一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器及毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器及毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，方法包括：生成三角波信號，基于三角波信號調(diào)制毫米波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使毫米波雷達(dá)前端射頻電路通過發(fā)射天線發(fā)射三角波發(fā)射信號；獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號；對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分析，得到上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度；對上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度進(jìn)行恒虛警檢測，得到上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)；對上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)；對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量。本發(fā)明可有效檢測車輛周圍多目標(biāo)。
【專利說明】
一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器及毫米波雷達(dá)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器 及毫米波雷達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著車輛的普及度越來越高，每年的行車事故數(shù)量急劇上升，車輛的安全性越來 越受到大眾的關(guān)注。車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)近年來得到迅猛的發(fā)展。
[0003] 目前市面上的車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)采用的傳感器主要為攝像頭、超聲波雷達(dá)或微波 雷達(dá)，車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的基本原理是在車輛行駛過程中，通過傳感器傳回的信息進(jìn)行車 輛周圍目標(biāo)檢測，以確定車輛周圍是否有其他車輛靠近或本車輛是否正行駛于危險(xiǎn)區(qū)域。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是:攝像頭嚴(yán)重依賴外界光條件，在夜間等光線不好的環(huán)境 中使用效果較差;超聲波雷達(dá)的作用距離只有車輛周圍兩米左右的區(qū)域，無法有效檢測車 輛周圍更大范圍的區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述問題，本發(fā)明提出了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種 車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器及毫米波雷達(dá)系統(tǒng)。
[0006] 為此目的，第一方面，本發(fā)明提出一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法，包括：
[0007] 在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述三角波信號調(diào)制毫米 波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫米波雷達(dá)前端射頻電 路通過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號；
[0008] 獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號;所述多通道回波采樣信號由所述信 號采集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由所述信號采集器通過多 通道接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角波發(fā)射信號形成的回波 信號；
[0009] 對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分析，得到各通道 回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度；
[0010]對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度進(jìn)行恒虛警CFAR 檢測，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)；
[0011] 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，確定 配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)；
[0012] 對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛周圍多目標(biāo)檢測。
[0013] 可選的，所述對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分 析，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度，包括：
[0014] 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的前半周期信號1_卯和0_卯組成三 角波上升沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并對Comp_up進(jìn)行Nfft點(diǎn)快速傅 里葉變換FFT處理，獲得三角波上升沿回波的頻譜幅度Abs_up;
[0015] 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的后半周期信號I_d〇Wr^^_d 〇wn組 成三角波下降沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并對Comp_down進(jìn) 行Nfft點(diǎn)FFT處理，獲得三角波下降沿回波的頻譜幅度Ab s_down。
[0016] 可選的，所述對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn) 行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)，包括：
[0017] 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，若上 升沿對應(yīng)的目標(biāo)與下降沿對應(yīng)的目標(biāo)滿足配對條件，則配對成功;所述配對條件為：
[0018] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0019] 其中，Am_upk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的第m個(gè)目標(biāo)的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K為通道個(gè)數(shù)，Mk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對 應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);An_down k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的第n個(gè)目標(biāo)的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);Nfft為快速傅里葉 變換FFT的處理點(diǎn)數(shù);G_A為預(yù)設(shè)的配對門限。
[0020] 可選的，所述對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，包括：
[0021]通過距離計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的距離;所述距離計(jì)算式為：
[0023]其中，Rk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的距離，B為三角波發(fā)射信號的帶寬，fs為 采樣頻率，P_upk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的位置，P_ downk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的位置，c為光速，T為三 角波發(fā)射信號的周期；
[0024]通過速度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的速度;所述速度計(jì)算式為：
[0026]其中，Vk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的速度，fo為三角波發(fā)射信號的中心頻率；
[0027]通過角度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的角度;所述角度計(jì)算式為：
[0029] 其中，％為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的角度，A為發(fā)射信號的波長，dkq為第k個(gè) 通道與基準(zhǔn)通道q之間的基線距離；
[0030] 其中，A (J) k_up = Ph_upk (p_upk) -Ph_upq (p_upk);
[0031] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0032]其中，Ph_upk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的 下降沿中的相位。
[0033] 第二方面，本發(fā)明還提出一種處理器，包括：
[0034]信號產(chǎn)生模塊，用于在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述三 角波信號調(diào)制毫米波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫米 波雷達(dá)前端射頻電路通過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號；
[0035] 信號獲取模塊，用于獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號；所述多通道回 波采樣信號由所述信號采集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由所 述信號采集器通過多通道接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角波 發(fā)射信號形成的回波信號；
[0036] 頻譜分析模塊，用于對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻 譜分析，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度；
[0037] 目標(biāo)檢測模塊，用于對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅 度進(jìn)行恒虛警CFAR檢測，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目 標(biāo)；
[0038] 目標(biāo)配對模塊，用于對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè) 目標(biāo)進(jìn)行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)；
[0039] 目標(biāo)測量模塊，用于對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛周 圍多目標(biāo)檢測。
[0040] 可選的，所述頻譜分析模塊，用于：
[0041] 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的前半周期信號1_卯和0_卯組成三 角波上升沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并對Comp_up進(jìn)行Nfft點(diǎn)快速傅 里葉變換FFT處理，獲得三角波上升沿回波的頻譜幅度Abs_up;
[0042] 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的后半周期信號I_d〇Wr^^_d〇wn組 成三角波下降沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并對Comp_down進(jìn) 行Nfft點(diǎn)FFT處理，獲得三角波下降沿回波的頻譜幅度Ab s_down。
[0043] 可選的，所述目標(biāo)配對模塊，用于：
[0044] 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，若上 升沿對應(yīng)的目標(biāo)與下降沿對應(yīng)的目標(biāo)滿足配對條件，則配對成功;所述配對條件為：
[0045] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0046] 其中，Am_upk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的第m個(gè)目標(biāo)的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K為通道個(gè)數(shù)，Mk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對 應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);An_down k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的第n個(gè)目標(biāo)的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);Nfft為快速傅里葉 變換FFT的處理點(diǎn)數(shù);G_A為預(yù)設(shè)的配對門限。
[0047] 可選的，所述目標(biāo)測量模塊，用于：
[0048]通過距離計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的距離;所述距離計(jì)算式為：
[0050]其中，Rk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的距離，B為三角波發(fā)射信號的帶寬，fs為 采樣頻率，P_upk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的位置，P_ d〇wnk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的位置，C為光速，T為三 角波發(fā)射信號的周期；
[0051]通過速度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的速度;所述速度計(jì)算式為：
[0053]其中，Vk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的速度，fo為三角波發(fā)射信號的中心頻率； [0054]通過角度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的角度;所述角度計(jì)算式為：
[0056] 其中，ft為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的角度，A為發(fā)射信號的波長，dkq為第k個(gè) 通道與基準(zhǔn)通道q之間的基線距離；
[0057] 其中，A 傘 k_up = Ph_upk (P_upk) _Ph_upq (P_upk);
[0058] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0059]其中，Ph_upk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的 下降沿中的相位。
[0060] 第三方面，本發(fā)明還提出一種毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，包括：
[0061] 發(fā)射天線、接收天線、毫米波雷達(dá)前端射頻電路、信號采集器以及如第二方面所述 的處理器；
[0062] 所述處理器分別連接所述信號采集器以及所述毫米波雷達(dá)前端射頻電路；
[0063] 所述信號采集器連接所述接收天線；
[0064] 所示毫米波雷達(dá)前端射頻電路連接所述發(fā)射天線。。
[0065] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的車輛周圍多目標(biāo)檢測方法、處理器及毫米波雷達(dá) 系統(tǒng)，采用毫米波，相比于超聲波，可以大幅增加作用距離，提高車輛安全系數(shù)，可對進(jìn)行車 輛周圍多目標(biāo)檢測和距離、速度、角度的準(zhǔn)確測量，具有全天時(shí)、全天候的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0066] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法流程圖；
[0067]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種處理器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0069] 如圖1所示，本實(shí)施例公開一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法，應(yīng)用于車輛毫米波雷達(dá) 系統(tǒng)中，該方法可包括以下步驟1 〇 1~106:
[0070] 101、在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述三角波信號調(diào)制 毫米波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫米波雷達(dá)前端射 頻電路通過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號。
[0071] 本實(shí)施例中，三角波信號可由壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator， VC0)產(chǎn)生。三角波發(fā)射信號的周期為預(yù)設(shè)值T。
[0072] 在實(shí)際應(yīng)用中，典型的調(diào)制頻率范圍為24-24.2GHz，信號帶寬200MHz。調(diào)制周期根 據(jù)應(yīng)用場景的不同來選取，車輛毫米波雷達(dá)一般在lms-10ms中選取。
[0073] 102、獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號;所述多通道回波采樣信號由所 述信號采集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由所述信號采集器通 過多通道接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角波發(fā)射信號形成的 回波信號。
[0074]本實(shí)施例中，發(fā)射天線將三角波發(fā)射信號發(fā)射出去，三角波發(fā)射信號經(jīng)車輛周圍 各目標(biāo)反射后形成回波信號，回波信號通過接收天線接收?；夭ㄐ盘柦?jīng)同一本振正交混頻 后輸出多個(gè)接收通道的I信號和Q信號，信號采集器以采樣頻率f s進(jìn)行采樣，生成的多通道 回波米樣信號。
[0075]在實(shí)際應(yīng)用中，采樣頻率fs需要滿足奈奎斯特采樣定理，在硬件和成本允許的情 況下，提高fs有利于提高回波信噪比，典型的采樣頻率fs可取100kHZ-1000kH Z。
[0076] 103、對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分析，得到各 通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度。
[0077]本實(shí)施例中，對每個(gè)通道的I信號和Q信號進(jìn)行頻譜分析。具體地如下：
[0078]分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的前半周期信號1_卯和0_卯組成三 角波上升沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并對Comp_up進(jìn)行Nfft點(diǎn)快速傅 里葉變換(Fast Fourier Transformation，F(xiàn)FT)處理，獲得三角波上升沿回波的頻譜幅度 Abs_up 和相位Ph_up;
[0079] 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的后半周期信號I_d〇Wr^^_d〇wn組 成三角波下降沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并對Comp_down進(jìn) 行Nfft點(diǎn)FFT處理，獲得三角波下降沿回波的頻譜幅度Ab s_down和相位Ph_down 〇 [0080] 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)頻率分辨率的大小選取Nfft，Nfft-般選擇2的n次冪，典型值為 512 或者 1024。
[0081] 104、對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度進(jìn)行恒虛警 (Constant False-Alarm Rate，CFAR)檢測，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對 應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)。
[0082] 本實(shí)施例中，對各通道回波采樣信號的Abs_up和Abs_down分別進(jìn)行CFAR檢測，本 實(shí)施例中，CFAR檢測的門限為G_CFAR，該門限值為預(yù)設(shè)值。
[0083]以第k個(gè)通道為例，若第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿檢測到Mk個(gè)目標(biāo)，位置 分別記為Pm_upk，m = 1，2，…，Mk，幅度大小分別記為Am_upk。若第k個(gè)通道的回波采樣信號的 下降沿檢測到Nk個(gè)目標(biāo)，位置分別記為P n_downk，n = l，2,…，Nk，幅度大小分別記為An_ downk〇
[0084]在實(shí)際應(yīng)用中，G_CFAR依據(jù)應(yīng)用場景的實(shí)測數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)獲得，針對車輛毫米波 雷達(dá)系統(tǒng)，對車輛的檢測門限設(shè)為30dB。
[0085] 105、對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對， 確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)。
[0086] 本實(shí)施例中，以第k個(gè)通道為例，可將Am_upk，m= 1，2,…，Mk，An_downk，n = 1，2，…， Nk先依照從大到小的順序進(jìn)行排序，再進(jìn)行配對，若上升沿對應(yīng)的目標(biāo)與下降沿對應(yīng)的目 標(biāo)滿足配對條件，則配對成功;所述配對條件為：
[0087] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0088] 其中，Am_upk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的第m個(gè)目標(biāo)的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K為通道個(gè)數(shù)，Mk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對 應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);An_down k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的第n個(gè)目標(biāo)的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);NFFT為快速傅里葉 變換FFT的處理點(diǎn)數(shù);G_A為預(yù)設(shè)的配對門限。
[0089] 當(dāng)然，若配對不成功，則視本幀數(shù)據(jù)無效，接著進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)處理。
[0090] 在實(shí)際應(yīng)用中，G_A的選取根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn)獲得，車輛毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中 對車輛的檢測門限一般取2-5。
[0091] 106、對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛周圍多目標(biāo)檢測。 [0092]本實(shí)施例中，通過距離計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的距離;所述距離計(jì)算式為：
[0094]其中，Rk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的距離，B為三角波發(fā)射信號的帶寬，fs為 采樣頻率，P_upk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的位置，P_ downk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的位置，c為光速，T為三 角波發(fā)射信號的周期。
[0095]本實(shí)施例中，通過速度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的速度;所述速度計(jì)算式為：
[0097]其中，Vk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的速度，fo為三角波發(fā)射信號的中心頻率。 [0098]本實(shí)施例中，通過角度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的角度;所述角度計(jì)算式為：
[0100] 其中，幾為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的角度，A為發(fā)射信號的波長，dkq為第k個(gè) 通道與基準(zhǔn)通道q之間的基線距離；
[0101] 其中，A (J>k_up = Ph_upk(P_upk)-Ph_upq(P_upk);
[0102] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0103]其中，Ph_upk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的 下降沿中的相位。
[0104] 本實(shí)施例中，基準(zhǔn)通道可從各通道中預(yù)先選取，選取后固定不變。
[0105] 本實(shí)施例中，以Pm_upk與Pn_downk配對成功為例，Ph_upk(Pm_upk)表示在Ph_upk中找 到位置為Pm_upk的相位值;Ph_UPq(Pm_Upk)表示在基準(zhǔn)通道q的Ph_UPq中找到位置為Pm_upk的 相位值。
[0106] 本實(shí)施例公開的車輛周圍多目標(biāo)檢測方法，對多目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測和測量，為 毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，可應(yīng)用于汽車防撞、補(bǔ)盲、變道輔助等多種場景， 也可應(yīng)用于安防、低空探測等其它毫米波雷達(dá)目標(biāo)檢測領(lǐng)域。
[0107] 本實(shí)施例公開的車輛周圍多目標(biāo)檢測方法，采用毫米波，相比于超聲波，可以大幅 增加作用距離，提高車輛安全系數(shù)，可對進(jìn)行車輛周圍多目標(biāo)檢測和距離、速度、角度的準(zhǔn) 確測量，具有全天時(shí)、全天候的優(yōu)勢。
[0108] 如圖2所示，本實(shí)施例公開一種處理器，可應(yīng)用于毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中，該處理器可 包括以下單元:信號產(chǎn)生模塊21、信號獲取模塊22、頻譜分析模塊23、目標(biāo)檢測模塊24、目標(biāo) 配對模塊25以及目標(biāo)測量模塊26。各模塊具體說明如下：
[0109] 信號產(chǎn)生模塊21，用于在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述 三角波信號調(diào)制毫米波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫 米波雷達(dá)前端射頻電路通過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號。
[0110] 信號獲取模塊22,用于獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號;所述多通道 回波采樣信號由所述信號采集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由 所述信號采集器通過多通道接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角 波發(fā)射信號形成的回波信號。
[0111] 頻譜分析模塊23,用于對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行 頻譜分析，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度。
[0112] 目標(biāo)檢測模塊24,用于對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜 幅度進(jìn)行恒虛警CFAR檢測，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè) 目標(biāo)。
[0113] 目標(biāo)配對模塊25,用于對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多 個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)。
[0114]目標(biāo)測量模塊26,用于對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛 周圍多目標(biāo)檢測。
[0115] 本實(shí)施例公開的處理器，可實(shí)現(xiàn)圖1所示的車輛周圍多目標(biāo)檢測的方法流程，因 此，本實(shí)施例中的處理器的效果及說明可參見圖1所示的方法實(shí)施例，在此不再贅述。
[0116] 需要說明的是，本實(shí)施例公開的處理器的各模塊均可由硬件實(shí)現(xiàn)，例如單片機(jī)、 DSP、ARM等，在此不再贅述。
[0117] 本發(fā)明實(shí)施例還公開一種毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:發(fā)射天線、接收天線、毫 米波雷達(dá)前端射頻電路、信號采集器以及如上述處理器實(shí)施例所述的處理器;所述處理器 分別連接所述信號采集器以及所述毫米波雷達(dá)前端射頻電路;所述信號采集器連接所述接 收天線;所示毫米波雷達(dá)前端射頻電路連接所述發(fā)射天線。
[0118] 本實(shí)施例公開的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對車輛周圍多目標(biāo)的檢測，相關(guān)內(nèi)容可參 考上述方法實(shí)施例及處理器實(shí)施例，在此不再贅述。
[0119] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包 括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之 內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。
[0120] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車輛周圍多目標(biāo)檢測方法，其特征在于，包括： 在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述三角波信號調(diào)制毫米波雷 達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫米波雷達(dá)前端射頻電路通 過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號； 獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號;所述多通道回波采樣信號由所述信號采 集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由所述信號采集器通過多通道 接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角波發(fā)射信號形成的回波信 號； 對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分析，得到各通道回波 采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度； 對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度進(jìn)行恒虛警CFAR檢測， 得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)； 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，確定配對 成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)； 對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛周圍多目標(biāo)檢測。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對獲取的各通道回波采樣信號的上升 沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分析，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅 度，包括： 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的前半周期信號I_i^^PQ_up組成三角波 上升沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并對Comp_up進(jìn)行Nfft點(diǎn)快速傅里葉 變換FFT處理，獲得三角波上升沿回波的頻譜幅度Abs_up; 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的后半周期信號I_d〇wr^^_d〇Wn組成三 角波下降沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_down，Comp_down = I_down+jQ_down，并對Comp_down進(jìn)行 Nfft點(diǎn)FFT處理，獲得三角波下降沿回波的頻譜幅度Abs_d〇wn。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對各通道回波采樣信號的上升沿和下 降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)，包括： 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，若上升沿 對應(yīng)的目標(biāo)與下降沿對應(yīng)的目標(biāo)滿足配對條件，則配對成功;所述配對條件為： Am_upk-An_downk | /Nfft^G_A 其中，Am_upk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的第m個(gè)目標(biāo)的幅度;其中，k = 1，2,…，K;m=l，2,…，Mk;K為通道個(gè)數(shù)，Mk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的目 標(biāo)個(gè)數(shù);An_down k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的第n個(gè)目標(biāo)的幅度;n=l， 2,…，Nk;N k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);Nfft為快速傅里葉變換 FFT的處理點(diǎn)數(shù);G_A為預(yù)設(shè)的配對門限。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和 角度的測量，包括： 通過距離計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的距離;所述距離計(jì)算式為：其中，Rk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的距離，B為三角波發(fā)射信號的帶寬，fs為采樣 頻率，P_upk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的位置，P_downk為 第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的位置，c為光速，T為三角波發(fā)射 信號的周期； 通過速度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的速度;所述速度計(jì)算式為：其中，Vk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的速度，f〇為三角波發(fā)射信號的中心頻率； 通過角度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的角度;所述角度計(jì)算式為：其中，錢為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的角度，A為發(fā)射信號的波長，dkq為第k個(gè)通道 與基準(zhǔn)通道q之間的基線距離； 其中，A (H_up = Ph_upk(P_upk)_Ph_upq(P_upk); A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)； 其中，Ph_upk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的相 位，Ph_upq(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的上升沿中 的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的相 位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的下降 沿中的相位。5. -種處理器，其特征在于，包括： 信號產(chǎn)生模塊，用于在開始車輛周圍多目標(biāo)檢測后，生成三角波信號，基于所述三角波 信號調(diào)制毫米波雷達(dá)前端射頻電路的發(fā)射信號，得到三角波發(fā)射信號，以使所述毫米波雷 達(dá)前端射頻電路通過發(fā)射天線發(fā)射所述三角波發(fā)射信號； 信號獲取模塊，用于獲取信號采集器生成的多通道回波采樣信號；所述多通道回波采 樣信號由所述信號采集器對多通道回波信號進(jìn)行采樣得到;所述多通道回波信號由所述信 號采集器通過多通道接收天線接收;所述回波信號為車輛周圍多目標(biāo)反射所述三角波發(fā)射 信號形成的回波信號； 頻譜分析模塊，用于對獲取的各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿分別進(jìn)行頻譜分 析，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度； 目標(biāo)檢測模塊，用于對所述各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的頻譜幅度進(jìn) 行恒虛警CFAR檢測，得到各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)； 目標(biāo)配對模塊，用于對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo) 進(jìn)行配對，確定配對成功的目標(biāo)為車輛周圍的目標(biāo)； 目標(biāo)測量模塊，用于對配對成功的目標(biāo)進(jìn)行距離、速度和角度的測量，實(shí)現(xiàn)車輛周圍多 目標(biāo)檢測。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理器，其特征在于，所述頻譜分析模塊，用于： 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的前半周期信號I_i^^PQ_up組成三角波 上升沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并對Comp_up進(jìn)行Nfft點(diǎn)快速傅里葉 變換FFT處理，獲得三角波上升沿回波的頻譜幅度Abs_up; 分別將各通道回波采樣信號的I信號和Q信號的后半周期信號I_d〇wr^^_d〇Wn組成三 角波下降沿回波的復(fù)數(shù)據(jù)Comp_down，Comp_down = I_down+jQ_down，并對Comp_down進(jìn)行 Nfft點(diǎn)FFT處理，獲得三角波下降沿回波的頻譜幅度Abs_d〇wn。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理器，其特征在于，所述目標(biāo)配對模塊，用于： 對各通道回波采樣信號的上升沿和下降沿對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行配對，若上升沿 對應(yīng)的目標(biāo)與下降沿對應(yīng)的目標(biāo)滿足配對條件，則配對成功;所述配對條件為： Am_upk-An_downk | /Nfft^G_A 其中，Am_upk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的第m個(gè)目標(biāo)的幅度;其中，k = 1，2,…，K;m=l，2,…，Mk;K為通道個(gè)數(shù)，Mk為第k個(gè)通道的回波采樣信號的上升沿對應(yīng)的目 標(biāo)個(gè)數(shù);An_down k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的第n個(gè)目標(biāo)的幅度;n=l， 2,…，Nk;N k為第k個(gè)通道的回波采樣信號的下降沿對應(yīng)的目標(biāo)個(gè)數(shù);Nfft為快速傅里葉變換 FFT的處理點(diǎn)數(shù);G_A為預(yù)設(shè)的配對門限。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理器，其特征在于，所述目標(biāo)測量模塊，用于： 通過距離計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的距離;所述距離計(jì)算式為：其中，Rk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的距離，B為三角波發(fā)射信號的帶寬，fs為采樣 頻率，P_upk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的位置，P_downk為 第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的位置，c為光速，T為三角波發(fā)射 信號的周期； 通過速度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的速度;所述速度計(jì)算式為：其中，Vk為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的速度，f〇為三角波發(fā)射信號的中心頻率； 通過角度計(jì)算式，計(jì)算配對成功的目標(biāo)的角度;所述角度計(jì)算式為：其中，各為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)的角度，A為發(fā)射信號的波長，dkq為第k個(gè)通道 與基準(zhǔn)通道q之間的基線距離； 其中，A (H_up = Ph_upk(P_upk)_Ph_upq(P_upk); A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)； 其中，Ph_upk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的上升沿中的相 位，Ph_upq(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的上升沿中 的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在回波采樣信號的下降沿中的相 位，Ph_d〇wnq(P_d〇wnk)為第k個(gè)通道中配對成功的目標(biāo)在基準(zhǔn)通道q的回波采樣信號的下降 沿中的相位。9. 一種毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 發(fā)射天線、接收天線、毫米波雷達(dá)前端射頻電路、信號采集器以及如權(quán)利要求4~8任一 項(xiàng)所述的處理器； 所述處理器分別連接所述信號采集器以及所述毫米波雷達(dá)前端射頻電路； 所述信號采集器連接所述接收天線； 所示毫米波雷達(dá)前端射頻電路連接所述發(fā)射天線。
【文檔編號】G01S13/42GK106054193SQ201610349849
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】方姝陽
【申請人】深圳市雷博泰克科技有限公司