多目標(biāo)檢測(cè)的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)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(hào)處理領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步，汽車的使用量W及使用率呈現(xiàn)出快速的增長(zhǎng)，但是伴隨著 汽車引發(fā)的問(wèn)題也越來(lái)越多，甚至越來(lái)越嚴(yán)重，例如，汽車對(duì)于能源的消耗、環(huán)境危害，W及 交通安全等。其中交通安全問(wèn)題，越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注，相應(yīng)的汽車防撞功能，汽車 變道輔助功能，自動(dòng)泊車功能，自動(dòng)巡航功能等被更過(guò)的應(yīng)用到了汽車上。
[0003] 汽車變道輔助系統(tǒng)，是為駕駛員在進(jìn)行變更道路時(shí)提供有效地依據(jù)，可W有效地 降低由于汽車變道而發(fā)生的交通事故問(wèn)題。隨著傳感器技術(shù)的不斷的發(fā)展，毫米波雷達(dá)傳 感器，由于其體較小、質(zhì)量輕。可W在相對(duì)惡劣的雨雪天氣使用的優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多的應(yīng)用 于汽車中。同時(shí)線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)具有很高的速度分辨率與距離分辨率，因此線 性調(diào)頻連續(xù)波被更多的應(yīng)用到毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中。但是，線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)在進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，如果只采用單一的波形設(shè)計(jì)，比如單獨(dú)的恒頻波，Ξ角波、銀齒波等波形，很難 實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的解算問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了更好的解決現(xiàn)有的車變道輔助系統(tǒng)對(duì)多目標(biāo)的解算的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一 種多目標(biāo)檢測(cè)的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，W實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)解算。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多目標(biāo)檢測(cè)的組合波形汽車變道 輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，所述波形包括第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段恒 頻波CW2、第四段銀齒波FMCW2，該方法包括W下步驟：
[0006] S1.對(duì)各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算；
[0007] S2.將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做口限檢測(cè)，輸出過(guò)口限點(diǎn)位置。
[000引本發(fā)明還設(shè)及一種汽車變道輔助系統(tǒng)，執(zhí)行上述方法。
[0009]有益效果：由于采用四段波形，可W實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)檢測(cè)功能，并且可W檢測(cè)出真實(shí)目 標(biāo)，去除虛假目標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1恒頻波CW與銀齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期范圍內(nèi)的頻率變化圖；
[0011] 圖2單目標(biāo)的(R，V)空間圖；
[0012] 圖3多目標(biāo)的(R，V)空間圖；
[0013] 圖4基于組和波形的汽車變道輔助系統(tǒng)信號(hào)處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:一種多目標(biāo)檢測(cè)的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，所述波 形包括第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段恒頻波CW2、第四段銀齒波FMCW2，其 中，第一段恒頻波CW1和第Ξ段恒頻波CW2為恒頻段，第二段銀齒波FMCW1和第四段銀齒波 FMCW2為銀齒波段，該方法包括W下步驟：
[001引S1.對(duì)各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算;作為技術(shù)方案的優(yōu)選，其可W 采用如下方法:對(duì)通道1中的第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段CW2和第四段銀 齒波FMCW2，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(duì)通 道2中的第一段恒頻波CW1和第二段銀齒波FMCW1，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(lái)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(méi)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W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。
[0016] S2.將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做口限檢測(cè)，輸出過(guò)口限點(diǎn)位置。作為技術(shù) 方案的優(yōu)選，其可W采用如下方法:設(shè)通道1中，第一段恒頻波CW1，有nl點(diǎn)過(guò)口限，則對(duì)應(yīng)的 第一段恒頻波過(guò)口限點(diǎn)的位置矩陣4側(cè)=[日1，日2，。'日。1]，第二段銀齒波。1〔胖1，有112點(diǎn)過(guò)口 限，則對(duì)應(yīng)的第二段銀齒波FMCW1過(guò)口限點(diǎn)的位置矩陣為8。(^^1=化1加，-，13。2]，第；段恒頻 波CW2，有n3點(diǎn)過(guò)口限，則對(duì)應(yīng)的第；段恒頻波CW2過(guò)口限點(diǎn)的位置矩陣為Cm = ，C2，… cn3]，第四段銀齒波FMCW2,有n4點(diǎn)過(guò)口限，則對(duì)應(yīng)的第四段銀齒波FMCW2過(guò)口限點(diǎn)的位置矩 陣為0。(《哪2=[(11，(12，一山4]，設(shè)通道2中，第一段恒頻波〔胖1，有115點(diǎn)過(guò)口限，則對(duì)應(yīng)的第一段 恒頻波CW1過(guò)口限點(diǎn)的位置矩陣為Em = [ei，Θ2，…en日]，第二段銀齒波FMCW1，有n6點(diǎn)過(guò)口 限，則對(duì)應(yīng)的第二段銀齒波FMCW1過(guò)口限點(diǎn)的位置矩陣為6。(《1=[的，旨2，。'旨。6]。若過(guò)口限的 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)。
[0017] 本實(shí)施例是記載了一種中屯、頻率在24GHz或77GHz，且基于恒頻波調(diào)制的CW信號(hào)W 及銀齒波調(diào)制的FMCW信號(hào)組合而成的波形(作為上述波形的優(yōu)選形式），根據(jù)該調(diào)制波形實(shí) 現(xiàn)一種汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理方法。由該方法設(shè)計(jì)的汽車變道輔助系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)對(duì) 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(duì)距離、相對(duì)速度W及方向角的 解算，同時(shí)由于采用恒頻波CW與銀齒波FMCW設(shè)計(jì)的組合波形，可W實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的檢測(cè)問(wèn)題， 使得系統(tǒng)對(duì)于多目標(biāo)檢測(cè)具有更好的準(zhǔn)確性、快速性，保障了駕駛員在駕駛中變換道路時(shí) 的安全性。
[0018] 波形設(shè)計(jì)W及波形分析：
[0019] 本實(shí)施例給出在中屯、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CW1，工作頻率為24.128GHz，第二段波形為上升的銀齒波FMCW1，工作頻率變化范圍 為從24.128GHz變化到24.278GHz，帶寬為150MHz，第Ξ段為恒頻波CW2,工作頻率為 24278G化，第四段為銀齒波FMCW2，工作頻率變化范圍為從24.278GHz到24.128GHz。每一段 的周期T為5ms。恒頻波CW與銀齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期范圍內(nèi)的頻率變化圖如圖1所示。
[0020] 本實(shí)施例選擇此設(shè)計(jì)波形的原因有：
[0021] (1)提高相對(duì)速度與相對(duì)距離的解算精度。
[0022] 在第一段波形---直頻波CW1，根據(jù)恒頻波的特性，可W獲得由速度引起的多普勒 頻率值fdl，根據(jù)第二段波形一一銀齒波FMCW1，可W計(jì)算出目標(biāo)的差頻頻率值fol。通過(guò)第 一段波形獲得的多普勒頻率值fdl，可W計(jì)算出目標(biāo)的相對(duì)速度值VI，通過(guò)第一段波形獲得 的多普勒頻率值W及第二段波形獲得的差頻頻率值fol，可W計(jì)算出目標(biāo)的相對(duì)距離R1。
[0023] 同理，第Ξ段波形---直頻波CW2,同樣可W獲得目標(biāo)的多普勒頻率值fd2,根據(jù)第 四段波形一一銀齒波FMCW2,可W計(jì)算出目標(biāo)的差頻頻率值fo2。通過(guò)第Ξ段波形獲得的多 普勒頻率值fd2,可W計(jì)算出目標(biāo)的相對(duì)速度值v2,通過(guò)第四段波形獲得的多普勒頻率值W 及第二段波形獲得的差頻頻率值f〇2,可W計(jì)算出目標(biāo)的相對(duì)距離R2。
[0024] 利用通過(guò)四段組合波形，根據(jù)后期多目標(biāo)匹配算法等處理最終獲得真實(shí)目標(biāo)的相 對(duì)距離W及相對(duì)速度。
[0025] 通過(guò)四段組合波形，獲得相對(duì)速度VI和相對(duì)速度v2,相對(duì)距離R1和相對(duì)距離R2。理 論上，vl = v2，Rl=R2,但是由于設(shè)備使用環(huán)境的復(fù)雜性等因素，可能造成干擾等因素，造成 測(cè)量的VI值與v2值存在偏差，R1與R2也同樣存在偏差，如果單一的使用VI或是v2作為目標(biāo) 的相對(duì)速度，R1或是R2作為目標(biāo)的相對(duì)速度，都會(huì)造成獲取目標(biāo)相對(duì)速度W及距離的不準(zhǔn) 確性。如圖2,為單目標(biāo)的(R，V)空間圖，從圖中可W看出，四條直線確定一個(gè)交點(diǎn)，所獲得的 相對(duì)距離值與相對(duì)速度值的準(zhǔn)確性，要高于兩條直線確定的相對(duì)距離值與相對(duì)速度值，同 時(shí)，即使有一個(gè)波段計(jì)算得值相對(duì)不準(zhǔn)確，其他Ξ條直線確定的相對(duì)距離值和相對(duì)速度值， 也會(huì)強(qiáng)過(guò)兩條直線確定的相對(duì)距離值與相對(duì)速度值，使得系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力W及 魯棒特性。因此，通過(guò)四個(gè)波段，可W有效的提高對(duì)目標(biāo)速度W及距離解算的準(zhǔn)確度，同時(shí) 使系統(tǒng)具有抗干擾的能力W及魯棒特性；
[0026] (2)由于采用四段波形，可W實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)檢測(cè)功能，并且可W檢測(cè)出真實(shí)目標(biāo)，去 除虛假目標(biāo)。
[0027] 由于真實(shí)目標(biāo)的相對(duì)速度和相對(duì)距離與調(diào)頻周期T無(wú)關(guān)，而虛假目標(biāo)的距離和速 度計(jì)算值與調(diào)頻周期T有關(guān)系。所W，對(duì)于真實(shí)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，在不同周期中，其真實(shí)值是一直存 在，而在不同周期虛假值是隨周期T變化的。如圖3,為多目標(biāo)的(R，V)空間圖。從圖2中可W 看出，四個(gè)波段會(huì)更加準(zhǔn)確的獲得一個(gè)目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度值，從圖3中可W看出， 采用四段波形可W實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的檢測(cè)，同時(shí)可W有效地將真實(shí)目標(biāo)檢測(cè)出來(lái)，去除掉虛 假目標(biāo)。
[00%]通過(guò)如上兩條證明，本實(shí)施例所設(shè)計(jì)的波形，可W有效地提高對(duì)目標(biāo)相對(duì)距離值 與相對(duì)速度值的解算的準(zhǔn)確性，同時(shí)使得系統(tǒng)具有抗干擾特性W及具有魯棒特性，同時(shí)可 W有效地檢測(cè)多目標(biāo)，并且可W有效地獲得真實(shí)目標(biāo)，去除掉虛假目標(biāo)。
[0029] 實(shí)施例2:具有與實(shí)施例1相同的技術(shù)方案，更為具體的是:所述方法還包括步驟: S3.計(jì)算得到恒頻段的多普勒頻率值，由此得到多普勒頻率矩陣。
[0030] 實(shí)施例3:具有與實(shí)施例1或2相同的技術(shù)方案，更為具體的是:所述方法還包括步 驟:S4.計(jì)算得到銀齒波段的差頻頻率值，由此得到差頻頻率矩陣。
[0031] 實(shí)施例4:具有與實(shí)施例1-3任一項(xiàng)相同的技術(shù)方案，更為具體的是:還包括步驟: S5.根據(jù)得到的多普勒頻率值，計(jì)算相對(duì)速度矩陣。作為技術(shù)方案的優(yōu)選，根據(jù)各段計(jì)算得 到的多普勒頻率值矩陣，計(jì)算目標(biāo)的速度矩陣的具體方法為：計(jì)算速度公式為
其中，C為光速，c = 3 X 108，f為中屯、頻率f = 24.128GHz。根據(jù)第一段 恒頻波CW1得到的多普勒頻率矩陣FAm = [f dal，f cL·，…f cUi ]，得到其速度矩陣為VAm = [Val，Va2，... Vanl ]，根據(jù)第二段恒頻波〔胖2得至。的多普勒頻率矩陣FCCWI = [ f del，f dc2，... f dcn3 ]， 得到其速