CN107271982A

CN107271982A - 一种基于毫米波的目标检测方法与装置

Info

Publication number: CN107271982A
Application number: CN201710640748.1A
Authority: CN
Inventors: 刘震宇; 邓雄峰; 李光平; 陈惠明; 汪洋
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangzhou University Town Guangong Science And Technology Achievement Transformation Center; Shenzhen Inswin Intelligent System Co ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: CN107271982B

Abstract

本发明实施例公开了一种基于毫米波的目标检测方法与装置，依据随机生成的目标序列，构建基于目标序列的调频连续波；将调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射，获取相应的回波信号。依据调频连续波对回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱，该抗干扰预处理过程可以将回波信号中的干扰信号视为白噪声信号，通过对差拍信号的频谱进行频率检测，可以有效隔离干扰信号带来的影响，从而准确的筛选出真实目标。目标序列是随机产生的，随着目标序列的长度和随机取值个数的增加，将大幅度降低因波形重复带来的虚警率；同时，生成的调频连续波具有消除对称三角波和变周期三角波线性调频连续波所产生的干扰的能力，提升了检测目标物体的准确性。

Description

一种基于毫米波的目标检测方法与装置

技术领域

本发明涉及毫米波雷达技术领域，特别是涉及一种基于毫米波的目标检测方法与装置。

背景技术

随着社会的发展，汽车已经成为越来越多家庭的代步工具，然而随着汽车普及和数量的增加，每年交通事故发生总数也在不断增长，这不仅仅在社会、经济和财产上带来损失的同时，也会给家庭和亲人带来精神上伤害。但是，科技的发展在于为人们带来更加方便、安全和舒适的驾驶感受。

因此，为了降低汽车交通事故发生的概率、减少交通事故发生的次数和避免因交通事故给家庭和亲人带来伤害，车载毫米波雷达辅助驾驶系统能够很好的辅助司机进行汽车的驾驶。特别是在高速驾驶、长时间驾驶和可视度差情况下的驾驶，都会极易引发交通事故。然而，车载毫米波雷达辅助驾驶系统能够做到不间断时刻监控汽车周围环境状况，以及车载毫米波雷达辅助驾驶系统也不存在随着工作时间的延长而出现疲劳精度下降的问题。

但是，目前车载毫米波雷达辅助驾驶系统往往存在以下问题，一个方面，随着辅助驾驶系统的普及，车载毫米波雷达也会越来越多地配置在汽车上，且大部分车载毫米波雷达的调制方式为FMCW，这就会造成车载毫米波雷达极易接收到其他车载毫米波雷达的信号，造成相互干扰的问题。依据受干扰的雷达信号进行目标物体的检测，其准确性将会受到影响，

另一方面，由于车辆周围环境中目标车辆的数量是实时变化的，为了保证一定的虚警率，多目标是一个不可忽视的问题，如果无视解决多目标问题，势必会造成虚警率的上升，引起车载毫米波雷达辅助驾驶系统做出因虚假目标而做出的错误判断和错误决策，反而会错误地引导驾驶员的驾驶，引发交通事故，且随着目标车辆的增加，虚假目标也会呈现指数形式的增长。

可见，如何提升检测目标物体的准确性，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于毫米波的目标检测方法与装置，可以提升检测目标物体的准确性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于毫米波的目标检测方法，包括：

依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波；并将所述调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射；所述目标序列由多个序列值组成；每个序列值有其对应的标号；

获取回波信号，并依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱；

对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标。

可选的，所述依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波包括：

遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号；

依次将各个所述扫频信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的调频连续波。

可选的，所述遍历所述目标序列中包含的各个序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号包括：

从所述目标序列中选取出第一序列值；所述第一序列值为所述目标序列中包含的所有序列值中的任意一个序列值；

根据如下公式，计算出所述第一序列值的上扫频信号

其中，K_n为所述第一序列值，n表示所述第一序列值的标号，T_un＝K_nT为上扫频的持续时间，A_u为所述上扫频信号的振幅，θ_u为所述上扫频信号的初相位，B是调频带宽，f是扫频信号的中心频率；

根据如下公式，计算出所述第一序列值的下扫频信号

其中，T_dn＝T-K_nT为下扫频的持续时间，A_d为所述下扫频信号的振幅，θ_d为所述下扫频信号的初相位；

依据所述上扫频信号和所述下扫频信号，确定出所述第一序列值对应的第一扫频信号，所述第一扫频信号的公式如下，

其中，T为所述第一扫频信号的持续时间，T＝T_un+T_dn。

可选的，所述依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱包括：

获取所述回波信号对应的差拍信号；

遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，依据设定的分段处理规则，得到各个所述序列值各自对应的目标脉冲信号；

依次将各个所述目标脉冲信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的脉冲信号；

依据所述差拍信号和所述脉冲信号，得到差拍信号对；

依次对各个所述差拍信号对进行傅里叶变换，获取到各个所述差拍信号对各自对应的目标频谱，各个所述目标频谱构成所述差拍信号的频谱。

可选的，所述对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标包括：

将所述频谱分解成上行频谱和下行频谱；

从所述上行频谱中选取出幅度大于预设阈值的频率作为上行频率；

从所述下行频谱中选取出幅度大于所述预设阈值的频率作为下行频率；其中，所述上行频率的个数与所述下行频率的个数相同；

依据如下公式，求解出各个所述序列值各自对应的距离速度矩阵，

其中，R_ngi表示矩阵坐标为gi时对应的距离值，V_ngi表示矩阵坐标为gi时对应的速度值，表示所述上行频率中取值为g的一个上行频率，表示下行频率中取值为i的一个下行频率；g为1≤g≤G的正整数，i为1≤i≤G的正整数，G表示上行频率或下行频率的个数；n表示所述第一序列值的标号；

选取出所有所述距离速度矩阵中相同矩阵坐标位置中距离值和速度值相同的矩阵元素，每个所述矩阵元素对应一个真实目标；所述矩阵元素中包含的距离值为所述真实目标的相对距离值，所述矩阵元素中包含的速度值为所述真实目标的相对速度值。

可选的，还包括：

判断所述真实目标的相对距离值是否小于预设距离值或所述真实目标的相对速度值是否大于预设速度值；

若否，则展示所述相对距离值和所述相对速度值；

若是，则展示所述相对距离值和所述相对速度值，并进行报警提示。

本发明实施例还提供了一种基于毫米波的目标检测装置，包括构建单元、发射单元、获取单元、处理单元和筛选单元，

所述构建单元，用于依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波；

所述发射单元，用于将所述调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射；所述目标序列由多个序列值组成；每个序列值有其对应的标号；

所述获取单元，用于获取回波信号；

所述处理单元，用于依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱；

所述筛选单元，用于对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标。

可选的，所述构建单元具体用于遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号；并依次将各个所述扫频信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的调频连续波。

可选的，所述构建单元包括选取子单元、计算子单元和确定子单元，

所述选取子单元，用于从所述目标序列中选取出第一序列值；所述第一序列值为所述目标序列中包含的所有序列值中的任意一个序列值；

所述计算子单元，用于根据如下公式，计算出所述第一序列值的上扫频信号

所述计算子单元还用于根据如下公式，计算出所述第一序列值的下扫频信号

所述确定子单元，用于依据所述上扫频信号和所述下扫频信号，确定出所述第一序列值对应的第一扫频信号，所述第一扫频信号的公式如下，

其中，T为所述第一扫频信号的持续时间，T＝T_un+T_dn。

可选的，所述处理单元包括获取子单元、遍历子单元、得到子单元和变换子单元，

所述获取子单元，用于获取所述回波信号对应的差拍信号；

所述遍历子单元，用于遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，依据设定的分段处理规则，得到各个所述序列值各自对应的目标脉冲信号；

所述得到子单元，用于依次将各个所述目标脉冲信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的脉冲信号；

所述得到子单元还用于依据所述差拍信号和所述脉冲信号，得到差拍信号对；

所述变换子单元，用于依次对各个所述差拍信号对进行傅里叶变换，获取到各个所述差拍信号对各自对应的目标频谱，各个所述目标频谱构成所述差拍信号的频谱。

可选的，所述筛选单元包括分解子单元、选取子单元和求解子单元，

所述分解子单元，用于将所述频谱分解成上行频谱和下行频谱；

所述选取子单元，用于从所述上行频谱中选取出幅度大于预设阈值的频率作为上行频率；从所述下行频谱中选取出幅度大于所述预设阈值的频率作为下行频率；其中，所述上行频率的个数与所述下行频率的个数相同；

所述求解子单元，用于依据如下公式，求解出各个所述序列值各自对应的距离速度矩阵，

所述选取子单元还用于选取出所有所述距离速度矩阵中相同矩阵坐标位置中距离值和速度值相同的矩阵元素，每个所述矩阵元素对应一个真实目标；所述矩阵元素中包含的距离值为所述真实目标的相对距离值，所述矩阵元素中包含的速度值为所述真实目标的相对速度值。

可选的，还包括判断单元、展示单元和报警单元，

所述判断单元，用于判断所述真实目标的相对距离值是否小于预设距离值或所述真实目标的相对速度值是否大于预设速度值；

若否，则触发所述展示单元，所述展示单元，用于展示所述相对距离值和所述相对速度值；

若是，则触发所述展示单元和所述报警单元，所述展示单元还用于展示所述相对距离值和所述相对速度值，所述报警单元，用于进行报警提示。

由上述技术方案可以看出，依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波；通过将所述调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射，获取相应的回波信号。依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱，该抗干扰预处理过程可以将回波信号中的干扰信号视为白噪声信号，通过对差拍信号的频谱进行频率检测，可以有效的隔离干扰信号带来的影响，从而可以准确的筛选出真实目标。其中，目标序列是通过随机产生的，随着目标序列的长度和随机取值个数的增加，目标序列三角波线性调频连续波的波形重复率可以有效降低，因此，将大幅度降低因波形重复带来的虚警率；同时，生成的调频连续波具有消除对称三角波和变周期三角波线性调频连续波所产生的干扰的能力，有效提升了检测目标物体的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于毫米波的目标检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种获取调频连续波的方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种获取差拍信号的频谱的方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于毫米波的目标检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种基于毫米波的目标检测方法。图1为本发明实施例提供的一种基于毫米波的目标检测方法的流程图，该方法包括：

S101：依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波；并将所述调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射。

目标序列是随机产生的一组序列值的组合，目标序列可以由多个序列值组成，每个序列值有其对应的标号。

在本发明实施例中，目标序列可以采用随机K序列表示，其中K_n表示该目标序列中标号为n的一个序列值。

目标序列的生成过程具体如下，

步骤1.1：设定目标序列中包含的序列值的个数N，在初始状态时令n＝1。

步骤1.2：系统随机产生一个值，记为K_n。

步骤1.3：判断K_n是否在取值范围S内；

如果不在取值范围S内，则执行步骤1.4；如果在取值范围S内，则执行步骤1.5。

步骤1.4：采用四舍五入和就近原则，调整K_n的取值并使其取值在S内，S的数学表达式如下，

K_n∈S＝{S₁,S₂,...,S_m,...S_M|S_m∈(0,1)}

其中，M为K_n可以取值的个数，Sm为S中的任意一个取值。

步骤1.5：判断n是否等于N；

如果否，则令n＝n+1，并返回步骤1.2。

如果是，则结束操作，并获得一个随机产生K序列，其表达公式如下

K＝{K₁,K₂,...,K_n,...,K_N}

其中，N为K序列的长度，N的具体取值即为K序列中包含的序列值的个数，K_n为K序列中的任意一个元素(序列值)。

例如，设定N＝2；随机产生两个序列值，记为K₁和K₂；通过判断K₁和K₂是否在取值范围S内，确定出K₁、K₂的具有取值。当不在取值范围S内时，则采用四舍五入和就近原则，调整K₁和K₂的取值并使其取值在S内。S的数学表达式如下，

K_n∈S＝{S₁,S₂,S₃,S₄|S_m∈(0，1)，m∈[0,4]}＝{0.2，0.4,0.6,0.8}

依据上述步骤可以获得一个随机产生K序列，其表达公式如下，

K＝{K₁,K₂}＝{0.4,0.6}。

目标序列是通过随机产生的，随着目标序列的长度N和随机取值个数M的增加，目标序列三角波线性调频连续波的波形重复率为1/M^N，因此，将大幅度降低因波形重复带来的虚警率。故此，在本发明实施例中，可以依据随机生成的目标序列构建调频连续波，从而将该调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射。

其中，目标序列可以采用随机K序列表示，依据该目标序列生成的调频连续波即为基于随机K序列的调频连续波(Random K Sequence Frequency Modulated ContinuousWave，RKS-FMCW)。

S102：获取回波信号，并依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱。

回波信号可以是系统将调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射后，接收到的反射信号。由于该回波信号极易接收到其他毫米波雷达信号的干扰，故此，需要对获取的回波信号进行抗干扰预处理。

在本发明实施例中，可以通过获取回波信号的差拍信号，并依据目标序列对应的脉冲信号来构建差拍信号对，通过傅里叶变换，最终获取到差拍信号的频谱。其具体过程将在后续内容中介绍，在此不再赘述。

S103：对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标。

在上述S102中可以获取到差拍信号的频谱，在本发明实施例中可以通过频率检测的方式对干扰信息进行有效的隔离，从而有效降低干扰信号对后续筛选真实目标产生的不良影响。

接下来，将对筛选真实目标的具体操作展开介绍，其过程如下，

步骤a：将所述频谱分解成上行频谱和下行频谱；从所述上行频谱中选取出幅度大于预设阈值的频率作为上行频率；从所述下行频谱中选取出幅度大于所述预设阈值的频率作为下行频率。

由上述介绍可知，随机产生的K序列中包含的序列值有几个，相应的可以获取到对应个数的差拍信号的频谱。每个频谱进行频率检测的过程类型，下面将以所有频谱中的任意一个频谱即第一频谱为例进行介绍。

提取频谱X_CPN(w)中的第一频谱X_CPn(w)，可以将X_CPn(w)分解成上行频谱X_uCPn(w)和下行频谱X_dCPn(w)。

预设阈值可以是为了隔离干扰信号所设置的一个幅度值，其具体取值可以根据实际情况进行设定，在此不做限定。

当频谱中幅度大于该预设阈值时，则说明该幅度所对应的频率隔离了干扰信号带来的不良影响，故此，可以将该预设阈值作为频率检测的参考值。

在具体实现中，可以将X_uCPn(w)中幅度超过预设阈值的频率提取出来，同时将其记为符号将X_dCPn(w)中幅度超过预设阈值的频率提取出来，同时将其记为符号

可以参考该第一频谱的频率检测过程，依次完成对所有频谱的频率检测，在此不再赘述。

步骤b：依据如下公式，求解出各个所述序列值各自对应的距离速度矩阵，

其中，R_ngi表示矩阵坐标为gi时对应的距离值，V_ngi表示矩阵坐标为gi时对应的速度值，表示所述上行频率中取值为g的一个上行频率，表示下行频率中取值为i的一个下行频率；g为1≤g≤G的正整数，i为1≤i≤G的正整数，G表示上行频率或下行频率的个数；n表示所述第一序列值的标号。

具体的，可以按照如下操作获取到每个序列值各自对应的一个距离速度矩阵，

步骤b.1：在初始状态时可以令n＝1，g＝1，i＝1。

步骤b.2：依据n的取值，将目标序列中对应的序列值K_n提取出来；

步骤b.3：依据g的取值，从上行频率中取出

步骤b.4：依据i的取值，从下行频率中取出

步骤b.5：将这三个数据代入到上述距离速度矩阵对应的公式中，便可以计算出矩阵坐标为(gi，gi)对应的矩阵元素。

步骤b.6：判断i是否等于G，如果是则执行步骤b.7，否则，令i＝i+1并返回步骤b.4；

步骤b.7：判断g是否等于G，如果是则执行步骤b.8，否则，令g＝g+1并返回步骤b.3；

步骤b.8：得到距离速度矩阵

步骤b.9：判断n是否等于N，如果是则执行步骤b.10，否则，令执n＝n+1并返回步骤b.2。

步骤b.10：得到N个G×G个H_n矩阵，即数学表达式为

H＝{H₁,H₂,...,H_N}

例如，以N＝2为例，可以得到2个G×G的H_n矩阵，即数学表达式为：

H＝{H₁,H₂}

步骤c：选取出所有所述距离速度矩阵中相同矩阵坐标位置中距离值和速度值相同的矩阵元素，每个所述矩阵元素对应一个真实目标。

所述矩阵元素中包含的距离值为所述真实目标的相对距离值，所述矩阵元素中包含的速度值为所述真实目标的相对速度值。

比较N个G×G阶矩阵中各个距离速度矩阵中相同位置的距离值R_ngi和速度值V_ngi，从中找出距离值和速度值都相等的X组数值，对应着X个真实目标，并记为

[(R₁,V₁)(R₂,V₂)...(R_X,V_X)]

例如，以N＝2为例，比较H₁和H₂矩阵中相应位置的距离值和速度值，即(R_1gi,V_1gi)是否等于(R_2gi,V_2gi)，若从中可以找出距离和速度都相等的10组数值，这10组会即对应着10个真实目标，并记为[(R₁,V₁)(R₂,V₂)...(R₁₀,V₁₀)]。

由上述介绍可知，构建调频连续波是执行后续操作的基础，接下来将对构建调频连续波的具体过程展开介绍，如图2所示该操作包括：

S201：遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号。

计算每个序列值对应的扫频信号的步骤类似，下面将以目标序列中包含的所有序列值中的任意一个序列值即第一序列值为例进行介绍。

根据如下公式(1)，计算出所述第一序列值的上扫频信号

其中，K_n为所述第一序列值，n表示所述第一序列值的标号，T_un＝K_nT为上扫频的持续时间，A_u为所述上扫频信号的振幅，θ_u为所述上扫频信号的初相位，B是调频带宽，f是扫频信号的中心频率。

根据如下公式(2)，计算出所述第一序列值的下扫频信号

其中，T_dn＝T-K_nT为下扫频的持续时间，A_d为所述下扫频信号的振幅，θ_d为所述下扫频信号的初相位。

其中，T为所述第一扫频信号的持续时间，T＝T_un+T_dn。

可以参考该第一序列值的计算扫频信号过程，依次计算出所有序列值各自对应的扫频信号，在此不再赘述。

S202：依次将各个所述扫频信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的调频连续波。

每个序列值都有其对应的一个扫频信号，为了将这些扫频信号构建成一个完整的调频连续波，需要对扫频信号进行平移、叠加处理。

具体的，对于每个进行平移得到根据公式X_K(t)＝X_K(t)+X_Kn(t-nT+T)，将平移后的各个扫频信号依次进行叠加，便可以得到目标序列对应的调频连续波。其中，在在初始状态时令X_K(t)＝0。

例如，以N＝2为例，设定A_u＝1，θ_u＝0，A_d＝1，θ_d＝0，B＝500MHz，T＝0.2s和f＝70GHz；初始状态时令X_K(t)＝0，取出K序列中的K₁和K₂，依据公式(1)计算出K₁和K₂的上扫频信号和

依据公式(2)计算出K₁和K₂的下扫频信号和X_dK2(t)，

相应的，K₁对应的扫频信号其公式如下，

K₂对应的扫频信号其公式如下，

T为单个扫频信号的持续时间。

将进行平移后为将进行平移后为将平移后的扫频信号叠加得

该调频连续波的周期为2T，其对应的公式如下，

将调频连续波进行上扫频和下扫频的划分，也可以采用如下公式表示，

并且X_K(t)所有上扫频记为X_uK(t)，即

X_K(t)所有下扫频记为X_dK(t)，即

上述S102的目的在于对回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱，接下来将对获取差拍信号的频谱的具体实现过程展开介绍，其操作步骤如图3所示，包括：

S301：获取所述回波信号对应的差拍信号。

在回波信号中往往包含着以下信号成分：多个目标车辆和障碍物的RKS-FMCW回波信号X_KR(t)、输入白噪声信号W_I(t)、对称三角波线性调频连续波能X_S(t)和变周期三角波线性调频连续波X_B(t)。其中，W_I(t)、X_S(t)和X_B(t)均属于干扰信号。

在本发明实施例中，系统可以根据回波信号的来源不同，从而将回波信号分解成X_KR(t)、W_I(t)、X_S(t)和X_B(t)这四种信号，通过依据调频连续波信号X_K(t)对这四种信号分别进行混频低通滤波后可以获得相对应的差拍信号。

具体的，可以将X_K(t)和X_KR(t)进行混频低通滤波后获得的差拍信号成分记为X_CK(t)；

将信号X_K(t)和W_I(t)进行混频低通滤波后获得的差拍信号成分记为W_CKI(t)；

将信号X_K(t)和X_B(t)进行混频低通滤波后获得的差拍信号成分记为X_CKB(t)；

将信号X_K(t)和X_S(t)进行混频低通滤波后获得的差拍信号成分记为X_CKS(t)。

将所有的差拍信号成分进行叠加，可以获得回波信号对应的差拍信号X_C(t)，其公式如下，

X_C(t)＝X_CK(t)+X_CKB(t)+X_CKS(t)+W_CKI(t)。

S302：遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，依据设定的分段处理规则，得到各个所述序列值各自对应的目标脉冲信号。

依据的分段处理规则相同，因此得到每个序列值对应的目标脉冲信号的步骤类似，下面将以目标序列中包含的所有序列值中的任意一个序列值即第一序列值K_n为例进行介绍。

通过将K_n和T进行相乘得K_nT，然后根据K_nT将单个脉冲P_n(t)分为两段，分别记为P_nf(t)和P_ns(t)；

将脉冲P_nf(t)对半分别处理，前半部分幅值为0，后半部分副值为1；其对应的公式如下，

将脉冲P_ns(t)分成三部分进行处理，第一部分其幅值为0，第二部分其幅值为1，第三部分其幅值为0；其对应的公式如下，

将K_n的具体取值代入公式(3)和公式(4)便可以得到该序列值对应的目标脉冲信号P_n(t)。

可以参考获取该第一序列值的目标脉冲信号过程，依次得出所有序列值各自对应的目标脉冲信号，在此不再赘述。

S303：依次将各个所述目标脉冲信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的脉冲信号。

每个序列值都有其对应的一个目标脉冲信号，为了将这些目标脉冲信号构建成一个完整的脉冲信号，需要对目标脉冲信号进行平移、叠加处理。

具体的，对于每个P_n(t)进行平移得到P_n(t-nT+T)，根据公式P(t)＝P(t)+P_n(t-nT+T)将平移后的各个目标脉冲信号依次进行叠加，便可以得到目标序列对应的脉冲信号。其中，在初始状态时令P(t)＝0。

例如，以N＝2为例，获取RKS-FMCW的目标序列K＝{K₁,K₂}，其中，T＝0.2s和K序列的长度N＝2。取出K序列中的K₁和K₂，将其分别与T进行相乘得K₁T和K₂T；根据K₁T和K₂T将单个脉冲P₁(t)和P₂(t)分为两段，并且分别记为P_nf(t)和P_ns(t)，其中n＝1、2，其公式如下，

将脉冲P_1f(t)和P_2f(t)对半分别处理，前半部分幅值为0，后半部分副值为1；其公式如下，

将脉冲P_2s(t)和P_2s(t)分成三部分进行处理，第一部分其幅值为0，第二部分其幅值为1，第三部分其幅值为0；其公式如下，

将P₁(t)和P₂(t)进行延时(平移)得P₁(t)和P₂(t-T)，并进行叠加得到脉冲信号P(t)＝P₁(t)+P₂(t-T)；

该脉冲信号周期为2T，其对应的公式如下，

S304：依据所述差拍信号和所述脉冲信号，得到差拍信号对。

在本发明实施例中，可以将差拍信号X_C(t)和提取的脉冲信号P(t)相乘,得到X_CP(t)。其中，X_CP(t)中包含着2N个差拍信号段。

差拍信号对的具体得到过程如下，

步骤3.1：在初始状态时可以令n＝1。

步骤3.2：依次提出第n个差拍信号段和第n+1个差拍信号段并记为(X_uCPn(t),X_dCPn(t))，同时将(X_uCPn(t),X_dCPn(t))记为第n个X_CP(t)差拍信号对，并且符号记为X_CPn(t)，其中，X_CPn(t)可分解成多个组成成分，

X_CPn(t)＝X_CPKn(t)+X_CPKBn(t)+X_CPKSn(t)+W_CPKIn(t)。

步骤3.3：判断n是否等于2N-1；

如果不等于2N-1，则令n＝n+2，并返回步骤3.2。

如果等于2N-1，则结束操作，并获得N个X_CPn(t)，记为X_CPN(t)。

例如，以N＝2为例，X_CP(t)中包含着2N＝4个差拍信号段，依次提出第1个差拍信号段和第2个差拍信号段并记为(X_uCP1(t),X_dCP1(t))，同时将(X_uCP1(t),X_dCP1(t))记为第1个X_CP(t)差拍信号对，并且符号记为X_CP1(t)；依次提出第3个差拍信号段和第4个差拍信号段并记为(X_uCP2(t),X_dCP2(t))，同时将(X_uCP2(t),X_dCP2(t))记为第2个X_CP(t)差拍信号对，并且符号记为X_CP2(t)，其中，X_CP1(t)和X_CP2(t)可分解成多个组成成分，

X_CP1(t)＝X_CPK1(t)+X_CPKB1(t)+X_CPKS1(t)+W_CPKI1(t)

X_CP2(t)＝X_CPK2(t)+X_CPKB2(t)+X_CPKS2(t)+W_CPKI2(t)

将获得X_CP1(t)和X_CP2(t)，记为X_CPN(t)，即

X_CPN(t)＝{X_CP1(t),X_CP2(t)}＝{(X_uCP1(t),X_dCP1(t)),X_uCP2(t),X_dCP2(t))}。

S305：依次对各个所述差拍信号对进行傅里叶变换，获取到各个所述差拍信号对各自对应的目标频谱，各个所述目标频谱构成所述差拍信号的频谱。

每个差拍信号对都有其对应的一个目标频谱，计算每个差拍信号对对应的目标频谱的步骤类似，下面将以所有差拍信号对中的任意一个差拍信号对即第一差拍信号对为例进行介绍。

从X_CPN(t)中提取出第一差拍信号对X_CPn(t)；

对X_CPn(t)的(X_uCPn(t),X_dCPn(t))分别进行傅里叶变换，获得X_CPn(w)，即(X_uCPn(w),X_dCPn(w))。

每个X_CPn(w)是由多个频谱进行叠加而成，其表达式如下

X_CPn(w)＝X_CPKn(w)+X_CPKBn(w)+X_CPKSn(w)+W_CPKIn(w) (5)

其中，X_CKBn(t)和X_CKSn(t)本质为线性调频信号，其频谱表现为白噪声，因此，可将X_CPKBn(w)、X_CPKSn(w)和W_CPKIn(w)统一用白噪声形式表示，即

X_CPn(w)＝X_CPKn(w)+X_CPKBn(w)+X_CPKSn(w)+W_CPKIn(w)

＝X_CPKn(w)+W_CPKn(w)

可以参考获取该第一差拍信号对的目标频谱的过程，依次计算出所有差拍信号对各自对应的目标频谱，也即依据上述操作步骤，可以获取到N个目标频谱X_CPn(w)。

例如，以N＝2为例，从X_CPN(t)中提取出X_CP1(t)和X_CP2(t)；对X_CP1(t)的(X_uCP1(t),X_dCP1(t))进行傅里叶变换，获得X_CP1(w)的(X_uCP1(w),X_dCP1(w))；对X_CP2(t)的(X_uCP2(t),X_dCP2(t))进行傅里叶变换，获得X_CP2(w)的(X_uCP2(w),X_dCP2(w))。

每个X_CPn(w)是由多个频谱进行叠加而成，其表达式如下，

X_CP1(w)＝X_CPK1(w)+X_CPKB1(w)+X_CPKS1(w)+W_CPKI1(w)

X_CP2(w)＝X_CPK2(w)+X_CPKB2(w)+X_CPKS2(w)+W_CPKI2(w)

其中，X_CPKB1(w)、X_CPKS1(w)、X_CPKB2(w)和X_CPKS2(w)本质为线性调频信号，其频谱表现为白噪声，可将X_CPKBn(w)、X_CPKSn(w)和W_CPKIn(w)统一用白噪声形式表示，即

X_CP1(w)＝X_CPK1(w)+X_CPKB1(w)+X_CPKS1(w)+W_CPKI1(w)

＝X_CPK1(w)+W_CPK1(w)

X_CP2(w)＝X_CPK2(w)+X_CPKB2(w)+X_CPKS2(w)+W_CPKI2(w)

＝X_CPK2(w)+W_CPK2(w)。

本发明实施例提供的技术方案可以应用于车载毫米波雷达辅助驾驶系统，以车载毫米波雷达为例，为了便于驾驶员及时获取汽车周围的环境状况，当检测出真实目标后，可以将真实目标对应的相对距离值和所述相对速度值通过车载显示屏展示。

考虑到真实目标相对于当前车而言，其速度较快或者是距离当前车辆较近时，容易发生危险，针对该种情况，可以判断真实目标的相对距离值是否小于预设距离值或所述真实目标的相对速度值是否大于预设速度值；若否，则展示所述相对距离值和所述相对速度值；若是，则展示所述相对距离值和所述相对速度值，并进行报警提示。

其中，预设距离值可以是真实目标与当前车辆的最近距离，当真实目标对应的相对距离值小于该预设距离值时，则说明真实目标与当前车辆距离较近，为了避免发生碰撞等危险情况，可以触发车辆上的报警器进行报警提示，以便于及时提醒驾驶员小心驾驶。

预设速度值可以是真实目标相对于当前车辆的行驶速度上限值，当真实目标对应的相对速度值小于该预设速度值时，则说明真实目标相对于当前车辆行驶速度较快，或者说是当前车辆相对于真实目标行驶速度较快，为了避免发生碰撞等危险情况，可以触发车辆上的报警器进行报警提示，以便于及时提醒驾驶员减速慢行。

图4为本发明实施例提供的一种基于毫米波的目标检测装置的结构示意图，包括构建单元41、发射单元42、获取单元43、处理单元44和筛选单元45，

所述构建单元41，用于依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波。

所述发射单元42，用于将所述调频连续波作为毫米波雷达的波形进行发射；所述目标序列由多个序列值组成；每个序列值有其对应的标号。

所述获取单元43，用于获取回波信号。

所述处理单元44，用于依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱。

所述筛选单元45，用于对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标。

其中，T为所述第一扫频信号的持续时间，T＝T_un+T_dn。

所述获取子单元，用于获取所述回波信号对应的差拍信号；

所述选取子单元还用于选取出所有所述距离速度矩阵中相同矩阵坐标位置中距离值和速度值相同的矩阵元素，每个所述矩阵元素对应一个目标物体；所述矩阵元素中包含的距离值为所述目标物体的相对距离值，所述矩阵元素中包含的速度值为所述目标物体的相对速度值。

可选的，还包括判断单元、展示单元和报警单元，

所述判断单元，用于判断所述目标物体的相对距离值是否小于预设距离值或所述目标物体的相对速度值是否大于预设速度值；

图4所对应实施例中特征的说明可以参见图1、图2和图3所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种基于毫米波的目标检测方法与装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims

1.一种基于毫米波的目标检测方法，其特征在于，包括：

对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据随机生成的目标序列，构建基于所述目标序列的调频连续波包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述遍历所述目标序列中包含的各个序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号包括：

根据如下公式，计算出所述第一序列值的上扫频信号

<mrow> <msub> <mi>X</mi> <msub> <mi>uK</mi> <mi>n</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>u</mi> </msub> <mi>COS</mi> <mo>[</mo> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>ft</mi> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>Bt</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&theta;</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>]</mo> </mrow>

根据如下公式，计算出所述第一序列值的下扫频信号

<mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <msub> <mi>dK</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>d</mi> </msub> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>S</mi> <mo>&lsqb;</mo> <mn>2</mn> <mi>&pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>+</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>T</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&theta;</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>&rsqb;</mo> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>X</mi> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <msub> <mi>uK</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&Element;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <msub> <mi>dK</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&Element;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi> <mo>,</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

其中，T为所述第一扫频信号的持续时间，T＝T_un+T_dn。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述调频连续波对所述回波信号进行抗干扰预处理，得到差拍信号的频谱包括：

获取所述回波信号对应的差拍信号；

依据所述差拍信号和所述脉冲信号，得到差拍信号对；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述差拍信号的频谱进行频率检测，筛选出真实目标包括：

将所述频谱分解成上行频谱和下行频谱；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

若否，则展示所述相对距离值和所述相对速度值；

7.一种基于毫米波的目标检测装置，其特征在于，包括构建单元、发射单元、获取单元、处理单元和筛选单元，

所述获取单元，用于获取回波信号；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述构建单元具体用于遍历所述目标序列中包含的各个所述序列值，计算出各个所述序列值各自对应的扫频信号；并依次将各个所述扫频信号进行平移、叠加处理，得到所述目标序列对应的调频连续波。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元包括获取子单元、遍历子单元、得到子单元和变换子单元，

所述获取子单元，用于获取所述回波信号对应的差拍信号；

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述筛选单元包括分解子单元、选取子单元和求解子单元，