远距天线和近距天线的阵列类型为平面阵列的情况下，执行步骤705。
[0091]
步骤703：确定幅度交点在u域的值，得到第一目标域值。
[0092]
在远距天线和近距天线的阵列类型为一维线性阵列的情况下，远距天线和近距天线的波束方向图为一维波束方向图，根据该一维波束方向图，电子设备可以获取远距天线和近距天线的幅度交点，比如，以图2为例，可以获取到幅度交点a和b。同时，电子设备可以将方向余弦域中的u域确定为目标方向余弦域，然后获取幅度交点a和b在u域的坐标值，可以分别得到幅度交点a和b的第一目标域值ua和ub。
[0093]
步骤704：根据第一目标域值确定第一中心距离。
[0094]
电子设备得到第一目标域值后，可以将第一目标域值代入公式(5)中的u，利用公式(5)计算s的值，得到远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离s1，即得到第一中心距离。
[0095]
可以理解的是，m的取值为自然数，利用公式(5)计算出的s的值可能有多个，而在实际应用中，远距天线和近距天线中阵元的位置不能重合，因此，可以将利用公式(5)计算
出的s的值中，远距天线和近距天线的阵元不重叠时的值确定为第一中心距离s1。比如，可以获取远距天线和近距天线的尺寸d1和d2，将大于的s值确定为第一中心距离。示例性的，若大于的s值有至少两个时，可以选取其中的最小值作为第一中心距离。
[0096]
确定出第一中心距离之后，可以按照该第一中心距离对远距天线和近距天线进行布阵。例如，图8示例性示出了一维线性阵列天线的布阵示意图，参照图8所示，s1大于远距天线和近距天线的阵元可以以中心位置间隔s1的距离进行布阵。
[0097]
图9示例性示出了一维线性阵列天线根据本发明方案布阵后的联合天线波束方向图的示意图，参照图9所示，将一维线性阵列的远距天线和近距天线按照确定出的第一中心距离进行如图8的布阵后，控制二者同时工作，二者在幅度交点a和b处的联合幅度与远距天线或近距天线的幅度相等，波束在重叠覆盖区域不会出现零点，能够同时满足远距测量和近距测量的需求，避免了探测盲区的出现，能够实现对狭长矩形区域的完整探测。
[0098]
步骤705：根据波束方向图确定目标方向余弦域。
[0099]
在远距天线和近距天线的阵列类型为平面阵列的情况下，可以根据波束方向图获得远距天线和近距天线的幅度交点的集合。例如，结合图6，黑白两种颜色的交界处即表示远距天线和近距天线的幅度交点的集合。若幅度交点的集合形成的图形g沿u域的边比沿v域的边长，则令x0＝0，将短边对应的v域确定为目标方向余弦域，执行步骤706；若幅度交点的集合形成的图形g沿v域的边比沿u域的边长，则令y0＝0，将短边对应的u域确定为目标方向余弦域，执行步骤708。
[0100]
步骤706：获取幅度交点的集合在v域的最大值，得到第二目标域值。
[0101]
在目标方向余弦域为v域的情况下，可以根据波束方向图获得波束交点最大的v值，将该最大的v值确定为第二目标域值。
[0102]
步骤707：根据第二目标域值确定第二中心距离。
[0103]
得到第二目标域值后，可以将第二目标域值代入公式(6)中的v0，利用公式(6)计算得到第二中心距离y0。由于m的取值为自然数，计算得到的y0可能有多个，可以选取其中使远距天线和近距天线的阵元不重叠时的值确定为所需的y0值。例如，可以基于步骤704的原理进行y0值的选取。
[0104]
确定出第二中心距离之后，可以按照该第二中心距离对远距天线和近距天线进行v域对应方向的布阵。例如，图10a示例性示出了平面阵列天线的布阵示意图之一，参照图10a所示，远距天线和近距天线的阵元可以在v域对应方向调整中心距离为y0进行布阵。
[0105]
步骤708：获取幅度交点的集合在u域的最大值，得到第三目标域值。
[0106]
在目标方向余弦域为u域的情况下，可以根据波束方向图获得波束交点最大的u值，将该最大的u值确定为第三目标域值。
[0107]
步骤709：根据第三目标域值确定第三中心距离。
[0108]
得到第三目标域值后，可以将第三目标域值代入公式(7)中的u0，利用公式(7)计算得到第三中心距离x0。由于m的取值为自然数，计算得到的x0可能有多个，可以选取其中使
远距天线和近距天线的阵元不重叠时的值确定为所需的x0值。例如，可以基于步骤704的原理进行x0值的选取。
[0109]
确定出第三中心距离之后，可以按照该第三中心距离对远距天线和近距天线进行u域对应方向的布阵。例如，图10b示例性示出了平面阵列天线的布阵示意图之二，参照图10b所示，远距天线和近距天线的阵元可以在u域对应方向调整中心距离为x0进行布阵。
[0110]
远距天线和近距天线的阵元按照x0或y0进行布阵后，控制远距天线和近距天线同时工作，二者的波束在重叠覆盖区域的零点能够得到较好的优化，最大限度地避免零点的出现，可以同时满足远距测量和近距测量的需求，最大限度避免探测盲区的出现，实现了对狭长矩形区域的探测。
[0111]
本发明实施例提供的雷达天线布阵方法，通过对远距天线和近距天线的波束方向图的幅度交点处的相位进行控制，来确定远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，使得根据该距离布阵的远距天线和近距天线同时工作时，波束的重叠覆盖区域不会出现零点，避免了探测盲区的出现，可以在无需远距天线和近距天线具有相同相位中心的前提下实现远距和近距区域的同时探测，实现对下场道路的同时覆盖。一方面，与采用远距天线和近距天线分时切换的探测方式相比，无需进行远近发射切换，减少了不必要的资源损失，有效提高了雷达资源的利用率。另一方面，雷达的接收端无需对远距和近距信号进行分开处理，避免了分时切换方式在远距和近距区域交点处的复杂信号处理问题。而且，不需要对同一目标在远距和近距两个区域的跟踪数据进行匹配，提高了跟踪端的数据传输效率，降低了数据处理复杂度，更有利于目标的跟踪。
[0112]
下面对本发明提供的雷达天线布阵装置进行描述，下文描述的雷达天线布阵装置与上文描述的雷达天线布阵方法可相互对应参照。
[0113]
图11示例性示出了本发明实施例提供的雷达天线布阵装置的结构示意图，参照图11所示，雷达天线布阵装置1100可以包括：获取模块1110，用于获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；第一确定模块1120，用于根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息，其中，幅度交点为波束方向图中远距天线和近距天线的信号幅度的交点；第二确定模块1130，用于基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离，中心距离为使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离；中心距离用于指示远距天线和近距天线的布阵位置。
[0114]
一种示例实施例中，第二确定模块1130具体用于：基于方向信息，确定远距天线和近距天线在方向信息对应位置处的相位差等于等幅度点相位差时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离，得到中心距离；其中，非零点幅度条件包括：在相位差等于等幅度点相位差的情况下，远距天线和近距天线在幅度交点处的联合幅度与单幅度的相对差小于设定阈值；其中，单幅度为远距天线或近距天线在幅度交点处的信号幅度。
[0115]
一种示例实施例中，第一确定模块1120可以包括：获取单元，用于获取远距天线和近距天线的阵列类型；确定单元，用于基于阵列类型和波束方向图确定目标方向余弦域，并获取幅度交点在目标方向余弦域的目标域值。
[0116]
一种示例实施例中，确定单元可以包括：第一确定子单元，用于在远距天线和近距天线的阵列类型为一维线性阵列的情况下，将方向余弦域中的u域确定为目标方向余弦域；其中，u域表征方位角的正弦；第一获取子单元，用于根据波束方向图获取幅度交点在u域的
值，得到目标域值。
[0117]
一种示例实施例中，确定单元可以包括：第二确定子单元，用于在远距天线和近距天线的阵列类型为平面阵列的情况下，确定波束方向图中，幅度交点的集合形成的区域图形边界的最短边界；其中，波束方向图为二维波束方向图；第三确定子单元，用于将最短边界所在的方向余弦域确定为目标方向余弦域；其中，目标方向余弦域为方向余弦域的v域或u域，v域表征俯仰角的正弦，u域表征俯仰角的余弦与方位角的正弦之积；第二获取子单元，用于获取区域图形边界在目标方向余弦域的最大值，得到目标域值。
[0118]
一种示例实施例中，第二确定模块1130可以具体用于：基于目标域值，并结合雷达的工作波长、相位差偏差和周期参数确定远距天线和近距天线的阵列中心位置在目标方向余弦域对应方向的距离，得到中心距离；其中，周期参数用于表示相位的周期性变化。
[0119]
本发明实施例还提供一种雷达该雷达可以包括远距天线和近距天线，远距天线和近距天线按照上述各方法实施例所提供的雷达天线布阵方法进行布阵。
[0120]
图12示例了一种电子设备的结构示意图，如图12所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1210、通信接口(communication interface)1220、存储器(memory)1230和通信总线1240，其中，处理器1210，通信接口1220，存储器1230通过通信总线1240完成相互间的通信。处理器1210可以调用存储器1230中的逻辑指令，以执行上述各方法实施例提供的雷达天线布阵方法，该方法比如可以包括：获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息；其中，幅度交点为波束方向图中，远距天线和近距天线的信号幅度的交点；基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离，该中心距离为使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离；其中，中心距离用于指示远距天线和近距天线的布阵位置。
[0121]
此外，上述的存储器1230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0122]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的雷达天线布阵方法，该方法比如可以包括：获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息；其中，幅度交点为波束方向图中，远距天线和近距天线的信号幅度的交点；基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离，该中心距离为使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离；其中，中心距离用于指示远距天线和近距天线的布阵位置。
[0123]
又一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例所提供的雷达天线布阵方法，该方
法比如可以包括：获取雷达远距天线和近距天线的波束方向图；根据波束方向图确定幅度交点对应的方向信息；其中，幅度交点为波束方向图中，远距天线和近距天线的信号幅度的交点；基于方向信息确定远距天线和近距天线的中心距离，该中心距离为使幅度交点处的联合幅度满足非零点幅度条件时，远距天线和近距天线的阵列中心位置的距离；其中，中心距离用于指示远距天线和近距天线的布阵位置。
[0124]
示例性的，计算机可读存储介质可以是非暂态计算机可读存储介质。
[0125]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0126]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0127]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。