CN108291965B - 车辆雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种车辆雷达系统(3)，其包括至少一个收发器装置(7)，该收发器装置(7)配置成生成、发射并接收反射雷达信号(4、5)，其中，所发射的雷达信号(4)已经被对象(6、8)反射。该雷达系统(3)配置成提供这样的对象(6、8)处的多个测量点(9)的方位角(θ)和径向速度(vr)。该雷达系统(3)配置成计算多个方位角区间的所述测量点(9)的最小径向速度(vrmin'、vrmin")与最大径向速度(vrmax'、vrmax")之间的差值，并且选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间(ΔθA、ΔθB)。

Description

车辆雷达系统
技术领域
本公开涉及一种车辆雷达系统，该车辆雷达系统配置成生成、发射并接收反射雷达信号。该雷达系统配置成提供多个测量点的方位角和径向速度。
背景技术
许多车辆雷达系统包括配置用于生成雷达信号的雷达收发器，该雷达信号通过包含在雷达系统内的合适的天线来发射、反射和接收。该雷达信号例如可以为FMCW(调频连续波)信号的形式。
在车辆操纵中时常发生的问题是难以注意到位于驾驶者不易看到的位置处的靠近车辆的对象。比如这样的位置常规上称为盲点，其通常位于从行进方向向机动车辆的左右两侧90°至170°的方向上。警惕盲点中对象的存在对于车辆的驾驶者是重要的，尤其是当转向或者在多线道路或高速公路上变更车道时。
为此目的，车辆已经配备有雷达系统，雷达系统配置成检测盲点中对象的存在并自动产生向车辆驾驶者警告障碍物存在的信号。为了实现该目的，雷达系统必须能够确定其所装配其中的车辆与潜在障碍物之间的相对速度，以便将障碍物与静止对象区分开来。
文件US 7598904描述了如何确定两个对象——包含雷达系统的主车辆与目标车辆之间的相对速度。针对大量测量点确定径向速度以及观测方向与主车辆移动方向之间的方位角。相对速度确定为驾驶方向上的速度分量的平均值。
然而，发生了失真的雷达检测，比如来自车轮的雷达检测，这引起所计算的相对速度的偏差。来自车轮和轮胎的相对移动造成了并非由包含雷达系统的主车辆与目标车辆之间的相对速度差所引起的附加多普勒效应。
因此，期望提供一种车辆雷达系统，该车辆雷达系统能够提供包含雷达系统的主车辆与目标车辆或其他对象之间的更加稳定且可靠的相对速度差。
发明内容
因此，本公开的目的在于提供一种车辆雷达系统，该车辆雷达系统能够提供包含雷达系统的主车辆与目标车辆或其他对象之间的更加稳定且可靠的相对速度差。
该目的通过包括至少一个收发器装置的车辆雷达系统来实现，该至少一个收发器装置配置成生成和发射雷达信号并且接收反射雷达信号，其中，所发射的雷达信号已经被一个或多个对象反射。该雷达系统配置成提供所述对象处的多个测量点的方位角和径向速度。该雷达系统配置成计算多个方位角区间的所述测量点的最小径向速度与最大径向速度之间的差值。该雷达系统还配置成选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间。
该目的还通过一种用于车辆雷达系统的方法来实现，其中，该方法包括：
-生成和发射雷达信号。
-接收反射雷达信号，其中，所发射的雷达信号已经被一个或多个对象反射。
-提供所述对象处的多个测量点的方位角和径向速度。
-计算多个方位角区间的所述测量点的最小径向速度与最大径向速度之间的差值。
-选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间。
根据示例，该雷达系统配置在主车辆中并且配置成计算主车辆与另一对象之间沿某一方向的相对速度的估计值。该雷达系统配置成在执行所述计算时忽略所选择的角区间中的测量点。
其他示例在从属权利要求中公开。
通过本公开获得许多优点。主要提供一种车辆雷达系统，该车辆雷达系统能够提供包含雷达系统的主车辆与目标车辆或其他对象之间的更加稳定且可靠的相对速度差。具体而言，可以识别出并非由主速度与目标速度之间的差值所引起的附加多普勒效应。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本公开，其中：
图1示出车辆的示意性俯视图；
图2示出两个车辆的示意性俯视图；
图3示出某一测量点的径向速度和方位角；
图4示出根据所有测量点的方位角所检测的径向速度；并且
图5示出根据本公开的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了配置成沿方向D在道路2上行驶的车辆1的俯视图，其中，车辆1包括车辆雷达系统3，该车辆雷达系统3配置成通过发射信号4和接收反射信号5并且以先前公知的方式利用多普勒效应，来将单个目标从周围环境中区分和/或解析出来。因此，车辆雷达系统3包括雷达收发器装置7并且配置成，通过以先前已知的方式借助多普勒信号处理对所接收的信号5的相位和振幅同时进行采样和分析，来提供可能的目标对象6的方位角θ和径向速度vr。根据一些方面也获得了到所述目标对象6的距离。该雷达信号例如可以为在77GHz下运行的FMCW(调频连续波)多普勒信号的形式。
如图2所示，所讨论的车辆1，即主车辆1，正在以目标速度vtarget行驶的目标车辆8旁边以主速度vhost行驶。通过车辆雷达系统3，获得了针对大量测量点9(为了清晰仅显示出几个)的径向速度以及观测方向与主车辆1的移动方向之间的方位角，其中，存在总数为N的测量点。图3中显示了径向速度vrn以及观测方向与某一测量点9n的移动方向之间的方位角θn，测量点9n为第n测量点，n＝1…N。
在下文中，将会讨论所有测量点9中的所述某一第n测量点9n，n＝1…N。
径向速度vrn具有x分量vxn和y分量vyn，其中，x分量vxn平行于方向D延伸，而y分量vyn垂直于x分量vxn延伸。
例如根据多普勒频率和多普勒相移来确定径向速度vrn。还可以包括所述测量点9n的关于距离的信息。
主车辆1与目标车辆8之间的期望速度差为：
ΔV＝vtarget-vhost (1)
对于所述测量点9n，根据以下来计算径向速度vrn：
vrn＝ΔV·cos(θn) (2)
如果假设主车辆1和目标车辆8基本彼此平行地行驶，那么径向速度vrn将不具有所述测量点9n的y分量vyn，并且所述测量点9n的相对速度分别对应于x分量vxn。
根据以下来计算所述测量点9n的径向速度vrn的x分量vxn：
Figure BDA0001680378700000041
现在可以通过确定根据方程式(3)的商数的平均值来获得实际相对速度ΔV的估计值ΔV'。这可以写为：
Figure BDA0001680378700000042
其中，
Figure BDA0001680378700000043
为根据方程式(2)计算出的所有测量点9的径向速度的平均值。
图4示出根据所有测量点9的方位角θ所检测的径向速度vr。由图4可知，存在从第一方位角θ1跨越至第二方位角θ2的第一方位角区间ΔθA以及从第三方位角θ3跨越至第四方位角θ4的第二方位角区间ΔθB。在第一方位角区间ΔθA中，存在所有测量点9中具有高多普勒扩展的第一组多个测量点9'，而在第二方位角区间ΔθB中，存在所有测量点9中具有高多普勒扩展的第二组多个测量点9"。显示了所述某一测量点9n，该测量点9n为具有径向速度vrn和相应的方位角θn的第n测量点，n＝1…N；该测量点9n象征测量点9中的任意一个。
根据本公开，通过计算多个方位角区间的最小与最大径向速度vr之间的差值并选择该差值超出某一阈值的那些方位角区间来估计多普勒扩展；通过这种方式，找到根据以上的方位角区间ΔθA、ΔθB。
对于第一方位角区间ΔθA，在最小径向速度vrmin'与最大径向速度vrmax'之间存在第一差值，而对于第二方位角区间ΔθB，在最小径向速度vrmin"与最大径向速度vrmax"之间存在第二差值。在该示例中，第一差值vrmax'-vrmin'和第二差值vrmax"-vrmin"两者都超出所述阈值。第一方位角区间ΔθA和第二方位角区间ΔθB中的测量点9'、9"不用于估计径向速度vr的x分量vx。
高多普勒扩展例如是由于，存在来自目标车辆8的车轮和轮胎的相对运动的事实造成了并非由主速度vhost与目标速度vtarget之间的差值所引起的附加多普勒效应。
如图1所示意性显示的，车辆1包括安全控制单元10和安全设备11，例如紧急制动系统和/或警报信号器件。安全控制单元10配置成根据来自雷达系统3的输入控制安全设备11。
关于图5，本公开还涉及一种用于车辆雷达系统的方法，其中，该方法包括：
12：生成并发射雷达信号4。
13：接收反射雷达信号5，其中，所发射的雷达信号4已经被一个或多个对象6、8反射。
14：提供所述对象6、8处的多个测量点9中每一个的方位角θ和径向速度vr。
15：计算多个方位角区间的所述测量点9的最小径向速度vrmin'、vrmin"与最大径向速度vrmax'、vrmax"之间的差值。
16：选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间ΔθA、ΔθB。
根据示例，该方法还包括：
17：计算主车辆1与另一对象8之间沿某一方向的相对速度ΔV'的估计值。
18：在执行所述计算时忽略所选择的角区间ΔθA、ΔθB中的测量点9'、9"。
本公开不限于以上示例，而是可以在所附权利要求的范围内自由地变化。例如，该雷达系统可以在任何类型的车辆(比如，轿车、卡车和公共汽车)以及船只和飞机中实施。
雷达收发器7适于多普勒雷达系统中的任意合适类型的多普勒雷达。在车辆雷达系统3中可以存在任意数量的雷达收发器7，并且其可以配置为在任意合适的方向上发射信号。因此，多个感测区或感测箱(bin)可以指向其他期望方向，比如向后或车辆1的侧部处。
雷达信号处理在车辆雷达系统3中的任意类型的合适处理器装置中执行，比如DSP(数字信号处理器)或RCU(雷达控制单元)，根据一些方面，RCU包括DSP。
期望的相对速度ΔV的方向已经示出为与车辆1、8的行驶方向一致。然而，期望的相对速度ΔV的方向可以具有任意合适的方向。根据一方面，目标车辆由任意合适的对象6、8构成。
本公开描述了如何避免不期望的附加多普勒扩展效应，并且根据有一些方面，这可以用于除了确定目标车辆与另一对象之间的相对速度以外的其他应用。一般而言，本公开可以应用于需要用于垂直于系统车辆的对象的相对对象速度的所有应用。
例如：
-自由空间检测仅关注静止对象。如果某物在垂直方向上静止或自我移动，则可以通过本公开来进行这样的分类。
-跟随相邻车道上的对象的其他应用，像LDW(车道偏离警告)或LCA(车道变更辅助)也可以使用本公开来估计垂直对象的正确对象速度。
一般而言，本公开涉及一种车辆雷达系统3，车辆雷达系统3包括至少一个收发器装置7，该至少一个收发器装置7配置成生成和发射雷达信号4并且接收反射雷达信号5，其中，所发射的雷达信号4已经被一个或多个对象6、8反射，其中，雷达系统3配置成提供所述对象6、8处的多个测量点9的方位角θ和径向速度vr。雷达系统3配置成计算多个方位角区间的所述测量点9的最小径向速度vrmin'、vrmin"与最大径向速度vrmax'、vrmax"之间的差值，并且选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间ΔθA、ΔθB。
根据示例，雷达系统3配置在主车辆1中并且配置成计算主车辆1与另一对象8之间沿某一方向的相对速度ΔV'的估计值，其中，雷达系统3配置成在执行所述计算时忽略所选择的角区间ΔθA、ΔθB中的测量点9'、9"。
根据示例，雷达系统3配置成在确定径向速度vrn时仅考虑径向速度vrn的x分量vxn。
一般而言，本公开还涉及一种用于车辆雷达系统的方法，其中，该方法包括：
12：生成和发射雷达信号4；
13：接收反射雷达信号5，其中，所发射的雷达信号4已经被一个或多个对象6、8反射；
14：提供所述对象6、8处的多个测量点9的方位角θ和径向速度vr；
15：计算多个方位角区间的所述测量点9的最小径向速度vrmin'、vrmin"与最大径向速度vrmax'、vrmax"之间的差值；和
16：选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间ΔθA、ΔθB。
根据示例，该方法包括：
17：计算主车辆1与另一对象8之间沿某一方向的相对速度ΔV'的估计值；和
18：在执行所述计算时忽略所选择的角区间ΔθA、ΔθB中的测量点9'、9"。
根据示例，该方法包括在确定径向速度vrn时仅考虑径向速度vrn的x分量vxn。

Claims (4)

1.一种车辆雷达系统(3)，其包括至少一个收发器装置(7)，所述收发器装置(7)配置成生成和发射雷达信号(4)并且接收反射雷达信号(5)，其中，所发射的所述雷达信号(4)已经被一个或多个对象(6、8)反射，其中，所述雷达系统(3)配置成提供所述一个或多个对象(6、8)中一个对象(8)处的多个测量点(9)的方位角(θ)和径向速度(vr)，其特征在于，所述雷达系统(3)配置成计算多个方位角区间的所述测量点(9)的最小径向速度(vrmin'、vrmin")与最大径向速度(vrmax'、vrmax")之间的差值，并且选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间(ΔθA、ΔθB)，
所述雷达系统(3)配置在主车辆(1)中并且配置成计算所述主车辆(1)与所述一个对象(8)之间沿某一方向的相对速度(ΔV')的估计值，其中，所述雷达系统(3)配置成在执行所述计算时忽略所选择的角区间(ΔθA、ΔθB)中的测量点(9'、9")。
2.根据权利要求1所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，所述雷达系统(3)配置成在确定所述径向速度(vrn)时仅考虑所述径向速度(vrn)的沿所述主车辆的行驶方向的分量(vxn)。
3.一种用于车辆雷达系统(3)的方法，其中，所述方法包括：
(12)生成和发射雷达信号(4)；
(13)接收反射雷达信号(5)，其中，所发射的所述雷达信号(4)已经被一个或多个对象(6、8)反射；和
(14)提供所述一个或多个对象(6、8)中一个对象(8)处的多个测量点(9)的方位角(θ)和径向速度(vr)；
其特征在于，所述方法还包括：
(15)计算多个方位角区间的所述测量点(9)的最小径向速度(vrmin'、vrmin")与最大径向速度(vrmax'、vrmax")之间的差值；
(16)选择所述差值超出某一阈值的那些方位角区间(ΔθA、ΔθB)，
(17)计算主车辆(1)与所述一个对象(8)之间沿某一方向的相对速度(ΔV')的估计值；和
(18)在执行所述计算时忽略所选择的角区间(ΔθA、ΔθB)中的测量点(9'、9")。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括在确定所述径向速度(vrn)时仅考虑所述径向速度(vrn)的沿所述主车辆的行驶方向的分量(vxn)。
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