[发明专利]基于可重构折射超表面的毫米波雷达探测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于可重构折射超表面的毫米波雷达探测方法及装置，所述毫米波雷达由一个控制器和一个可重构折射超表面天线相连组成，可重构折射超表面天线包括馈源以及可重构折射超表面，包括：生成J个假设；基于第c周期中各馈源的优化发射波形及各辐射单元的优化发射相位值、优化接收相位值，进行第c周期的雷达信号发射与接收；计算第c周期各假设接收信号的概率分布；计算第1周期到第c周期的接收信号组成的矢量的概率分布；获取在第c周期各个假设成立的概率；最后一个周期结束后，选取概率最大的假设。本发明优化雷达波形和可重构折射超表面的辐射特性，使雷达探测的性能最大化，并可构建出探测速率高、低功耗、低成本的毫米波雷达。

技术领域

本发明涉及电子学领域，具体为一种基于可重构折射超表面的毫米波雷达探测方法及装置。

背景技术

在虚拟现实，无人驾驶等应用的需求推动下，定位和感知成为未来无线网络的重要功能。毫米波雷达是一种新兴的定位和感知技术。由于在精度和鲁棒性上的优势，毫米波雷达在上述虚拟现实，无人驾驶等应用中得到了越来越广泛的应用，正在逐渐成为未来无线网络必不可少的一项关键技术。

现有的毫米波雷达一般采用两种形式的天线用于收发信号。一种是利用反射面天线进行雷达信号的收发，而另一种是利用相控天线阵进行雷达信号的收发。两者的区别在于，反射面天线利用反射面汇聚波束实现较高的天线增益，成本比较低。但是为了探测不同方向的雷达目标，需要对反射面天线进行机械转动，探测速率受到限制。而相控阵天线利用调节不同天线单元的相位差来实现较高的天线增益，探测不同方向的目标时不需要进行机械转动。但是相控电路的结构非常复杂，成本高，功耗大。然而上述的天线都不适合于构建探测速率高、低功耗、低成本的毫米波雷达。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种基于可重构折射超表面的毫米波雷达探测方法及装置，通过将可重构折射超表面应用于毫米波雷达，可以构建出探测速率高、低功耗、低成本的毫米波雷达。

为实现上述技术目标，本发明的技术方案包括：

一种基于可重构折射超表面的毫米波雷达探测方法，所述毫米波雷达由一个控制器和一个可重构折射超表面天线相连组成，其中的可重构折射超表面天线包括馈源以及可重构折射超表面，所述探测方法的具体步骤包括：

1)依据目标数量上限及目标设定方向，生成J个假设；

2)基于第c周期中各馈源的优化发射波形(S^c)′及各辐射单元的优化发射相位值(l^t，c)′、优化接收相位值(l^r，c)′，进行第c周期的雷达信号发射与接收，其中1≤c≤C，C为设定的周期数量；

3)基于接收信号Y^c与噪声干扰矩阵的概率分布，计算第c周期各假设接收信号的概率分布，并计算第1周期到第c周期的接收信号组成的矢量的概率分布，之后由该矢量的概率分布获取在第c周期各个假设成立的概率；

4)第C周期结束后，选取概率最大的假设作为雷达探测结果。

进一步地，通过以下步骤对重构折射超表面的阵列尺寸进行设计：

1)构建一最优化问题，目标函数为重构折射超表面成本与可重构折射超表面天线发射功率的加权之和，优化变量为阵列尺寸；

2)求解该最优化问题，得到最优阵列尺寸设置；

3)将可重构透射超表面阵列的尺寸设置为所述最优阵列尺寸。

进一步地，获取优化发射波形(S^c)′、优化发射相位值(l^t，c)′与优化接收相位值(l^r，c)′的方法包括：采用错误探测概率为指标进行优化或采用相对熵为指标进行优化。