CN108761416B

CN108761416B - 一种车载雷达探测模拟计算方法

Info

Publication number: CN108761416B
Application number: CN201810521661.7A
Authority: CN
Inventors: 段敏; 刘振朋; 石晶
Original assignee: Liaoning University of Technology
Current assignee: Liaoning University of Technology
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2038-05-28
Also published as: CN108761416A

Abstract

本发明公开了一种车载雷达探测模拟计算方法，包括：步骤一、计算所述车载雷达能量最大可探测范围体积；步骤二、采集信号回波功率和环境杂波功率数据，判断目标物体是否在最大可探测范围体积；步骤三、如果目标物体在所述最大可探测范围体积内，则对所述目标物体的距离、速度和雷达散射截面积进行计算；如果目标物体不在所述最大可探测范围体积内则对所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率进行计算，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率超过经验概率，则表示所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率未超过经验概率，则表示所述目标物体未进入所述车载雷达探测盲区。

Description

一种车载雷达探测模拟计算方法

技术领域

本发明涉及车载雷达模拟计算领域，具体涉及一种车载雷达探测模拟计算方法。

背景技术

车载雷达能根据车辆当前的方向和速度测量到在车辆前方或者后方路上可能引起碰撞的危险障碍物，因此它适用于大气能见度低的情况以及实际判断力不理想(车距太短、速度太高)的情况，它的目的是警告驾驶员要打开气囊或其他制动设备，控制汽车的速度；但是在安装在车尾的探头释放超声波，遇到后方障碍物时，产生回波信号。探头接收到回波信号，反馈给控制器进行数据处理，最后由显示器发出提醒。探头一般能探测到1.5米或2米以内的障碍物，从车子的侧面看，雷达探头发出的超声波不是水平的直线，而是与地面呈一定角度的，所以，在靠近车尾的位置就形成了一个直角三角形盲区，并且离探头越近，越容易被忽视，因此，对于解决计算是否有目标物在雷达盲区的问题也是重中之重。

发明内容

本发明设计开发了一种车载雷达探测模拟计算方法，本发明的发明目的之一是计算车载雷达的最大可探测体积以及通过该最大可探测体积对目标物体是否在其可探测范围内进行判断。

本发明的发明目的之二是对目标物体是否在车载雷达盲区进行判断。

本发明提供的技术方案为：

一种车载雷达探测模拟计算方法，包括如下步骤：

步骤一、计算所述车载雷达能量最大可探测范围体积；

步骤二、采集信号回波功率和环境杂波功率数据，判断目标物体是否在最大可探测范围体积；

步骤三、如果目标物体在所述最大可探测范围体积内，则对所述目标物体的距离、速度和雷达散射截面积进行计算；如果目标物体不在所述最大可探测范围体积内则对所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率进行计算，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率超过经验概率，则表示所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率未超过经验概率，则表示所述目标物体未进入所述车载雷达探测盲区；

其中，在所述步骤一中，计算所述最大可探测范围体积半径R_max计算过程为：

式中，P_t为雷达的发射功率，P_r为接收到的雷达功率，G_t为雷达天线接收增益，A_eff接收天线的有效面积，δ为目标散射截面积，ΔS为本车与所述目标物体相对距离，S_lim为本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离，V_rel为本车与所述目标物体的相对速度，V₀为本车与所述目标物体的相对经验安全速度，κ为经验校正常数，e为自然对数的底数。

优选的是，进入盲区概率计算过程为：

其中，f(V_rel)＝0.156lnV_rel+0.245；f(ΔS)＝0.178ΔS²+0.425ΔS+0.545；

式中，ΔS为本车与所述目标物体相对距离，S_lim为本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离，V_rel为本车与所述目标物体的相对速度，V₀为本车与所述目标物体的相对经验安全速度，R_max为最大可探测范围体积半径，δ为目标散射截面积，η_atm为天气条件参数。

优选的是，在所述步骤二中，采用模糊控制输出目标物体在最大可探测范围体积内的侵入概率进而判断目标物体是否在最大可探测范围体积内，包括如下步骤：

分别将信号回波功率变化率、环境杂波功率变化率以及侵入概率转换为模糊论域中的量化等级；

将信号回波功率变化率以及环境杂波功率变化率输入模糊控制模型，均分为7个等级；

模糊控制模型输出为所述侵入概率，分为5个等级；

根据所述侵入概率判断目标物体是否在最大可探测范围体积内；

其中，所述信号回波功率变化率的论域为[-1，1]，所述环境杂波功率变化率的论域为[-1，1]，所述侵入概率的论域为[0，1]，设量化因子都为1，设定侵入概率的阈值为0.53～0.59中的一个值。

优选的是，所述信号回波功率变化率的模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，所述环境杂波功率变化率的模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，所述侵入概率的模糊集为{S，SM，M，MB，B}；隶属函数均选用三角函数。

优选的是，所述本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离S_lim计算过程为：

式中，D为在所述本车上安装的多个车载雷达的相邻距离，θ为车载雷达所能探测范围的最大夹角。

优选的是，所述经验校正常数κ取值为0.592。

优选的是，经验概率为0.63。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、根据信号回波功率变化率和环境杂波功率变化率，采用模糊控制模型对目标物体是否在车在雷达最大可探测范围体积内进行模糊判断，增加判断的准确性，通过目标物体是否在最大可探测范围体积内进行判断；

2、通过计算目标物体是否在车载雷达的探测盲区内进而判断目标物体是否在车载雷达的探测盲区内。

附图说明

图1为信号回波功率变化率的隶属函数。

图2为环境杂波功率变化率的隶属函数。

图3为侵入概率的隶属函数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供了一种车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、计算所述车载雷达能量最大可探测范围体积；

步骤三、如果目标物体在所述最大可探测范围体积内，则对所述目标物体的距离、速度和雷达散射截面积进行计算；如果目标物体不在所述最大可探测范围体积内则对所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率进行计算，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率超过经验概率，则表示所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区，如果所述目标物体进入所述车载雷达探测盲区概率未超过经验概率，则表示所述目标物体未进入所述车载雷达探测盲区。

在另一种实施例中，在步骤一中，雷达发射机生成电磁波信号，并通过功率放大器放大产生通足够的电磁能量，通过公式(1)计算得到产生的雷达能量最大可探测范围体积，

式中，P_t为雷达的发射功率，单位为W，P_r为接收到的雷达功率，单位为W，G_t为雷达天线接收增益，单位为db，A_eff接收天线的有效面积，单位为m²，δ为目标散射截面积，单位为m²，ΔS为本车与所述目标物体相对距离，单位为m，S_lim为本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离，单位为m，V_rel为本车与所述目标物体的相对速度，单位为km/h，V₀为本车与所述目标物体的相对经验安全速度，单位为km/h，κ为经验校正常数，e为自然对数的底数；在本实施例中，作为一种优选，经验校正常数κ取值为0.592。

在另一种实施例中，本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离S_lim计算过程为：

式中，D为在所述车辆上安装的多个车载雷达的相邻距离，单位为m，θ为车载雷达所能探测范围的最大夹角。

在另一种实施例中，所述盲区概率计算过程为：

其中，f(V_rel)＝0.156lnV_rel+0.245；f(ΔS)＝0.178ΔS²+0.425ΔS+0.545；

式中，ΔS为本车与所述目标物体相对距离，单位为m，S_lim为本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离，单位为m，V_rel为本车与所述目标物体的相对速度，单位为km/h，V₀为本车与所述目标物体的相对经验安全速度，单位为km/h，R_max为最大可探测范围体积半径，单位为m，δ为目标散射截面积，单位为m²，η_atm为天气条件参数；在本实施例中，作为一种优选，经验概率为0.63。

在本实施例中，通过在车体上安装测距传感器进行相对距离的测试，通过安装速度传感器进行相对速度的测试。

如图1～3所示，在另一种实施例中，在步骤二中，采用模糊控制模型输出目标物体在最大可探测范围体积内的侵入概率进而判断目标物体是否在最大可探测范围体积内，包括如下步骤：分别将信号回波功率变化率E_Pr、环境杂波功率变化率E_Pn以及侵入概率转换为模糊论域中的量化等级；将信号回波功率变化率E_Pr以及环境杂波功率变化率E_Pn输入模糊控制模型，模糊控制模型输出为侵入概率，进而进行数据是否输出的预测，侵入概率的阈值为0.53～0.59中的一个值，如果侵入概率达到设定阈值，则表明侵入概率数据可输出，判断目标物体在最大可探测范围体积内，如果侵入概率未达到设定阈值，则表明侵入概率数据不可输出，判断目标物体未在最大可探测范围体积内；在本实施例中，为了保证控制的精度，使其在不同的环境下都能够很好地进行控制，根据反复试验，将阈值确定为0.55。

信号回波功率变化率E_Pr的变化范围为[-1，1]，环境杂波功率变化率E_Pn的变化范围为[-1，1]，设定量化因子都为1，因此，信号回波功率变化率E_Pr以及环境杂波功率变化率E_Pn的论域分别为[-1，1]和[-1，1]，侵入概率的论域为[0，1]；为了保证控制的精度，使其在不同的环境下都能够很好地进行控制，根据反复试验，最终将信号回波功率变化率E_Pr的变化范围分为7个等级，模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中等，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中等，PB表示正大；环境杂波功率变化率E_Pn的变化范围分为7个等级，模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中等，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中等，PB表示正大；输出的侵入概率分为5个等级，模糊集为{S，SM，M，MB，B}，S表示小，SM表示较小，M表示中等，MB表示较大，B表示大；隶属函数均选用三角形隶属函数，如图1、2、3所示。

模糊控制模型的控制规则选取经验为：

如果信号回波功率变化率E_Pr为正大或者正中等，环境杂波功率变化率E_Pn为正大或正中等，则侵入概率为大，即数据可输出，此时，判断目标物体在车载雷达的最大可探测范围体积内；

如果信号回波功率变化率E_Pr为负大、负中等或者负小，环境杂波功率变化率E_Pn为负大或负中等，则侵入概率为小，即数据不可输出，此时，判断目标物体未在车载雷达的最大可探测范围体积内，需要对车载雷达的辐射角度进行调整；

也就是说，如果侵入概率为“小或较小”，则数据不可输出，此时，判断目标物体未在车载雷达的最大可探测范围体积内；如果侵入概率为“大或较大”，则数据可输出，此时，判断目标物体在车载雷达的最大可探测范围体积内；如果侵入概率为“中等”，则侵入概率为阈值，此种情况，如果信号回波功率变化率E_Pr或者环境杂波功率变化率E_Pn稍有变化，则必然会形成反向通电或正向通电这两种情况的切换；具体的模糊控制规则如表1所示。

表1模糊控制规则

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、计算所述车载雷达能量最大可探测范围体积；

2.如权利要求1所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，进入盲区概率计算过程为：

其中，f(V_rel)＝0.156lnV_rel+0.245；f(ΔS)＝0.178ΔS²+0.425ΔS+0.545；

式中，ΔS为本车与所述目标物体相对距离，S_lim为本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离，V_rel为本车与所述目标物体的相对速度，R_max为最大可探测范围体积半径，δ为目标散射截面积，η_atm为天气条件参数。

3.如权利要求1或2所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，在所述步骤二中，采用模糊控制输出目标物体在最大可探测范围体积内的侵入概率进而判断目标物体是否在最大可探测范围体积内，包括如下步骤：

模糊控制模型输出为所述侵入概率，分为5个等级；

4.如权利要求3所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，所述信号回波功率变化率的模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中等，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中等，PB表示正大；所述环境杂波功率变化率的模糊集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中等，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中等，PB表示正大；所述侵入概率的模糊集为{S，SM，M，MB，B}，S表示小，SM表示较小，M表示中等，MB表示较大，B表示大；隶属函数均选用三角函数。

5.如权利要求4所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，所述本车与所述目标物体不发生碰撞的极限距离S_lim计算过程为：

6.如权利要求5所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，所述经验校正常数κ取值为0.592。

7.如权利要求6所述的车载雷达探测模拟计算方法，其特征在于，经验概率为0.63。