CN104730522B - 基于调频连续波雷达的道路环境检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于一调频连续波雷达的道路环境检测方法及设备。基于调频连续波雷达的道路环境侦测方法包括步骤：调频连续波雷达执行一第一次扫描以获取差频信号的一第一频谱，并且基于在执行第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱；调频连续波雷达执行一第二次扫描以获取差频信号的一第二频谱，并且基于在执行第二次扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱；获取移位的第一频谱和移位的第二频谱之间的相关信息；以及比较所述相关信息和一设定的阈值，并且侦测道路环境。

Description

基于调频连续波雷达的道路环境检测方法及装置
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种道路环境的检测方法，尤其特别地，涉及一种基于调频连续波(frequency modulated continuous wave，简称FMCW)雷达的道路环境检测方法及装置。
背景技术
ITU-R推荐与信息和控制系统(Transport Information and Control System，简称TICS)相关的各种项目。在交通信息和控制系统中，计算机、通讯、位置信息和车辆技术整合于一体，以便改善地面交通系统的安全性、效率和管理方法。
在交通信息和控制系统中，与车辆行驶直接相关的高级车辆控制系统(AdvancedVehicle Control System，简称AVCS)包括一些防止碰撞的所需项目，其中车辆的雷达是其中一种技术，该技术可用于通过协助驾驶员以安全行驶车辆。
使用激光束的雷达作为一车辆雷达在80年代早期的日本已经被商用化了。然而，由于激光束对各种天气条件是如此易受影响，因此使用毫米波的方法如今被广泛地传播。由于使用毫米波的车辆雷达即使在各种天气条件下的各种应用特性产生相对较少的误差，并且其具有容易使用的特性，因此，使用毫米波的车辆雷达是开展最积极的研究领域之一。该方法的研究起于70年代初期，并且各种产品如今被安装于车辆并被使用。车辆雷达的应用技术被称为主动巡航控制、自适应巡航控制及智能巡航控制等。将上述技术应用于车辆的代表性公司包括戴姆勒-奔驰、宝马、捷豹和尼桑。尤其，上述的应用实例通过使用雷达的简单告警以执行车辆控制的事实被视为显著的科技进步。
在韩国，根据无线电监管法第9章，于2001年4月，车辆雷达的频率被分级并且分配至与一智能交通系统相连的特定小型输出无线基站。因此，部署具有1GHz频宽的76GHz-77GHz频段，并且规定该频段用于防止车辆的碰撞。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种基于调频连续波雷达的道路环境检测方法。
本发明的第二目的在于提供一种基于调频连续波雷达的道路环境检测装置。
根据本发明的一方面解决本发明的第一目的，一种基于调频连续波(FMCW)雷达的道路环境侦测方法包括步骤：调频连续波雷达执行一第一次扫描以获取差频信号的第一频谱，并且基于在执行第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱；调频连续波雷达执行一第二次扫描以获取差频信号的第二频谱，并且基于在执行第二次扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱；获取移位的第一频谱和移位的第二频谱之间的相关信息；以及比较所述相关信息和一设定的阈值，并且侦测道路环境。所述比较相关信息和一设定的阈值并且侦测道路环境的步骤可以包括步骤：当所述相关信息大于阈值时，确定在车辆的周围存在一固定的建筑物；以及当所述相关信息等于或小于阈值时，确定在车辆的周围不存在一固定的建筑物。所述第一速度信息可以基于已经获取的第一频谱的峰值信息而获得；以及所述第二速度信息可以基于已经获取的第二频谱的峰值信息而获得。所述第一速度信息和第二速度信息是基于车辆行驶的道路环境信息而计算获得。所述第一速度信息和第二速度信息相对应于多个值，其中当车辆行驶在弯道时，通过考虑所述弯道的曲率信息以计算出所述多个值。所述曲率信息是通过侦测一交通车道区域并且根据所侦测的交通车道区域执行一曲线模板匹配而获得的。
根据本发明的另一方面以解决本发明的第二目的，一用于侦测一道路环境的调频连续波(FMCW)雷达包括一处理器，该处理器用于：执行一第一次扫描以获取差频信号的第一频谱，并且基于在执行第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱；执行一第二次扫描以获取差频信号的第二频谱，并且基于在执行第二扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱；获取移位的第一频谱和移位的第二频谱之间的相关信息；以及比较所述相关信息和一设定的阈值，并且侦测道路环境。所述处理器可以用于当所述相关信息大于阈值时，确定在车辆的周围存在一固定的建筑物；当所述相关信息等于或小于阈值时，确定在车辆的周围不存在一固定的建筑物。所述第一速度信息可以基于已经获取的第一频谱的峰值信息而获得；以及所述第二速度信息可以基于已经获取的第二频谱的峰值信息而获得。所述第一速度信息和第二速度信息是基于车辆行驶的道路环境信息而计算获得。所述第一速度信息和第二速度信息相对应于多个值，其中当车辆行驶在弯道时，通过考虑所述弯道的曲率信息以计算出所述多个值。所述曲率信息是通过侦测一交通车道区域并且根据所侦测的交通车道区域执行一曲线模板匹配而获得的。。
附图说明
结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：
图1是一种使用调频连续波雷达的检测一物体的方法示意图；
图2是一种使用调频连续波雷达的检测一目标的方法示意图；
图3是基于DFT的差频信号的示例图；
图4是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的方案示意图；
图5是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的流程图；
图6是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的方案示意图；
图7是根据本发明一实施例的计算弯道方法的方案示意图；
图8是根据本发明一实施例的曲线模板匹配的方案示意图；以及
图9是根据本发明一实施例的一调频连续波雷达装置的方案示意图。
具体实施方式
如本发明可以作出的不同变化以及具有的不同形式，是为了说明附图中的具体实施例并作详细描述。然而，需要理解的是，其不是为了将本发明限制于所披露的具体形式，而是包括落入本发明的精神和技术范围之内的所有变化、等效或替换。像参考标号是用于描述各个附图中的组件。
虽然，像第一、第二的术语是用于描述不同的组件，但是组件不应被该术语所限制。该术语的使用目的在于将一组件与另一组件加以区分。例如，在不脱离本发明的范围情况下，一第一组件可以被命名为一第二组件，同样，一第二组件可以被命名为一第一组件。术语“和/或”包括多个相关描述项目的组合或多个相关描述项目的任意一个。
当描述一特定组件与另一组件“连接”“耦接”时，前者可以直接与后者“连接”或“耦接”，但是第三组件可以存在于上述两组件之间。换句话说，当描述一特定组件与另一组件“直接连接”“直接耦接”时，需理解为第三组件不存在于上述两组件之间。
本文中所用的术语仅用于描述具体实施例，并不是为了限制本发明。单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文有明确的表示。在本申请中，需要理解的是，“包括”(include)、“构成”(comprise)、“具有”(have)、“包括着”、“构成着”(comprising)和“具有着”(having)的术语意在列举表示在说明书中的特征、图形、步骤、操作、组件、部分及其组合，并且不排除一个或多个其他的特征、图形、步骤、操作、组件、部分及其组合，或是不排除上述可以增加的。
以下，结合附图将详细描述本发明的实施例。相同的参考标号是用于指明相同的组件，其描述将不再重复。
本发明一实施例是关于一种基于调频连续波(FMCW)雷达的道路环境检测方法。根据本发明的一实施例，通过使用一道路环境的检测方法，可以更准确地检测道路环境。
图1是一种使用调频连续波雷达的检测一物体的方法示意图。
所述调频连续波雷达可以传输一调频连续波信号至一目标，并且测量至目标的距离以及目标的速度。
一传统的连续波(continuous wave，简称CW)雷达可以测量一移动物体(object)的速度，但是由于相对较窄的频宽而无法测量至移动物体的距离。相反，所述调频连续波雷达通过调制波的振幅、频率及相位，以扩展(expand)波的频宽，从而能够测量距离和速度。
参见图1，当假设认为与雷达距离为“R”的一物体已经停止时，作为时间的函数的一频率波形如图所示。首先，当传输像一第一波形的一线性调频信号时，该信号被距离为“R”的物体反射回来，接着在延时后，雷达接收到该信号。此处，“R”表示至目标的距离，“c”表示光速(3×108m/s)。在这种情况下，当传输信号和接收信号彼此混合时，可以通过以下方程式1获得信号之间的差频(difference frequency)：
R:至目标的距离(distance to target)
B:扫频带宽(sweep bandwidth)
c:光速(velocity of light)
Tm:扫描时间(sweep time)
Fr:由于延时频移(frequency shift due to delay)
当将方程式1中计算的差频信息被代入下面的方程式2中，可以确定距离“R”。
图2是一种使用调频连续波雷达的检测一目标的方法示意图。
假设认为与调频连续波雷达距离为“R”的一物体以相对速度Vr进行移动。
所述调频连续波雷达传输一调频连续波信号以测量目标的速度和至目标的距离。在这种情况下，由于延时和多普勒效应(Doppler effect)而产生一频移，如下面的方程式3所示。
fc:载波频率(carrier frequency)
当传输信号和接收信号彼此混合时，可以获得根据距离而具有延时的一频率变化fr和一频率变化fv(多普勒频率)的和与差，如图2所示。当用和(sum)与差(difference)求解联合方程式时，可以通过下面方程式4获得一距离信息和一速度信息。
通过一信号处理可以获得一差频(beat frequency)和一多普勒频率(Dopplerfrequency)。
所述差频可以表示传输信号和接收信号之间的差。在一个上升线性调频脉冲(up-chirp)，差频可以表达为fbu，而在一个下降线性调频脉冲(down-chirp)上，差频可以表达为fbd。
在每一线性调频脉冲期间，通过一Ns点的离散傅里叶变换(Discrete Fouriertransform，简称DFT)，可以获得通过频率fs所采样的一差频信号的频谱。基于通过调频连续波雷达所确定的一差频信号的频谱，可以检测周围环境，并且侦测存在于周围区域内的物体。在所述调频连续波雷达内，当所述调频连续波雷达的一信号接收单元从一目标反射回来的检测信号而接收获得一信号时，所述调频连续波雷达的一信号传输单元可以同时传输一检测信号。所述调频连续波雷达可以通过将所接收的信号和所传输的检测信号的波形彼此混合，以生成一差频信号。当存在两个或更多个目标时，可以生成具有两个或更多个相互不同的频段(frequency band)的差频信号，以作为一混频器(mixer)的输出。
图3是基于DFT的差频信号的示例图。
参见图3，在每一线性调频脉冲期间执行一Ns点的离散傅里叶变换(DFT)，可以获得通过频率fs所采样的差频信号的频谱，如图所示。
“Δf”表示频率阶跃(frequency step)，“Ns”表示在一线性调频脉冲期间“T”的数据采样数量(the number of data samples in a chirp period “T”)。
所述调频连续波雷达执行从每一上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲中提取一对频率峰值信息，于是产生一目标的信息。
当一向前车辆的相对速度具有正值(例如，当向前车辆越来越远离自身车辆时)，在上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲内所侦测到的频率分别是一频率增加部分和一频率减少部分，即分别为fbu＝fr-fd和fbd＝fr+fd。亦即，由于基于频率fr并通过±fd移位而对称的值是fbu和fbd，那么当找出其组合时，可以计算距离和速度。像这样的方法被称为配对算法。
在执行配对算法时，当存在两个目标时，可以侦测到多于所述两个目标的目标，并且像这样额外侦测到的一目标被称为虚假目标(ghost target)。当存在像这样的虚假目标时，对于所述调频连续波雷达而言，能够准确地侦测一目标是困难的。
在执行配对算法时，当目标数量增加，虚假目标的数目也随之增加。各种方法的使用不是为了产生虚假目标。然而，当在一上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲中所提取的频率峰值的数量增加时，产生虚假目标的可能性也随之增加。当像一隧道或一导轨(guide rail)的建筑物在一道路上延伸变长时，通过雷达对环境进行检测变得更加困难，在这种情况下，虚假目标的产生可能降低雷达的检测和控制的稳定性。
根据本发明的一实施例，基于一调频连续波雷达的检测方法，基于获得的一差频信号的频谱和车辆的速度获得固定物体的信息，所述固定物体像导轨或隧道存在于道路环境内。根据该方法，所述调频连续波雷达可以准确地获得道路环境信息，并且也能够更准确地确定在道路上移动的另一目标的信息。
图4是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的方案示意图。
参考图4中的左侧图(a)和(b)，在传输一调频连续波雷达信号并且与一接收信号混合后，所获得的差频信号的频谱如图所示。由于通过所述调频连续波雷达检测到在一区域沿一道路纵向分布的导轨或隧道，因此，相应区域的频谱等级上升。
在图4中，X轴表示有效频率范围，Y轴表示差频信号的幅度，其中从完整有效频率范围中所提取的一频谱可以包括峰值。基于在一特定范围内的多个峰值的信息，可以获得道路环境信息，如图4所示。
根据本发明的一实施例，通过一行车车辆的速度以使频谱向左移位或向右移位，用以除去在频谱内的一频率偏移，如图4的右侧图(c)和(d)所示。基于获取频谱之间的相关性的方法可以获得存在于道路环境内的一建筑物信息。基于一相关函数可以执行频谱之间的相关性。相关函数是指在两个信号或相同信号之间的分量相似度的函数。
位于车辆周围的环境(如导轨或隧道)是一种存在于固定位置的物体。因此，在像这样的一环境中，当考虑一车辆速度，通过频谱移位以除去在频谱内的一频率偏移，接着获取频谱之间的相关性时，可以获得一较高的相关值。在这种情况下，通过安装在车辆上的速度传感器可以获得一车辆速度，该车辆速度用于移位一频谱，或者通过从每一上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲的频谱中提取一代表性峰值并且使用该峰值，以估计一相应车辆的速度。
也就是说，当两个所获得的频谱具有一较高的相关值时，可以确定像导轨或隧道等的道路建筑物存在于一当前行驶车辆的周围。每当执行一次扫描时，所述调频连续波雷达可以获得在上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲中的频谱的相关信息，并且比较所获得的相关信息与一特定等级的阈值，以及识别出像导轨或隧道等的建筑物是否存在于一行驶车辆的周围。
例如，一调频连续波雷达可以执行如下文所述的操作。所述调频连续波雷达可以通过执行一第一次扫描以获取一差频信号的一第一频谱，并且基于在第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱。另外，所述调频连续波雷达可以通过执行一第二次扫描以获取一差频信号的一第二频谱，并且基于在第二次扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱。所述调频连续波雷达可以获得移位的第一频谱和移位的第二频谱之间的相关信息，并且比较所获得的相关信息与一设定的阈值，于是可以侦测一道路环境。
基于像用于侦测建筑物存在于一道路环境内的方法，以确定像导轨或隧道等的多个建筑物是否存在于一道路环境内，相关性产生范围被认为是排除相应的频率范围，以至可以更准确地确定一移动物体(例如一附近行驶的车辆)的信息。
图5是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的流程图。
参见图5，在步骤S500中，可以获得基于一调频连续波雷达所检测到的频谱。
如上所述，所述调频连续波雷达可以传输一调频连续检测信号，以测量至一目标的距离和目标的速度。传输的连续检测信号可以通过在一检测范围内的一物体反射回来，并且所述调频连续波雷达接收到一响应信号(或一反射信号)以响应于检测信号。
所述调频连续波雷达通过将所传输的检测信号和所接收的响应信号混合，以生成一差频信号的频谱，并且在所混合的信号中执行像快速傅里叶变换(FFT)的信号处理。所述调频连续波雷达通过在每一上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲的频谱中提取配对的峰值信息，以产生目标信息。
根据本发明的一实施例，基于一差频信号的频谱，可以获得一行驶车辆的道路环境信息，其中所述差频信号是在传输一调频连续波雷达信号并且与一接收信号相混合后获得的。由于通过所述调频连续波雷达检测到在一区域沿一道路纵向分布的导轨或隧道，因此，相应区域的频谱等级上升。
在步骤S510中，除去在频谱内的一频率偏移，并且计算所述频谱之间的相关值。
通过一行驶车辆的速度，使频谱单独地向左移位/向右移位，以除去在频谱内的一频率偏移，而且获取频谱之间的相关性，以识别出存在于一道路环境内的建筑物。
通过安装于车辆上的一速度传感器可以获得车辆速度，或者通过从每一上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲的频谱中提取一代表性峰值以获得车辆速度。
在步骤S520中，基于所计算的相关值以检测一目标。
当所计算的相关值较大时，可以确定像导轨或隧道等的道路建筑物存在于一当前行驶车辆的周围。由于道路建筑物是一固定物体，因此可以获得一较高的相关值。每当执行一次扫描时，所述调频连续波雷达可以在上升线性调频脉冲和下降线性调频脉冲中的频谱之间获得一相关性，并且可以基于一特定等级的阈值以识别出像导轨或隧道等的建筑物是否存在。
根据车辆速度，将一道路建筑物检测为一目标，该目标具有与所述车辆速度成比例的距离信息。然而，在一特定的道路环境中，根据车辆的速度，将一道路建筑物检测为一目标，但该目标不具有与车辆的速度成比例的距离信息。例如，在一导轨位于弯道的情况下，当车辆沿着弯道行驶时，根据车辆位置所检测到的导轨位置不具有与车辆速度成比例的值。以下，根据本发明的一实施例，将描述通过计算在一频率范围内的相关性以获取道路环境信息的一方法，其中该频率范围是基于各种道路建筑物的形状而生成的，所述道路建筑物存在于一行驶车辆的道路。
图6是根据本发明一实施例的一道路环境侦测方法的方案示意图。
图6表明一种用于当车辆行驶在弯道时检测像导轨的固定建筑物是否存在的方法。
参见图6，当假设认为一车辆600检测到位于弯曲主干道而不是笔直主干道上的导轨并侦测到道路环境时，可以获得一检测值，该检测值不同于由位于笔直主干道的导轨的所检测到的值。也就是说，相对于位于笔直主干道的导轨，由导轨所检测到的距离信息可以与车辆600的速度成比例。相反，相对于位于弯曲主干道的导轨650，由导轨650所检测到的距离信息不与车辆600的速度成比例。在这种情况下，为了计算一频率范围的相关值，用一新的速度参数检测一道路环境，该速度参数是基于考虑车辆600速度和道路曲率而获得的。例如，当车辆600行驶在不同于笔直主干道的道路上，可以通过如下方式识别出道路环境内的建筑物，该方式是通过一弯道车速，使频谱单独地向左移位/向右移位，以除去在频谱内的一频率偏移，而且获取频谱之间的相关性，其中通过车辆600速度所对的道路曲率计算所述弯道车速。通过使用上述方法，甚至车辆600行驶在弯曲主干道时，车辆600可以真实地检测到位于道路环境内的导轨650信息。
根据本发明的另一实施例，基于特定频谱的模板信息检测到在弯曲主干道环境内的一导轨，其中所述特定频谱是产生于行驶在弯曲主干道上。例如，所述调频连续波雷达可以存储导轨或隧道的模板频谱信息，当车辆行驶在弯道时，检测到该信息。在这种情况下，当计算出模板频谱与一所获得的频谱之间的相关性，并且所计算出的相关值等于或大于一阈值时，所述调频连续波雷达可以检测出存在于弯曲主干道环境内的导轨或隧道。
通过反映车辆的移动方向和道路曲率，以计算由车辆速度所转变的弯道车速。一车辆可以计算各种形式的交通车道曲率。
图7是根据本发明一实施例的计算弯道方法的方案示意图。
参见图7，根据本发明的一实施例，可以通过以下一方法以检测一弯曲交通车道和交通车道曲率。该方法是基于连接一起点和一终点的弧度而制成一曲线模板，所述起点和终点是由在一直行车道检测所确定的；以及获得具有与当前交通车道最高吻合度的一曲线模板。通过使用该方法，可以简单迅速地检测到一交通车道，并且准确地计算出交通车道曲率。
可以以这样的方式来实施一曲线模板匹配方法，该方式是使用一圆的方程式来制成一曲线模板，以找到具有与交通车道最高吻合度的模板，并且确定一曲线。然而，当交通车道为不连续，且交通车道的长度较短时，检测到的起点和终点可能彼此相近，以至于不会出现一曲率。为了弥补这种情况，可以使用一种用于设置一扩展车道检测区域和检测一长距离交通车道的方法。也就是说，可以使用一种重置所检测到的长距离交通车道上的终点的方法，以至可以更容易地检测到一曲率，甚至是非连续的交通车道。
在图7中，(a)表示一扩展车道检测区域。通过第一次检测到的左侧交通车道的终点位置和右侧交通车道的终点位置以确定扩展车道检测区域。接着，确定相对于所确定的左侧的终点位置和右侧的终点位置之间的一宽度，且该宽度为10个像素，并且从所确定宽度的上方区域来检测交通车道的起点。例如，交通车道检测方法可以以这样一方式来实施，该方式是与在初始交通车道检测区域相同方式，即，累积所检测的边缘区域的像素，通过找到最多的累积位置以检测一起点，以及通过使用一连续边缘累积方法以确定一终点。在图7中，(b)表示在一扩展车道检测区域所检测到的交通车道的起点和终点。
根据本发明的一实施例，基于上述所获得的交通车道信息，使用曲线模板匹配方法以确定一弯曲交通车道曲率。
一弯曲交通车道可以表达为一弧度，即圆的一部分。因此，使用圆的方程式以检测一弯曲交通车道曲率，以下方程式5表示圆的方程式。
x2+y2+Ax+By+C＝0…………………..(5)
当知道三点或三点以上信息时，可以获得圆的方程式。根据本发明的一实施例，使用一起点、一终点以及在一法线上的一点来计算圆的方程式，其中通过上述交通车道检测方法确定所述起点和终点，所述法线上的一点穿过所述起点和所述终点之间的中心点；于是生成一曲线模板。当在法线上的一点移至另一位置时，可以生成穿过所述起点和所述终点且具有相互不同曲率的曲线模板。
由于出现在拍摄图像中的曲线被显示为小于在从一起始点和一终点间的中心且沿法线方向以所述起始点和终点之差移动时所制得的曲线，所以在本发明一实施例中，根据所述起始点和终点的X轴值之差来确定模板的数量。
Number of Templates…(6)＝|xcoodinate of start point-xcoodinateof endpoint|
其中the number of templates表示模板的数量，x coordinate vales of thestart point表示起点的X坐标值，x coordinate vales of the end point 表示终点的X坐标值。
通过匹配每一个所生成的模板与一交通车道，并且找到一具有最高吻合度的曲线，以确定一行驶车辆的道路曲率。
图8是根据本发明一实施例的曲线模板匹配的方案示意图。
通过将与每一模板800相匹配的一边缘组件的像素数量(Number of MatchedEdge Pixels)除以具有每一模板800的像素数量(Number of Curved Line TemplatePixels)，以计算获得一模板的匹配度。
可以通过以下的方程式7计算获得所述匹配度(Matching Degree)。
当根据一匹配度来确定一曲线时，可以计算出通过所述曲线的弧度所画出的圆形半径。
由于一曲率(curvature)是与一半径(r)的倒数相同，因此通过使用以下方程式8以计算一检测到的曲线曲率。
基于一行驶车辆的道路850的曲率信息，并且使用方程式8以确定曲率，从而可以计算出用于移位一频谱的车辆速度。
上述实施例涉及的一情况为，一车辆行驶在一弯曲主干道上，并且基于各种道路环境信息以计算出频谱之间的一相关性。可以通过从像导航仪的设备以获得道路环境信息，通过考虑从导航仪所获得的道路环境信息以计算频谱之间的相关性，于是可以准确地获得道路环境信息。
图9是根据本发明一实施例的一调频连续波雷达装置的方案示意图。
参见图9，根据本发明一实施例的调频连续波雷达装置包括一信号传输单元900、一信号接收单元920、一差频信号生成单元940、一目标侦测单元960以及一处理器980。所述调频连续波雷达装置的各组件可以被实施，以执行所述调频连续波雷达装置的操作，结合参考图1至图8所述。为了便于描述，根据功能来区分各组件，其中一组件可以以多个组件来实施，也可以多个组件以一个组件来实施。
所述信号传输单元900用于传输一调频连续波雷达的检测信号。所述信号传输单元900可以用于控制传输信号的传输开始时间点之间的间隔，并且根据所控制的传输开始时间点之间的间隔，在每一确定的传输开始时间点传输一传输信号。例如，所述信号传输单元900可以包括一锁相环(phase locked loop，简称PLL)、一压控振荡器(voltagecontrolled oscillator，简称VCO)以及一放大器(amplifier)等。锁相环用于恒定地保持一所提供的传输信号的频率，压控振荡器用于在将传输信号的频率进行调制之后，从锁相环所提供的一传输信号传送至放大器。放大器用于将频率调制的信号放大至具有一预定的幅度。
当从所述信号传输单元900传输的传输信号在道路环境内反射回来时，所述信号接收单元920可以接收获得一反射信号。
所述差频信号生成单元940通过将信号传输单元900所传输的信号和信号接收单元920所接收的信号进行混合，于是生成一差频信号。所述差频信号生成单元940通过在每一线性调频脉冲期间执行一离散傅立叶(DFT)，以生成一特定频率所采样的一差频信号的频谱。
所述目标侦测单元960可以基于差频信号生成单元940所生成的一差频信号的频谱以侦测一目标。根据本发明的一实施例，所述目标侦测单元960可以除去在频谱内的一频率偏移，并且计算频谱之间的一相关值。所述目标侦测单元960可以通过一行驶车辆速度，使得频谱单独地向左移位或向右移位，以除去在频谱内的一频率偏移，以及获取频谱之间的相关性，从而识别出存在于一道路环境内的一建筑物。所述目标侦测单元960可以基于一所计算的相关值以检测出一目标。当所述目标侦测单元960所计算出的相关值较大时，可以确定像导轨或隧道的道路建筑物存在于一当前行驶车辆的周围。
另外，当一车辆检测到位于弯曲主干道而不是笔直主干道的一导轨，并且侦测一道路环境时，为了计算一频率范围的相关值，所述目标侦测单元960可以用一新的速度参数以侦测一道路环境，所述新的速度参数是基于通过考虑车辆速度和道路曲率所获得的值而计算得到的。可以使用以下方法来侦测到一弯曲交通车道和交通车道曲率，该方法是基于连接一起点和一终点的弧度而制成一曲线，所述起点和终点是由在一直行车道检测所确定的；以及获得具有与当前交通车道最高吻合度的一曲线模板。
所述处理器980用于控制所述信号传输单元900、信号接收单元920、差频信号生成单元940以及目标侦测单元960的操作。
如上所述，当使用基于一调频连续波雷达的道路环境检测方法和装置，可以准确地确定道路环境信息。根据一调频连续波雷达，可以准确地检测到存在于一固定位置的道路环境信息(例如导轨或隧道等)。当使用本发明，并且像导轨或隧道等的建筑物存在于一道路时，可以准确地检测到相应建筑物的信息，于是也可以准确地检测到移动物体的信息。
尽管已经描述了本发明的一些特定实施例，本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围下，可以对这些实施例进行改变或修改，本发明的范围要根据附属的权利要求来进行解释。

Claims (12)

1.一种基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
所述调频连续波雷达执行一第一次扫描以获取差频信号的第一频谱，并且基于在执行第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱；并且在所移位的第一频谱中除去一频率偏移；
所述调频连续波雷达执行一第二次扫描以获取差频信号的第二频谱，并且基于在执行第二次扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱；并且在所移位的第二频谱中除去一频率偏移；
获取移位并除去的第一频谱与移位并除去的第二频谱之间的相关信息，其中所述第一频谱和所述第二频谱是通过所述调频连续波雷达在不同时间获得的；以及
比较所述相关信息和一设定的阈值，并且侦测道路环境。
2.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，在比较所述相关信息和一设定的阈值并且侦测道路环境的步骤中，进一步包括：
当所述相关信息大于阈值时，确定在车辆的周围存在一固定的建筑物；以及
当所述相关信息等于或小于阈值时，确定在车辆的周围不存在一固定的建筑物。
3.根据权利要求2所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，
所述第一速度信息可以基于已经获取的第一频谱的峰值信息而获得的；以及
所述第二速度信息可以基于已经获取的第二频谱的峰值信息而获得的。
4.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，所述第一速度信息和第二速度信息是基于车辆行驶的道路环境信息而计算得到的。
5.根据权利要求4所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，所述第一速度信息和第二速度信息相对应于多个值，其中当车辆行驶在弯道时，通过考虑所述弯道的曲率信息以计算出所述多个值。
6.根据权利要求5所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测方法，其特征在于，所述曲率信息是通过侦测一交通车道区域并且根据所侦测的交通车道区域执行一曲线模板匹配而获得的。
7.一种基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，所述调频连续波雷达包括一处理器，其特征在于，所述处理器用于：
执行一第一次扫描以获取差频信号的第一频谱，并且基于在执行第一次扫描时的一车辆的第一速度信息以移位所述第一频谱；并且在所移位的第一频谱中除去一频率偏移；
执行一第二次扫描以获取差频信号的第二频谱，并且基于在执行第二扫描时的车辆的第二速度信息以移位所述第二频谱；并且在所移位的第二频谱中除去一频率偏移；
获取移位的并除去第一频谱与移位并除去的第二频谱之间的相关信息，其中所述第一频谱和所述第二频谱是通过所述调频连续波雷达在不同时间获得的；以及
比较所述相关信息和一设定的阈值，并且侦测道路环境。
8.根据权利要求7所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，其特征在于，所述处理器可以用于当所述相关信息大于阈值时，确定在车辆的周围存在一固定的建筑物；当所述相关信息等于或小于阈值时，确定在车辆的周围不存在一固定的建筑物。
9.根据权利要求8所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，其特征在于，所述第一速度信息可以基于已经获取的第一频谱的峰值信息而获得的；以及所述第二速度信息可以基于已经获取的第二频谱的峰值信息而获得的。
10.根据权利要求7所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，其特征在于，所述第一速度信息和第二速度信息是基于车辆行驶的道路环境信息而计算得到的。
11.根据权利要求10所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，其特征在于，所述第一速度信息和第二速度信息相对应于多个值，其中当车辆行驶在弯道时，通过考虑所述弯道的曲率信息以计算出所述多个值。
12.根据权利要求11所述的基于调频连续波雷达的道路环境检测装置，其特征在于，所述曲率信息是通过侦测一交通车道区域并且根据所侦测的交通车道区域执行一曲线模板匹配而获得的。
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