調頻連續波雷達系統及其運用方法技術方案

根據本發明專利技術的一實施例的調頻連續波雷達系統，包括：PLL(Phase?Locked?Loop-鎖相環路)模塊，應對頻率步驟的變化而利用環路濾波器調整回應時間，由此生成線性調頻(chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規定的范圍內。

【技術實現步驟摘要】
調頻連續波雷達系統及其運用方法
本專利技術涉及調頻連續波(FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW)雷達系統及其運用方法，即能夠改善線性調頻(chirp)信號的線性度的調頻連續波雷達系統及其運用方法。
技術介紹
調頻連續波(FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW)雷達系統中線性調頻(Chirp)信號的線性度是決定目標分辨率及探測距離的重要因素，最近為呈現高分辨率雷達而要求更快時間內生成更寬頻帶的線性調頻(Chirp)信號。據此，提出了多種改善線性度的方法。傳統調頻連續波(FMCW)雷達系統中的一個具有為產生線性度優秀的FMCW信號而通過查詢表(Lookuptable)直接控制電壓控制振蕩器(VCO)的開電路形態的頻率控制結構。并且，傳統調頻連續波雷達系統為補正對環境變化的電壓控制振蕩器(VCO)的特性變化而構成另外的拍頻生成裝置而分析誤差并補正，使雷達對環境變化維持優秀的線性度。但是，傳統調頻連續波雷達系統在實際運用條件下具有不足之處。利用電壓控制振蕩器的直接控制方法中線性調頻(chirp)信號的生成是根據控制步驟而產生步驟時間內的誤差，仍然存在現有的所有線性調頻信號發生器所具有的線性度問題。并且，用于生成拍頻信號的延遲器由光學變換器及光纜構成且這是價格相當高的產品，因此像遠距離雷達等的實際運營狀況中呈現最大距離的延遲器，現實中存在很大的負擔。現有技術文獻KR10-2007-7009723A
技術實現思路
(要解決的技術問題)本專利技術的目的在于提供一種調頻連續波雷達系統及運用方法，通過調整環路濾波器的回應時間而最小化現有結構中頻率步驟變化時發生的步驟誤差，即使因環境變化而電壓控制振蕩器(VoltaqgeControlledOscillator，VCO)的特性發生變化，也能克服現有方法的成型性的局限性。(解決問題的手段)為解決所述專利技術的目的的根據本專利技術的一方面的調頻連續波雷達系統，其特征在于，包括：PLL(PhaseLockedLoop-鎖相環路)模塊，應對頻率步驟的變化而利用環路濾波器調整回應時間，由此生成線性調頻(chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規定的范圍內。所述PLL模塊，可具備：第1頻率分頻器，為了與基準時鐘頻率進行相位比較而分頻反饋的輸出側頻率；相位探測器，產生相當于根據該第1頻率分頻器分頻的分頻頻率與所述基準時鐘頻率之間的頻率差的電荷；環路濾波器，把根據該相位探測器產生的電荷變換成電壓而消除高頻段的寄生側帶波；電壓控制振蕩器，生成相當于從該環路濾波器輸入的電壓的頻率并最終輸出。所述補正模塊，可具備：耦合器及電力分配器，分配所述最終輸出；第2頻率分頻器，從所述電力分配器接收線性調頻(chirp)信號而降頻變換頻率；ADC(模數轉換器)，收集根據所述第2頻率分頻器降頻變換的信號；MCU(微控制單元)，利用根據所述ADC收集的信號而執行演算。所述補正模塊，應對根據環境變化的所述電壓控制振蕩器的特性變化，在聯機(on-line)狀態下實時計算所述拍頻的相位誤差率。所述MCU，控制所述環路濾波器而使其生成線性調頻信號的同時，通過所述ADC而收集所述生成的線性調頻信號。所述線性調頻信號的生成路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第1頻率分頻器、所述相位探測器及所述環路濾波器；所述線性調頻信號的收集路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第2頻率分頻器及所述ADC。所述MCU生成所述拍頻后，作為所述拍頻的相位誤差，通過電壓的峰點發生時間而測定頻率的分散程度或RMS(RootMeanSquare-均方根)顫動大小；通過增加所述環路濾波器的帶寬而變更環路回應時間，在其變更的條件下，重新測定拍頻的分散程度或RMS(RootMeanSquare-均方根)顫動大小并與之前測定值進行比較；其比較結果小于之前測定值時，以增加所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制，大于之前測定值時，以減少所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制。所述MCU，若以減少所述環路濾波器的帶寬的方向進行了控制時，減少所述環路濾波器的帶寬而變更環路回應時間，在其變更的條件下，重新測定拍頻的分散程度或RMS(RootMeanSquare-均方根)顫動大小而與之前測定值進行比較，其比較結果小于之前測定值時，以減少所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制，大于之前測定值時，以增加所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制。根據達成所述目的的本專利技術的另一方面，涉及一種調頻連續波雷達系統的運用方法，所述調頻連續波雷達系統包括：PLL(PhaseLockedLoop-鎖相環路)模塊，應對頻率步驟的變化而利用環路濾波器調整回應時間，由此生成線性調頻(chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規定的范圍內；所述方法，包括以下步驟：所述調頻連續波雷達系統在決定對線性調頻信號的信息后，設定所述環路濾波器的初始值，利用該設定的環路濾波器的初始值而生成線性調頻信號的同時，通過ADC收集已生成的線性調頻信號的步驟；所述調頻連續波雷達系統設定使所述收集的線性調頻信號延遲到所述運營最大距離程度的延遲時間，并測定所述拍頻的相位誤差的步驟；及所述調頻連續波雷達系統增加所述環路濾波器的帶寬而變更環路回應時間，在其變更的條件下重新測定所述拍頻的相位誤差并與之前測定值進行比較，其比較結果再測定值小于其之前測定值時，以增加所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制，其比較結果再測定值大于其之前測定值時，以減少所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制的步驟。本專利技術的調頻連續波雷達系統的運用方法還可包括：所述調頻連續波雷達系統減少所述環路濾波器的帶寬而變更環路回應時間，在其變更的條件下重新測定所述拍頻的相位誤差并與之前測定值進行比較，其比較結果再測定值小于其之前測定值時，以減少所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制，其比較結果再測定值大于其之前測定值時，以增加所述環路濾波器的帶寬的方向執行控制的步驟。(專利技術的效果)如上述，本專利技術通過PLL模塊10的環路濾波器而調整整體回應時間，能夠最小化生成線性調頻(Chirp)信號時發生的步驟誤差，通過軟件處理用于生成拍頻信號的時間延遲，無需高價的硬件而生成符合實際運營狀況的拍頻信號，由此最小化誤差而維持對環境變化的最佳線性度。附圖說明圖1是根據本專利技術的一實施例的調頻連續波雷達系統的框圖。圖2是呈現現有PLL結構的圖。圖3是用于說明根據現有DAC的開放型頻率控制方法的圖。圖4是呈現現有DDS結構的圖。圖5是用于說明根據現有調頻連續波雷達系統的步驟誤差的圖。圖6是用于定義根據現有調頻連續波雷達系統的線性誤差的圖。圖7是用于說明根據本專利技術的一實施例的調頻連續波雷達系統的根據環路回應時間的線性調頻的線性度的圖表。圖8是根據本專利技術的一實施例的調頻連續波雷達系統的控制流程圖。圖9是呈現根據本專利技術的一實施例的調頻連續波雷達系統的線性調頻分布及同步化信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種調頻連續波雷達系統，其特征在于，包括：PLL(Phase?Locked?Loop?鎖相環路)模塊，應對頻率步驟的變化而利用環路濾波器調整回應時間，由此生成線性調頻(chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規定的范圍內。

【技術特征摘要】
2013.10.18 KR 10-2013-01243811.一種調頻連續波雷達系統，其特征在于，包括：鎖相環路PLL模塊，應對頻率步驟的變化而利用環路濾波器調整回應時間，由此生成線性調頻信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規定的范圍內，所述PLL模塊，具備：第1頻率分頻器，為了與基準時鐘頻率進行相位比較而分頻反饋的輸出側頻率；相位探測器，產生相當于根據該第1頻率分頻器分頻的分頻頻率與所述基準時鐘頻率之間的頻率差的電荷；環路濾波器，把根據該相位探測器產生的電荷變換成電壓而消除高頻段的寄生側帶波；電壓控制振蕩器，生成相當于從該環路濾波器輸入的電壓的頻率并最終輸出，所述補正模塊，具備：耦合器及電力分配器，分配所述最終輸出；第2頻率分頻器，從所述電力分配器接收線性調頻信號而降頻變換頻率；ADC，收集根據所述第2頻率分頻器降頻變換的信號；MCU，利用根據所述ADC收集的信號而執行演算。2.根據權利要求1所述的調頻連續波雷達系統，其特征在于，所述補正模塊，應對根據環境變化的所述電壓控制振蕩器的特性變化，在聯機狀態下實時計算所述拍頻的相位誤差率。3.根據權利要求1所述的調頻連續波雷達系統，其特征在于，所述MCU，控制所述環路濾波器而使其生成線性調頻信號的同時，通過所述ADC而收集所述生成的線性調頻信號。4.根據權利要求1所述的調頻連續波雷達系統，其特征在于，所述線性調頻信號的生成路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第1頻率分頻器、所述相位探測器及所述環路濾波器；所述線性調頻信號的收集路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第2頻率分頻器及所述ADC。5.根據權利要求1所述的調頻連續波雷達系統，其特征在于，所述MCU生成所述拍頻后，作為所述拍頻的相位誤差，通過電壓的峰點發生時間而測定頻率的分散程度或均方根RMS顫動大小；通過增加所述環路濾波器的帶寬而變更環路回應時間，在其變更的條件下，重新測定拍頻的分散程度或均方根RM...

【專利技術屬性】
技術研發人員：裵晟瑚，
申請(專利權)人：現代摩比斯株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國;KR