基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法和汽車變道輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變道輔助系統(tǒng)也稱盲區(qū)監(jiān)測，作為一項(xiàng)汽車智能安全技術(shù)，能夠通過安裝的電子 控制系統(tǒng)，在左右兩個(gè)后視鏡內(nèi)或者其他地方提醒駕駛者后方安全范圍內(nèi)有無障礙物或來 車，從而消除視線盲區(qū)，提高行車安全。
[0003] 目前有代表性的變道輔助系統(tǒng)有以下三類：
[0004] -、奔馳新E級上的變道輔助設(shè)備。該裝置是通過汽車兩側(cè)安裝的傳感器探知兩側(cè) 后方是否有車輛，并將信息通過電腦系統(tǒng)控制，在左右兩個(gè)后視鏡內(nèi)或者其他地方提醒駕 駛者后方的來車。
[0005] 二、沃爾沃的變道輔助叫盲點(diǎn)信息系統(tǒng)。變道輔助系統(tǒng)采用外后視鏡根部的攝像 頭會(huì)對距離3米寬，9.5米長的一個(gè)扇形盲區(qū)進(jìn)行25幀/秒的圖像監(jiān)控，如果有速度大于10公 里/小時(shí)，且與車輛本身速度差在20-70公里/小時(shí)之間的移動(dòng)物體(車輛或者行人)進(jìn)入該 盲區(qū)，系統(tǒng)對比每幀圖像，當(dāng)系統(tǒng)認(rèn)為目標(biāo)進(jìn)一步接近時(shí)，A柱上的警示燈就會(huì)亮起，防止出 現(xiàn)事故。
[0006] 三、奧迪的變道輔助叫側(cè)向輔助系統(tǒng)。這套系統(tǒng)會(huì)在車速超過60公里/小時(shí)介入， 依靠傳感器的幫助，奧迪側(cè)向輔助系統(tǒng)可以探測到側(cè)后方最遠(yuǎn)50米處的車輛，若此時(shí)變道 有潛在危險(xiǎn)，后視鏡上就會(huì)亮起警示燈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了對汽車行駛后方，毫米波雷達(dá)波束覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)相對距離、相對速 度以及方向角的解算，本發(fā)明提出了一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方 法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法， 所述波形包括恒頻波CW和鋸齒波FMCW，該方法包括以下步驟：
[0009] S1.對各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算；
[001 0] S2.將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做門限檢測，輸出過門限對應(yīng)的復(fù)數(shù)模值最 大的點(diǎn)的位置；
[0011] S3.計(jì)算得到恒頻段的多普勒頻率值；
[0012] S4.計(jì)算得到鋸齒波段的差頻頻率值；
[0013] 進(jìn)一步的，所述方法還包括步驟:S5.計(jì)算相對速度值。
[0014] 進(jìn)一步的，所述方法還包括步驟:S6.計(jì)算相對距離值。
[0015] 進(jìn)一步的，所述方法還包括步驟:S7.計(jì)算方向角。
[0016]進(jìn)一步的，在步驟S1中，對通道1中的第一段恒頻波CW、第二段鋸齒波FMCW，A/D采 集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT，對通道2中的第一段恒 頻波CW，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟S2中，設(shè)通道1中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn) 的坐標(biāo)為a，第二段鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為b，設(shè)通道2中，第一 段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c;若過門限的位置點(diǎn)等于1，則認(rèn)為其 是直流分量，不作為目標(biāo)判定，直接剔除該位置點(diǎn)。
[0018] 進(jìn)一步的，通道1中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a， 根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對應(yīng)的多普勒頻率為fd a，通道2中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù) 數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對應(yīng)的多普勒頻率為fd。；
[0019]該規(guī)則為，若點(diǎn)數(shù)為1 < X < 128,判斷目標(biāo)靠近，其對應(yīng)點(diǎn)上的多普勒頻率 辦=;若點(diǎn)數(shù)為2 8 < X < 256，判斷目標(biāo)遠(yuǎn)離，其對應(yīng)點(diǎn)上的多普勒頻率 256 β二-，其中fs為采樣頻率。 2^6
[0020] 進(jìn)一步的，通道1中，第二段鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為 b，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對應(yīng)的差頻頻率值為f〇b;
[0021] 該規(guī)則為，即若點(diǎn)數(shù)為1 < 128,其對應(yīng)點(diǎn)上的差頻頻率值= ;若點(diǎn)數(shù) 2?6 為128<y < 256，其對應(yīng)點(diǎn)上的差頻頻率值/〇 = - _丨)卜人其中fs為采樣頻率。 2^6
[0022] 進(jìn)一步的，根據(jù)得到的多普勒頻率值fda，計(jì)算目標(biāo)的速度V，計(jì)算速度公式為 v = y.盡=眾0062貞，其中，c為光速，f為中心頻率；
[0023] 進(jìn)一步的，根據(jù)恒頻段計(jì)算得到的多普勒頻率值fda，以及鋸齒波段得到的差頻頻 率值f〇b，計(jì)算目標(biāo)的距離R，計(jì)算距離公式為(汾+ ./〃），其中，T為每一段波形的作用 時(shí)間，B為調(diào)頻帶寬，fd為多普勒頻率值，fo為差頻頻率值。
[0024] 進(jìn)一步的，通道1中，第一段恒頻波CW過門限點(diǎn)的位置a，根據(jù)如下計(jì)算方法計(jì)算對應(yīng) 點(diǎn)上的相位值，得到相位矩陣為隊(duì)，通道2中，第一段恒頻波CW過門限點(diǎn)的位置b，根據(jù)如下計(jì) 算方法計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)上的相位值，得到相位矩陣為也;計(jì)算通道1的第一段恒頻波CW和通道2的 第一段恒頻波CW1之間的相位差，根據(jù)計(jì)算公式ΔI = arcian(n J - arcu、 得到相位差矩陣為At。;根據(jù)公式方位角公式，6? = arCSin^^，得到目標(biāo)的方向角，其 2ml 中，d為天線間距，λ為波長。
[0025] 本發(fā)明還涉及一種汽車變道輔助系統(tǒng)，執(zhí)行上述任一項(xiàng)技術(shù)方案的基于組合波形 的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法。
[0026] 有益效果:本發(fā)明給出了一種基于恒頻波與鋸齒波組合波形實(shí)現(xiàn)汽車變道輔助系 統(tǒng)的信號處理方法，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一種對于波形設(shè)計(jì)以及目標(biāo)相關(guān)信息解算的新思 路;所述方法，可以實(shí)現(xiàn)對單目標(biāo)的相對距離以及相對速度的檢測，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)方 向角的檢測功能。
【附圖說明】
[0027]圖1基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)信號處理流程圖；
[0028]圖2恒頻波CW與鋸齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期內(nèi)的頻率變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施例1: 一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法，所述波形包括 恒頻波CW和鋸齒波FMCW，本實(shí)施例給出了在中心頻率f為24.128GHz工作頻率下的具體波形 圖，第一段波形為恒頻波CW，工作頻率為24.128GHz，第二段波形為上升的鋸齒波FMCW，工作 頻率變化范圍為從24.128GHz變化到24.278GHz，帶寬為150MHz，每一段的周期T為5ms。恒頻 波CW與鋸齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期范圍內(nèi)的頻率變化圖如圖1所示。
[0030] 本實(shí)施例所涉及的方法，主要是對相對速度為80公里/小時(shí)，最大探測距離為50m， 最小探測距離為lm的相鄰車道上的目標(biāo)車輛進(jìn)行檢測跟蹤。根據(jù)探測到的目標(biāo)的相對速 度、相對距離以及方向角為變道提供警示依據(jù)等。
[0031 ]該方法包括以下步驟：
[0032] S1.對各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算;優(yōu)選的，在步驟S1中，對通道1 中的第一段恒頻波CW、第二段鋸齒波FMCW，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn) 數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT，對通道2中的第一段恒頻波CW，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線 性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT。其中，線性度高應(yīng)該用指線性度好來表示會(huì)更好， 線性度好意思就是采集的數(shù)據(jù)存在一定的線性關(guān)系，線性度不好，就是該段的數(shù)據(jù)沒有呈 現(xiàn)出一定的線性關(guān)系，表現(xiàn)出的是非線性關(guān)系等特點(diǎn)。為了更準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，所以在采集 到的數(shù)據(jù)中只選取呈現(xiàn)出線性關(guān)系的部分做FFT分析。
[0033] S2.將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做門限檢測，輸出過門限對應(yīng)的復(fù)數(shù)模值最 大的點(diǎn)的位置;優(yōu)選的，設(shè)通道1中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo) 為a，第二段鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為b，設(shè)通道2中，第一段恒頻 波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c;若過門限的位置點(diǎn)等于1，則認(rèn)為其是直流 分量，不作為目標(biāo)判定，直接剔除該位置點(diǎn)。
[0034] S3.計(jì)算得到恒頻段的多普勒頻率值;優(yōu)選的，通道1中，第一段恒頻波CW，過門限 點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對應(yīng)的多普勒頻率為fda，通道2 中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對應(yīng) 的多普勒頻率為fdc;
[0035]該規(guī)則為，若點(diǎn)數(shù)為1 < X < 128,判斷目標(biāo)靠近，