CN106168667B - 具有图像反射检测的车载雷达系统 - Google Patents

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Abstract

公开了具有图像反射检测的车载雷达系统，适于在车辆上使用，并配置成从目标返回的雷达反射检测虚假雷达追踪，其包括第一传感器、第二传感器和控制器。所述第一传感器输出表示靠近车辆的第一区域中的第一目标的第一信号。所述第二传感器输出表示接近所述车辆且不同于第一区域的第二区域中的第二目标的第二信号。所述控制器接收所述第一信号和所述第二信号。当反射线平分并从线段垂直延伸时，所述控制器确定所述第二目标是所述第一目标的反射，其中在所述第一目标和所述第二目标之间延伸的线段与由所述第二传感器检测的反射表面相交。

Description

具有图像反射检测的车载雷达系统
技术领域
本说明书一般涉及适于车辆上使用的雷达系统，且更具体的涉及一种系统，配置成检测由来自目标的雷达返回的反射所引起的虚假雷达追踪。
背景技术
已知装配有后/侧部驾驶员支持(RSDS)系统的车辆，使用两个互补的宽视野雷达传感器，其每一个安装在车辆上，即本车辆的后部每个拐角上。这些互补的传感器可支持各种对驾驶员有益的警告功能，包括倒车预警系统(CTA)。此功能在如后退出车道进入街道或后退出停车位进入停车场的情况下，警告接近交汇交通(crossing traffic)的驾驶员。
在停车场场景下，本车辆相邻两侧停有其他车辆是常见的。相邻停车位中相邻车辆的某些平面金属侧表面可充当雷达能量的反射表面(像一个镜子)。就像作为一名观察者能够在镜中看见交汇车辆的视觉反射，紧挨着相邻交汇车辆的RSDS传感器可“看见”实际在本车辆另一侧的交汇车辆的反射。正因为如此，CTA警告功能可能发出虚假警告提示，例如提示交汇车辆从右侧接近，但当时除了从左侧接近的交汇车辆外，实际没有其他物体。
发明内容
根据一个实施例，一种雷达系统适于在车辆上使用，并配置成检测由来自目标的雷达返回的反射所引起的虚假雷达追踪。系统包括第一传感器、第二个传感器和一个控制器。第一传感器输出表示靠近车辆的第一区域中的第一目标的第一信号。第二传感器输出表示靠近车辆且不同于第一区域的第二区域中的第二目标的第二信号。控制器接收第一信号和第二信号。当反射线与由第二传感器检测的反射表面相交时，控制器确定第二目标是第一目标的反射，其中该反射线平分并从一线段垂直延伸，该线段在第一目标和第二目标之间延伸。
进一步的特征和优点将在阅读以下优选实施例的详细描述中显得更清楚，其仅通过非限制性示例并且参考附图给出。
附图说明
本发明现在将通过示例的方式参考附图描述，其中：
根据一个实施例，图1是装配有雷达系统的车辆顶视图；
根据一个实施例，图2是一种情形的顶视图，其中从第一目标返回的雷达反射至图1的系统；和
根据一个实施例，图3是图1中的系统如何确定第二目标是第一目标的反射的图。
具体实施方式
在此描述的是一种雷达系统，其通过执行对接收自互补雷达传感器信号的测试克服了上述问题。
图1示出了一种雷达系统(下文中称之为系统10)的非限制性示例，一般情况下，系统10适用于车辆12以检测物体如靠近车辆12的移动车辆；参见示例图2。出于解释的目的，车辆12的前进方向用箭头14表示。这样，在车辆12向后行驶时，即倒车或倒出停车位，应理解为箭头14的相反方向。
系统10包括至少两个不同的雷达传感器：第一传感器20，其输出表示靠近车辆12的第一区域26中的第一目标24(图2)的第一信号22；和第二传感器30，其输出表示靠近车辆12的第二区域36中的第二目标34的第二信号32。通过示例而非限制的方式，示出的第一传感器20和第二传感器30分别安装在车辆12的左后角和右后角。系统10可包括其他在车辆12前部或沿车辆12侧面安装的其他雷达传感器，并且这些附加传感器也可用于确定靠近车辆12的物体的存在。
配置第一传感器20和第二个传感器30使得第二区域36不同于第一区域26。也就是说，第一区域26和第二区域36不相同或基本上不相同。然而，如图1所示，允许第一区域26与第二区域36部分地重叠，这不是系统10的需求。然而，为了减少冗余信号处理的执行，优选的是，例如，重叠区域小于第一区域26或第二区域36的50％。例如，如果第一区域26与第二区域36重叠超过80％，则将被视为基本相同，即没有差异。
系统10可包括分别从第一传感器20和第二传感器30接收第一信号22和第二信号32的控制器16。控制器16可包括处理器(未示出)如微处理器或其他控制电路数字和/或模拟控制电路，其包括如对于那些技术人员很明显的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器16可包括存储器，其包括用于存储一个或多个程序、阈值和捕获的数据的非易失性存储器如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个程序可由处理器运行以执行步骤用于确定被控制器16接收的信号是否表示在此描述的一个或多个目标是靠近车辆12的。
图2示出了非限制性示例的情形，其中车辆12如箭头18指示的正在后退。如在停车场中可能发生的，其中车辆成角度停放，包括相对于停车场的道路或岛成直角，车辆12，即本车辆可位于相邻车辆40的旁边，该车辆40在紧挨着车辆12的相邻停车位中。可替代的，车辆12可能停放在建筑物或其他物体旁。无论是否有相邻车辆40或一些其他物体/建筑，由第二传感器30发射的雷达信号42可被相邻车辆40(或其他物体/建筑)向第一目标24反射，并且返回信号44可沿相同路径反射回第二传感器30，其可能导致系统10感测第二目标34的存在，而它实际只是一个假影或第一目标24的虚假反射。也就是说，由于相邻车辆40的反射，下面描述的没有改进的系统可能指示两个目标在不同方向与车辆12相邻，而实际上仅有第一目标24存在并且第二目标34实际上是第一目标24的虚假反射。可以预期的是，当车辆12移动时，相邻车辆40也可移动，或者系统10激活时车辆12也可以是静止的，只有相邻车辆40是移动的。
图3进一步示出系统10或更具体的控制器16如何配置以克服该问题的非限制性示例。如将更详细地解释，当反射线50与由第二传感器30检测的反射表面54相交时，通过确定或指示第二目标34是第一目标24的反射，系统10配置成检测由来自目标(第一目标24)的雷达返回的反射(返回信号44)所引起的虚假雷达追踪，其中反射线50平分并从线段52垂直延伸，线段52在第一目标24和第二目标34之间延伸。也就是说，系统10确定第一目标24的位置和第二目标34的表观位置，并且基于目标相对于车辆12位置的估计定义线段52。然后，从线段52的中点56，定义正交(即垂直或法线)于线段52的反射线50。然后系统10搜索反射线50周围且在第二传感器30附近的框58中的反射表面54。如果发现反射面并且反射线50与反射表面54相交，或至少与框58相交，则系统10有足够的证据确定由第二信号32表示的第二目标34不是实际的目标，而是由反射表面54反射的第一目标24的虚假反射。
在系统10的可替代性实施例中，控制器16可进一步配置成当第一信号22和第二信号32表示第一目标24和第二目标34在相反方向或近似相反方向上以近似相同速度行进时，确定第二目标34是第一目标24的反射。应当认识到，实际物体(例如第一目标24)可能不会以垂直于反射线50即反射面54的方向行进，所以第一目标24和第二目标的速度矢量不一定指向正好相反反向。然而，通常垂直于反射表面54的速度矢量分量应当是大小相等并且方向相反的，并且平行于反射表面54的分量应当是大小相等并且方向相同的。
总结目前为止所描述的系统说明，系统10提供了一种方法来确定由于发射的/接收的雷达信号的反射所引起的虚假雷达追踪。系统10的教导是有用的一个例子是后/侧部驾驶员支持(RSDS)系统，在其中，一对RSDS传感器安装在本车辆的后部拐角。当使用倒车预警系统(CTA)功能时，反射导致虚假警告问题。
在典型场景中，本车辆在停车场类型停车场景中，紧挨着另一车辆停放。在CTA中，如果移动车辆来自本车辆的一侧，后部拐角的传感器(第一传感器20)应当检测移动车辆(第一目标24)，并在适当时，发出警告。当虚假反射问题发生时，另一传感器(第二传感器30)观察到相邻车辆40的车身面板中的第一目标的雷达反射并且错误的发出表示车辆从那一侧(右侧)接近的警告。
在停车场场景下，相邻车辆40停放在与车辆12相邻的一侧或两侧停车位中是不常见的。相邻停车位中车辆的某些平面金属侧表面可充当雷达能量的反射表面(像一个镜子)，正如作为一名观察者能够在镜中看见交汇车辆的视觉反射，紧挨着那个相邻交汇车辆的RSDS传感器可“看见”实际在车辆12另一侧的交汇车辆的反射。第二传感器30通常自身不能确定其观察的是一个反射。正因为如此，前述系统的CTA警告功能可能发出虚假警告，例如交汇车辆从右侧接近，但当时除了从左侧接近的交汇车辆外，实际没有其他物体。
确定在第二信号32的雷达追踪中表示的第二目标34是反射(且由此允许抑制警告)的正确方法是利用来自能直接观察到真实物体(即没有反射)的其他传感器的沿雷达追踪的反射特征。这样做的相关几何图形如图3所示。具体的，应当注意，连接真实物体(第一目标24)和表观物体(第二目标34)位置的线段被反射线50平分，该线段垂直于反射线50。
通过示例性而非限制性方式，假设车辆12是静止的或移动缓慢的(例如，倒出停车位)。此外假设在第一信号22中存在的直接追踪和在第二信号32中存在的反射追踪都追踪第一目标24的前部中央。根据这些假设，直接和反射追踪应以近似相同的对地(OTG)速度移动。它们也应与由反射线50定义的反射表面等距，连接两条追踪的线段52应垂直于该反射表面。这些断言符合一个理想平面反射性表面的公知特性。
如果两个候选追踪满足这些假设，反射线50的位置和朝向被确定为连接两个追踪的线段52的中垂线。然后确定了能明显观察反射的RSDS传感器。这通过确定反射性表面出现在本车辆哪一侧来完成的。此反射感测传感器的测定然后通过检查两个追踪横向位置坐标的VCS(车辆坐标系统，见图3的x和y向量)的绝对值确认(在此场景中，反射预期更大)。此外，还有个检查以确定两个追踪都向反射性表面移动靠近或移动远离。
如果上述条件均能满足，那么可检查原始雷达检测以观察是否有固定检测在反射性表面上。由于雷达“波”在表面点的正交性，如果反射性表面是平面，这种检测将预期在反射性表面至反射感测传感器最近点的附近。反射表面54上的最近点被计算，并且检查原始检测以观察最近点周围的框58中是否有任何固定检测。
如果在预估反射表面上发现固定检测，则疑似反射追踪的“反射概率”增加。否则，该概率降至0。对于每个追踪，反射的概率与一对滞后阈值对比以确定“f_reflection”标识的值，其表示该追踪属于哪个直接/反射等级的可信度。如果概率大于阈值上限，则反射标志设置为真。如果概率小于阈值下限，则反射标志设置为假。如果概率在两个阈值之间，则标识可保持其当前值。
再次参考图3，指定成第一目标24和第二目标34的两个红点对应两个候选目标追踪。反射面54是连接两个追踪的线段52的垂直平分。反射面由单位向量
Figure BSA0000130845140000051
和从VCS至反射板的距离dbar表示。反射性表面上的点(x，y)满足如下公式1：
Figure BSA0000130845140000052
中点56位于两个候选追踪位置的算术平均处。通过查找从一个追踪至平均点的向量，单位向量
Figure BSA0000130845140000053
被计算，然后归一化向量长度为幅度1。因为中间点在反射性表面上，可如如下公式2所示查找dbar的值：
Figure BSA0000130845140000054
Figure BSA0000130845140000061
和dbar的量都是负数，如果需要，使dbar为正。这将确保当
Figure BSA0000130845140000062
被放置在VCS原点时，它指向反射面，而不是远离反射面。
两个追踪都移动朝向或移动远离反射性表面的约束由公式3确保执行：
Figure BSA0000130845140000063
其中
Figure BSA0000130845140000064
和
Figure BSA0000130845140000065
是两个候选追踪的VCS OTG速度(列)矢量。上述表达式的圆括号中的每一项是垂直于反射性表面方向上一个候选追踪的分量。如果一个为正并且另一个为负，则条件满足。
接着，确定反射感测传感器。这是通过计算估计反射性表面(上图中黑色点划线)与连接两个传感器的线的交点的VCS横坐标(y)来确定的。一个期望是该点是在车辆的左侧或右侧，而不是在两个传感器中间，但这并没有在当前算法中检查。只使用了该横坐标的符号。如果横坐标为负时，选择左传感器作为反射感测传感器，否则选择右传感器。在如下公式4中给出了横坐标的公式：
Figure BSA0000130845140000066
其中ux、uy是单位向量
Figure BSA0000130845140000067
的分量，并且xmount是传感器安装位置的VCS纵坐标(假设两个传感器相同)。在上面的表达式中，所有实际需要的是符号y，因此由C代码中的乘法代替对Uy的除法。正如前一节提到的，反射感测传感器的该测定然后通过确保假设反射追踪的VCS横坐标的绝对值大于假设直接追踪的的VCS横坐标的绝对值来确认。
下一步是确定预估反射性表面至反射感测传感器的最近点。该点是来自传感器安装位置的
Figure BSA00001308451400000610
的方向。从VCS原点测量，反射性表面在
Figure BSA00001308451400000612
给定方向上的距离是dbar。根据公式5，传感器的距离是
Figure BSA00001308451400000613
给定方向上距VCS原点的距离。
Figure BSA0000130845140000068
所以最近点由如下公式6给出：
Figure BSA0000130845140000069
一旦确定反射性表面上最近点的位置，计算与在其中寻找固定检测的反射性表面对齐的关注矩形是简单的。这包括计算从最近点至被测试检测的矢量，和观察矢量
Figure BSA0000130845140000071
和
Figure BSA0000130845140000072
的点积的绝对值是否比一些阈值更小。在此，
Figure BSA0000130845140000073
是与
Figure BSA0000130845140000074
正交的单位向量，也就是说平行于预估反射性表面；参见图3。
如果在方框内发现固定检测，它将作为假设的反射性表面存在的充分证据。在这种情况下，假设反射追踪的反射概率增加。如前一节中所述，此可能性然后与几个阈值比较以确定追踪的直接/反射等级。
这种算法适用于分组的物体追踪，而不是原始检测或“小跟踪(tracklets)”。如果这种算法适用于原始检测，当废弃这些检测时，这将是处理负荷减少的。使用分组目标追踪而不是原始检测的一些原因包含如下。1)追踪比检测更持久并不会有太大跳跃。由于该计划需要来自直接和反射物体两者的当前数据，真实物体上匹配检测的缺乏，很多反射检测将没有被标记。2)追踪有速度。使用原始检测将难以实现类似速度要求。当比较直接和反射物体的检测时，可能需要相似范围速率，但在会车场景中的范围速率比通过随时间观察检测位置移动的速率的信息量更少。通常，这比检测具有更少的物体追踪，使其更容易“捕捉”它们。此外，当相比于查看检测，在查看分组物体时，需要更少的被测试的候选对。
分组物体追踪应该在物体近表面的相同地方。原始检测可能来自物体的任何地方，使得更难以将其与其他物体上的检测匹配。应当认识到，经验测试将是必要的以用于优化安装在车辆12上的系统10，以及用于潜在用户指定的测试场景。
因此，提供了一种适于车辆上使用的雷达系统(系统10)和控制器16，其配置成检测来自目标的雷达返回的反射所引起的虚假雷达追踪。系统10的教导特别适合于在后/侧部驾驶员支持(RSDS)系统上使用。
虽然本发明已根据其优选实施例描述，但并不旨在受此限制，而仅在随后权利要求中阐述范围。

Claims (4)

1.一种雷达系统(10)，适于在车辆(12)上使用，并配置成检测由来自目标的雷达返回的反射所引起的虚假雷达追踪，所述系统(10)包括：
第一传感器(20)，其输出表示靠近车辆(12)的第一区域(26)中的第一目标(24)的第一信号(22)；
第二传感器(30)，其输出表示接近所述车辆(12)且不同于第一区域(26)的第二区域(36)中的第二目标(34)的第二信号(32)；和
控制器(16)，其被配置成用于：
接收所述第一信号(22)和所述第二信号(32)；
确定所述第一目标(24)的位置和所述第二目标(34)的位置；
定义在所述第一目标(24)和所述第二目标(34)之间延伸的线段(52)；
从所述线段(52)的中点(56)，定义正交于所述线段(52)延伸的反射线(50)；
搜索所述反射线(50)周围且在所述第二传感器(30)附近的反射表面(54)；
如果发现所述反射表面(54)并且所述反射线(50)与所述反射表面(54)相交，则确定由所述第二信号(32)表示的所述第二目标(34)不是实际的目标，而是由所述反射表面(54)反射的所述第一目标(24)的虚假反射。
2.根据权利要求1所述系统(10)，其中所述控制器(16)进一步在所述第一信号(22)和所述第二信号(32)表示所述第一目标(24)和第二目标(34)在相反方向上以相同速度行进时确定所述第二目标(34)是所述第一目标(24)的反射。
3.根据权利要求1所述系统(10)，其中所述第一传感器(20)靠近所述车辆(12)的左后角安装，以及所述第二传感器(30)靠近所述车辆(12)的右后角安装。
4.根据权利要求1所述系统(10)，其中所述第一区域(26)基本上不与所述第二区域(36)重叠。
CN201610394384.9A 2015-03-20 2016-03-18 具有图像反射检测的车载雷达系统 Active CN106168667B (zh)

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