一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统及其方法与流程

1.本发明涉及多功能相控阵雷达技术领域，具体来说涉及一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统及其方法。


背景技术：

2.相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，因此又称电子扫描雷达。
3.相控阵雷达有相当密集的天线阵列，在传统雷达天线面的面积上可安装上千个相控阵天线，任何一个天线都可收发雷达波，而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时，选定其中一个区块（数个天线单元）或数个区块对单一目标或区域进行扫描，因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪，具有多个雷达的功能。由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描，再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动，因此资料更新率大大提高，机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级，电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适於对付高机动目标。此外由於可发射窄波束，因而也可充当电子战天线使用，如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。在现有的车载相控阵雷达中，需要使用的雷达安装的位置较为分散，且功能较为单一，在实际的使用中存在一定的不便，难以满足多样化的使用需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统及其方法，旨在解决雷达安装的位置较为分散，功能较为单一，难以满足多样化的使用需求。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统，包括安装在机动车上的雷达探测仪，其特征在于，所述雷达探测仪上设置有智能探测系统，所述雷达探测仪包括：信号收发器，用于建立发射通道，并将发射通道的射频信号辐射到空间；探测器，用于对收发通道的信号进行转换和滤波；信息收集匣，接收、存储、转换、传递信息；所述智能探测系统设置于所述信息收集匣内，且与所述信息收集匣连接，所述信号收发天线与所述探测器相连接，所述信息收集匣与所述探测器连接；所述智能探测系统包括：数据收发模块，用于接收信号收发器的射频信号辐射，并把接收信号的从空间收集送到接收通道；数据转换模块，收集信号收发器、对目标检测所建立的射频信号；数据存储模块，对检测目标所建立的射频信号生成目标数据库、并进行存储；信息处理器，通过信号处理器对目标数据进行数据处理、测算距离；显示单元，最终信号处理器中计算所得的数据通过显示单元于车载屏幕进行显
示；所述信号处理器对目标数据进行数据处理、测算目标物的距离。
6.作为优选，所述雷达探测仪还包括底座和电动伸缩杆，所述探测器转动安装在所述底座相对两侧的外壁，所述底座的上端转动安装有旋转台，所述电动伸缩杆的下侧铰接在旋转台上侧的外壁，所述电动伸缩杆的一端转动连接在所述信号收发天线下侧外壁，所述旋转台内设置有精准旋转组件，所述旋转台上侧转动安装有旋转盘，所述旋转盘上侧的外壁对称设置有固定架，所述雷达探测仪内设置有交流电源，所述信号收发天线的下侧铰接在所述固定架上，所述信号收发天线与所述探测器相连接，所述电动伸缩杆与电源相连接。
7.作为优选，所述精准旋转组件包括基台、延伸台、安装口、旋转检测槽和主动轮和从动轮，所述基台的上端延伸至所述延伸台的内部，所述主动轮转动安装在所述基台的上端、且下侧位于所述安装口内，所述旋转检测槽位于所述安装口内，所述主动轮下侧的外壁设置有凸起塬，所述凸起塬活动安装在所述旋转检测槽内，所述延伸台的内部转动安装有旋转环，所述主动轮转动安装在所述旋转环上，所述主动轮与所述从动轮啮合，所述延伸台上固定安装有内齿轮，所述从动轮分别与所述内齿轮啮合，所述旋转盘固定连接在所述从动轮的上端，所述内齿轮上侧的外壁设置有顶壁，所述顶壁上设置有旋转刻度盘。
8.作为优选，所述旋转环为圆环形，所述旋转环套接在所述基台的外壁、所述旋转环下侧的外壁活动安装在所述延伸台下侧的内壁，所述旋转环的外壁设置有呈弧形阵列分布的延长板，所述连接杆固定安装在所述延长板上侧的外壁，所述从动轮分别转动安装在所述连接杆上；所述从动轮上侧外壁的轴心处设置有连接口，所述旋转盘下侧的外壁设置有若干个呈圆弧阵列分布的连接轴杆，所述连接轴杆分别与所述连接口固定连接，所述旋转盘上设置有指针，所述指针固定安装在所述旋转盘下侧的外壁，且所述指针位于所述旋转刻度盘上侧。
9.作为优选，所述基台内设置有驱动电机，所述旋转检测槽内设置有圈数计数器，所述圈数计数器与所述驱动电机均与所述信息处理器相连接。
10.作为优选，所述智能探测系统与车载信息系统互联。
11.作为优选，所述智能探测系统与勘测信息系统互联。
12.作为优选，所述的一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统的探测方法，其特征在于：其方法为：s1：对目标物进行雷达检测，并形成回波信号，雷达探测仪1通过信号收发器11对目标物体进行检测开启，使得信号收发器11对目标物体的检测形成射频信号辐射；s2：根据回波信号，生成目标数据库，数据转换模块中对回波信号进行数据处理，并通过数据存储模块补充目标数据库内的数据；s3：通过数字滤波器进行滤波，生成检测数据库，并对比目标数据库与检测数据库，将现有数据与信号处理器内已有的数据进行比对，若是新数据将存储入库，若是已有数据则根据数据得到目标物；s4：再次检测目标物，并接收回波信号，再次形成回波信号进行比对，确认目标物，并测算与目标物的距离；测算目标物的距离的步骤为：
设目标与车辆在运动状态时，分别为和，定义目标与车辆相对运动状态为，线加速度为：，并假设机动车行驶中所检测的模型为目标模型，定义为模型一，则相对运动状态方程为：（1）；其中为目标运动速度，为车辆运动速度，为目标与车辆相对运动的速度，为常数；式中：；为确定性输入，且为运动状态下探测的范围，与分别为运动速度平均差及运动速度方差，为时间；为目标在运动状态时加速度，可根据由车辆在运动时的角速度和线加速度，其中角速度表示为：，线加速度表示为：，得到：式中，为目标值，为运动状态下所以探测的目标值，为处于测速点一时的角速度，为测速点一时的角速度，为目标值；式（1）描述了目标与车辆在运动时的一维运动过程，则其三维状态方程为：（2）式中：；；其中，运动速度的误差为：。
13.作为优选，所述步骤s2中，数据库参数包括测量与目标的距离、检测目标的速度、检测目标的角度、检测目标的回波。
14.在上述技术方案中，本发明提供的，具备以下有益效果：一、在雷达的工作时，可通过旋转台内设置的精确旋转组件驱使旋转盘旋转，具体为，通过驱动马达带动主动轮转动，进而驱使与之啮合的从动轮旋转、同时带动旋转环进行的同步旋转，旋转环起到从动轮始终保持同步、等距转动的状态，另外通过主动轮与内齿轮啮合，并且内齿轮为固定于延伸台上，因此，从动轮通过主动轮带动旋转时，可通过内齿轮保持转动轨迹，从而使得旋转盘的转动更加稳定，并且在主动轮旋转时，为了进一步保证主动轮旋转的精确性，位于主动轮的下侧设置有凸起塬，通过圈数计数器对凸起塬活动在旋转检测槽内的圈数可得知信号收发天线具体的旋转度数，而位于顶壁上设置的旋转刻度盘将配合旋转盘上设置的指针，同时对旋转的角度与范围进行检测，在使用时，雷达遇到检测
的目标信号时，将会在信息处理器内进行记录，而信息处理器内形成回波信号将对回波信号产生的角度进行记录、并计算，形成精确的旋转角度并为智能探测系统内后续的信号处理给予有效支持，而智能探测系统与车载信息系统互联，智能探测系统与勘测信息系统互联；车辆所使用的相控阵雷达主要可以起到根据雷达探测仪通过信号收发器建立发射通道发射探测器的射频信号辐射到空间，对所目标物体进行检测，从而得到检测目标物体时产生的回波信号，不同的物体所产生的回波信号不同，因此可通过回波信号的异同，将信号传输至信息收集匣，信息收集匣内设置的智能探测系统对信号进行转换、比对等处理，及时作出避让或其他应对反应、最后通过显示单元投放至车载屏幕上予以显示，在进行使用时，可根据实际遇到的不同情况作出不同反应，并且可以通过探测器得到的反馈信号的异同、准确得知具体物体的形状、属性，得到具体物体以使的驾驶员可以及时作出避让反应的目的，加强使用的效率与使用的便利性；二、测算后，可通过数据收发模块接收，并通过数据转换模块信号进行数据转换，最后通过信号处理器进行数据处理后得到实际的距离目标物合适距离的数值，最后通过显示器进行显示，具体的为：比对目标进行的雷达检测的数据是否为数据存储模块内已预设的目标数据：数据库内的数据为已有数据，在进行比对时，目标数据中的每个第一子目标，分别与已有数据的每个目标进行逐一遍比对，进行匹配，若目标数据中的每个第一子目标与已有数据对应的目标的范围值匹配，即目标数据与对应的与已有数据在预设的差值范围内，即可认为目标数据与已有数据匹配成功，得到已有的预设数值，所检测的目标为可知，否则匹配失败；目标为新的目标物时，则在信息处理器中建立新的对比目录，具体为：在将目标数据的目标数据与已有数据的已有数据进行匹配后，若目标数据的目标数据与已有数据的已有数据匹配成功，则可人为确定将已有数据标记为准确标记，且对准确标记进行处理，否则将已有数据标记为错误标记，且对错误标记进行处理、进一步优化更新，并输出最终检测目标，以便后续使用。
15.应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。
16.本技术文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的相控阵雷达智能探测系统示意图；图2为本发明实施例提供的相控阵雷达智能探测系统运行方法示意图；图3为本发明实施例提供的雷达探测仪结构示意图；图4为本发明实施例提供的精准旋转组件安装结构示意图；图5为本发明实施例提供的精准旋转组件爆炸结构示意图；图6为本发明实施例提供的精准旋转组件结构示意图。
19.附图标记说明：
1、雷达探测仪；2、智能探测系统；10、底座；11、信号收发天线；12、电动伸缩杆；13、探测器；14、信息收集匣；15、固定架；16、旋转台；161、旋转盘；17、精准旋转组件；170、基台；171、延伸台；172、安装口；173、旋转检测槽；174、顶壁；175、旋转环；176、连接杆；177、主动轮；178、从动轮；18、旋转刻度盘；19、内齿轮；21、数据收发模块；22、数据转换模块；23、信息处理器；24、数据存储模块；25、显示单元；26、车载屏幕。
具体实施方式
20.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
21.如图1、4、5、6所示，一种车载多功能相控阵雷达智能探测系统，包括安装在机动车上的雷达探测仪1，其特征在于，所述雷达探测仪1上设置有智能探测系统2，所述雷达探测仪1包括：信号收发器11，用于建立发射通道，并将发射通道的射频信号辐射到空间；探测器13，用于对收发通道的信号进行转换和滤波；信息收集匣14，接收、存储、转换、传递信息；所述智能探测系统2设置于所述信息收集匣14内，且与所述信息收集匣14连接，所述信号收发天线11与所述探测器13相连接，所述信息收集匣14与所述探测器13连接；所述智能探测系统2包括：数据收发模块21，用于接收信号收发器11的射频信号辐射，并把接收信号的从空间收集送到接收通道；数据转换模块22，收集信号收发器11、对目标检测所建立的射频信号；数据存储模块24，对检测目标所建立的射频信号生成目标数据库、并进行存储；信息处理器23，通过信息处理器23对目标数据进行数据处理、测算距离；显示单元25，最终信息处理器23中计算所得的数据通过显示单元25于车载屏幕26进行显示；所述信息处理器23对目标数据进行数据处理、测算目标物的距离；参考附图3，所述雷达探测仪1还包括底座10和电动伸缩杆12，所述探测器13转动安装在所述底座10相对两侧的外壁，所述底座10的上端转动安装有旋转台16，所述电动伸缩杆12的下侧铰接在旋转台16上侧的外壁，所述电动伸缩杆12的一端转动连接在所述信号收发天线11下侧外壁，所述旋转台16上侧对称设置有固定架15，所述雷达探测仪1内设置有交流电源，所述信号收发天线11的下侧铰接在所述固定架15上，所述信号收发天线11与所述探测器13相连接，所述电动伸缩杆12与电源相连接；所述精准旋转组件17包括基台170、延伸台171、安装口172、旋转检测槽173和主动轮177和从动轮178，所述基台170的上端延伸至所述延伸台171的内部，所述主动轮177转动安装在所述基台170的上端、且下侧位于所述安装口172内，所述旋转检测槽173位于所述安装口172内，所述主动轮177下侧的外壁设置有凸起塬，所述凸起塬活动安装在所述旋转检测槽173内，所述延伸台171的内部转动安装有旋转环175，所述主动轮177转动安装在所述旋转环175上，所述主动轮177与所述从动轮
178啮合，所述延伸台171上固定安装有内齿轮19，所述从动轮178分别与所述内齿轮19啮合，所述旋转盘161固定连接在所述从动轮178的上端，所述内齿轮19上侧的外壁设置有顶壁174，所述顶壁174上设置有旋转刻度盘18；所述旋转环175为圆环形，所述旋转环175套接在所述基台170的外壁、所述旋转环175下侧的外壁活动安装在所述延伸台171下侧的内壁，所述旋转环175的外壁设置有呈弧形阵列分布的延长板，所述连接杆176固定安装在所述延长板上侧的外壁，所述从动轮178分别转动安装在所述连接杆176上；所述从动轮178上侧外壁的轴心处设置有连接口，所述旋转盘161下侧的外壁设置有若干个呈圆弧阵列分布的连接轴杆，所述连接轴杆分别与所述连接口固定连接，所述旋转盘161上设置有指针，所述指针固定安装在所述旋转盘161下侧的外壁，且所述指针位于所述旋转刻度盘18上侧；所述基台170内设置有驱动电机，所述旋转检测槽173内设置有圈数计数器，所述圈数计数器与所述驱动电机均与所述信息处理器23相连接。
22.在雷达的工作时，可通过旋转台16内设置的精确旋转组件17驱使旋转盘161旋转，具体为，通过驱动马达带动主动轮177转动，进而驱使与之啮合的从动轮178旋转、同时带动旋转环175进行的同步旋转，旋转环175起到从动轮始终保持同步、等距转动的状态，另外通过主动轮177与内齿轮19啮合，并且内齿轮19为固定于延伸台171上，因此，从动轮178通过主动轮177带动旋转时，可通过内齿轮19保持转动轨迹，从而使得旋转盘161的转动更加稳定，并且在主动轮177旋转时，为了进一步保证主动轮177旋转的精确性，位于主动轮177的下侧设置有凸起塬，通过圈数计数器对凸起塬活动在旋转检测槽173内的圈数可得知信号收发天线11具体的旋转度数，而位于顶壁174上设置的旋转刻度盘18将配合旋转盘161上设置的指针，同时对旋转的角度与范围进行检测，在使用时，雷达遇到检测的目标信号时，将会在信息处理器23内进行记录，而信息处理器23内形成回波信号将对回波信号产生的角度进行记录、并计算，形成精确的旋转角度并为智能探测系统2内后续的信号处理给予有效支持。
23.参考附图1、2可知，所述智能探测系统2与车载信息系统互联，所述智能探测系统2与勘测信息系统互联；车辆所使用的相控阵雷达主要可以起到根据雷达探测仪1通过信号收发器11建立发射通道发射探测器13的射频信号辐射到空间，对所目标物体进行检测，从而得到检测目标物体时产生的回波信号，不同的物体所产生的回波信号不同，因此可通过回波信号的异同，将信号传输至信息收集匣14，信息收集匣14内设置的智能探测系统2对信号进行转换、比对等处理，具体为：数据收发模块21对探测器13传输至信息收集匣14的信号进行收集，接着，信号将通过数据转换模块22对进行转换，形成信息处理器23可识别的特定数据，接着信息处理器23讲对数据进行计算、处理，并通过数据存储模块24进行存储，最后通过车载屏幕26进行显示，得到具体的物体，及时作出避让或其他应对反应、最后通过显示单元25投放至车载屏幕上予以显示，在进行使用时，可根据实际遇到的不同情况作出不同反应，并且可以通过探测器13得到的反馈信号的异同、准确得知具体物体的形状、属性，得到具体物体以使的驾驶员可以及时作出避让反应的目的，加强使用的效率与使用的便利性。
24.上述的探测方法为：s1：对目标物进行雷达检测，并形成回波信号，雷达探测仪1通过信号收发器11对目标物体进行检测开启，使得信号收发器11对目标物体的检测形成射频信号辐射；
s2：根据回波信号，生成目标数据库，数据转换模块22中对回波信号进行数据处理，并通过数据存储模块24补充目标数据库内的数据；s3：通过数字滤波器进行滤波，生成检测数据库，并对比目标数据库与检测数据库，将现有数据与信号处理器23内已有的数据进行比对，若是新数据将存储入库，若是已有数据则根据数据得到目标物；s4：再次检测目标物，并接收回波信号，再次形成回波信号进行比对，确认目标物，并测算与目标物的距离；测算目标物的距离的步骤为：设目标与车辆在运动状态时，分别为和，定义目标与车辆相对运动状态为，线加速度为：，并假设机动车行驶中所检测的模型为目标模型，定义为模型一，则相对运动状态方程为：（1）；其中为目标运动速度，为车辆运动速度，为目标与车辆相对运动的速度，为常数；式中： ；为确定性输入，且为运动状态下探测的范围，与分别为运动速度平均差及运动速度方差，为时间；为目标在运动状态时加速度，可根据由车辆在运动时的角速度和线加速度，其中角速度表示为：，线加速度表示为：，得到：式中，为目标值，为运动状态下所以探测的目标值，为处于测速点一时的角速度，为测速点一时的角速度，为目标值；式（1）描述了目标与车辆在运动时的一维运动过程，则其三维状态方程为：（2）式中： ；；其中，运动速度的误差为：。
25.在经过测算后，可通过数据收发模块21接收，并通过数据转换模块22信号进行数据转换，最后通过信号处理器23进行数据处理后得到实际的距离目标物合适距离的数值，最后通过显示器进行显示，具体的为：
比对目标进行的雷达检测的数据是否为数据存储模块24内已预设的目标数据：1》数据库内的数据为已有数据，在进行比对时，目标数据中的每个第一子目标，分别与已有数据的每个目标进行逐一遍比对，进行匹配，若目标数据中的每个第一子目标与已有数据对应的目标的范围值匹配，即目标数据与对应的与已有数据在预设的差值范围内，即可认为目标数据与已有数据匹配成功，得到已有的预设数值，所检测的目标为可知，否则匹配失败；2》目标为新的目标物时，则在信息处理器23中建立新的对比目录，具体为：在将目标数据的目标数据与已有数据的已有数据进行匹配后，若目标数据的目标数据与已有数据的已有数据匹配成功，则可人为确定将已有数据标记为准确标记，且对准确标记进行处理，否则将已有数据标记为错误标记，且对错误标记进行处理。
26.其中，对准确标记进行处理包括：将准确标记与目标数据进行相应参数的人为的插值优化，对数据进行进一步优化更新，并输出最终检测目标，以便后续使用。
27.工作原理：在雷达的工作时，可通过旋转台16内设置的精确旋转组件17驱使旋转盘161旋转，具体为，通过驱动马达带动主动轮177转动，进而驱使与之啮合的从动轮178旋转、同时带动旋转环175进行的同步旋转，旋转环175起到从动轮始终保持同步、等距转动的状态，另外通过主动轮177与内齿轮19啮合，并且内齿轮19为固定于延伸台171上，因此，从动轮178通过主动轮177带动旋转时，可通过内齿轮19保持转动轨迹，从而使得旋转盘161的转动更加稳定，并且在主动轮177旋转时，为了进一步保证主动轮177旋转的精确性，位于主动轮177的下侧设置有凸起塬，通过圈数计数器对凸起塬活动在旋转检测槽173内的圈数可得知信号收发天线11具体的旋转度数，而位于顶壁174上设置的旋转刻度盘18将配合旋转盘161上设置的指针，同时对旋转的角度与范围进行检测，在使用时，雷达遇到检测的目标信号时，将会在信息处理器23内进行记录，而信息处理器23内形成回波信号将对回波信号产生的角度进行记录、并计算，形成精确的旋转角度并为智能探测系统2内后续的信号处理给予有效支持，智能探测系统2与车载信息系统互联，智能探测系统2与勘测信息系统互联；车辆所使用的相控阵雷达主要可以起到根据雷达探测仪1通过信号收发器11建立发射通道发射探测器13的射频信号辐射到空间，对所目标物体进行检测，从而得到检测目标物体时产生的回波信号，不同的物体所产生的回波信号不同，因此可通过回波信号的异同，将信号传输至信息收集匣14，信息收集匣14内设置的智能探测系统2对信号进行转换、比对等处理，具体为：数据收发模块21对探测器13传输至信息收集匣14的信号进行收集，接着，信号将通过数据转换模块22对进行转换，形成信息处理器23可识别的特定数据，接着信息处理器23讲对数据进行计算、处理，并通过数据存储模块24进行存储，最后通过车载屏幕26进行显示，得到具体的物体，及时作出避让或其他应对反应、最后通过显示单元25投放至车载屏幕上予以显示，在进行使用时，可根据实际遇到的不同情况作出不同反应，并且可以通过探测器13得到的反馈信号的异同、准确得知具体物体的形状、属性，得到具体物体以使的驾驶员可以及时作出避让反应的目的，加强使用的效率与使用的便利性；在经过测算后，可通过数据收发模块21接收，并通过数据转换模块22信号进行数据转换，最后通过信息处理器23进行数据处理后得到实际的距离目标物合适距离的数值，最后通过显示器进行显示，具体的为：比对目标进行的雷达检测的数据是否为数据存储模块24内已预设的目标数据：数据库内的数据为已有数据，在进行比对时，目标数据中的每个第一子目标，分别与已有数据的
每个目标进行逐一遍比对，进行匹配，若目标数据中的每个第一子目标与已有数据对应的目标的范围值匹配，即目标数据与对应的与已有数据在预设的差值范围内，即可认为目标数据与已有数据匹配成功，得到已有的预设数值，所检测的目标为可知，否则匹配失败；目标为新的目标物时，则在信息处理器23中建立新的对比目录，具体为：在将目标数据的目标数据与已有数据的已有数据进行匹配后，若目标数据的目标数据与已有数据的已有数据匹配成功，则可人为确定将已有数据标记为准确标记，且对准确标记进行处理，否则将已有数据标记为错误标记，且对错误标记进行处理。其中，对准确标记进行处理包括：将准确标记与目标数据进行相应参数的人为的插值优化，对数据进行进一步优化更新，并输出最终检测目标，以便后续使用。
28.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。