CN109642947A - 确定车辆雷达系统中的相对速度 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种车辆雷达系统(3)，所述车辆雷达系统被布置成安装在宿主车辆(1)中，所述宿主车辆(1)被布置成沿着前进方向(D)行驶。所述车辆雷达系统(3)包括至少一个收发器装置(7)，所述至少一个收发器装置被布置成生成和发射雷达信号(4)并且接收反射的雷达信号(5)，其中所述发射的雷达信号(4)已被一个或多个对象(6、12)反射。所述雷达系统(3)被布置成提供所述对象(6、12)处的多个测量点(9、9’)的射程(rn)、方位角(θn)和径向速度(vm)。所述雷达系统(3)还被布置成将总检测体积(8)划分成至少两个部分体积(8a、8b、8c、8d)，并且针对每个部分体积(8a、8b、8c、8d)执行速度估计，使得沿着垂直于沿着所述前进方向(D)的延度的侧向延度(E)获得总速度分布(14)。

Description

确定车辆雷达系统中的相对速度
公开内容的描述
本公开涉及被布置成生成、发射和接收反射的雷达信号的车辆雷达系统。雷达系统被布置成提供多个测量点的射程、方位角和径向速度。
许多车辆雷达系统包括雷达收发器，其被布置用于生成利用组成雷达系统的相应天线发射、反射和接收的雷达信号。雷达信号可例如为FMCW(调频连续波)信号的形式。
在车辆的转向中经常发生的问题是难以注意到位于车辆附近的对象，这些对象位于驾驶员不易看到的位置。诸如这样的位置通常被称为盲点，其例如典型地位于在机动车辆的左侧和右侧距行进方向90°至170°的方向上。重要的是，提醒车辆的驾驶员在盲点中存在对象，特别是在多车道道路或高速公路中转弯或改变车道时。
为此目的，车辆已配备了雷达系统，雷达系统被布置成检测盲点中的对象的存在并且自动地产生信号，该信号提醒车辆的驾驶员障碍物的存在。为了实现这一点，雷达系统必须能够确定其所装配到的车辆与潜在的障碍物之间的相对速度，以便将障碍物与静止对象区分开。
文件US 7598904描述了如何确定两个对象之间的相对速度；即包括雷达系统的宿主车辆和目标车辆。针对大量测量点确定宿主车辆的观察方向和移动方向之间的径向速度和方位角，从而形成测量点的群或云。相对速度被确定为在行驶方向上的速度分量的平均值。
然而，在小型车辆在静止对象的前面的情况下，诸如自行车在壁的前面，所使用的测量点的群是来自小型车辆以及来自背景的检测的混合。在这种情况下，计算的相对速度与小型车辆的实际相对速度不匹配，从而造成其未被检测为移动对象。
因此，期望提供车辆雷达系统，其能够在包括雷达系统的宿主车辆与目标车辆或其他对象之间提供更稳定和可靠的相对速度差。
因此，本公开的目标是提供车辆雷达系统，其能够在包括雷达系统的宿主车辆与目标车辆或其他对象之间提供更稳定和可靠的相对速度差。
该目标是借助于车辆雷达系统来实现，该车辆雷达系统被布置成安装在宿主车辆中，宿主车辆被布置成沿着前进方向行驶。该车辆雷达系统包括至少一个收发器装置，至少一个收发器装置被布置成生成和发射雷达信号并且接收反射的雷达信号，其中发射的雷达信号已被一个或多个对象反射。雷达系统被布置成提供所述对象处的多个测量点的射程、方位角和径向速度。雷达系统还被布置成将总检测体积划分成至少两个部分体积，并且针对每个部分体积执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向的延度的侧向延度获得总速度分布。
该目标还借助于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。
-接收反射的雷达信号，其中发射的雷达信号已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。
-将总检测体积划分成至少两个部分体积。
-针对每个部分体积执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向的延度的侧向延度获得总速度分布。
根据一个示例，雷达系统被布置成检查总速度分布的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么对对应于某个部分速度分布的测量点进行分组。
根据另一个示例，雷达系统被布置成将所述部分体积形成为相互平行的切片。
根据另一个示例，雷达系统被布置成在确定径向速度时仅考虑径向速度的x分量。
其他示例在从属权利要求中公开。
通过本公开获得了多个优点。主要地，提供了车辆雷达系统，其能够在包括雷达系统的宿主车辆与目标车辆或其他对象之间提供更稳定和可靠的相对速度差。特别地，较小的目标车辆与背景对象的区别比之前的程度更高。
附图说明
现在用参考附图更详细地描述本公开，附图中：
图1示出了车辆和目标对象的示意性顶视图；
图2示出了某个测量点的径向速度和方位角；
图3示出了根据所有测量点的侧向延度E的实际相对速度的估计ΔV’；并且
图4示出了根据本公开的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆1的顶视图，车辆被布置成在前进方向D上的道路2上行驶，其中车辆1包括车辆雷达系统3，车辆雷达系统被布置成通过以下方式区分和/或区别单个目标与周围环境：发射信号4并且接收反射的信号5，并且以先前熟知的方式使用多普勒效应。因此，车辆雷达系统3包括雷达收发器装置7，并且被布置成通过借助于由一个或多个控制单元13以先前已知的方式进行的多普勒信号处理来同时对接收的信号5的相位和幅度进行采样和分析而提供这里以目标车辆6的形式的可能目标对象6的射程、方位角和径向速度。稍后将参考图2更详细地讨论这一点。距所述目标对象6的距离是根据另外获得的一些方面。
根据一些方面，雷达信号可以是以77GHz操作的FMCW(调频连续波)多普勒信号的形式。
所讨论的车辆1、即宿主车辆1在目标车辆6的旁边以宿主速度vhost行驶，目标车辆在该示例中以示意性地指示的自行车的形式，其以目标速度vtarget行驶。在目标车辆6的后面存在静止对象；在该示例中是壁12。借助于车辆雷达系统3，针对大量测量点9、9’获得宿主车辆1的观察方向和移动方向之间的径向速度和方位角(为了清楚起见，仅示出了少数几个)，其中总共有N个测量点。
还参考图2，在某个测量点9n的观察方向和移动方向之间存在射程rn、径向速度vrn和方位角θn，该测量点是第n测量点，n＝1、…、N。
在下文中，将讨论所有测量点9、9’中的所述某个第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，并且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。还可以包括关于所述测量点9n的射程的信息。
宿主车辆1与目标车辆8之间的期望差速度是：
ΔV＝Vtarget-Vhost (1)
对于所述测量点9n，根据以下计算径向速度Vrn：
Vrn＝ΔV×cos(θn) (2)
如果假设宿主车辆1和目标车辆8基本上平行于彼此行驶，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。
根据以下计算所述测量点9n的径向速度Vrn的x分量Vxn：
现在可以通过根据等式(3)确定商的平均值来获得实际相对速度ΔV的估计ΔV’。这可以被写成：
其中是根据等式(2)计算的所有测量点9、9’的径向速度的平均值。
根据本公开，为了便于可能区分壁12处的测量点9与目标车辆6处的测量点9’，总检测体积8被划分成至少两个重叠的部分体积，这里以四个切片的形式；即第一部分体积8a、第二部分体积8b、第三部分体积8c和第四部分体积8d。目标车辆6定位在第一部分体积8a和第二部分体积8b中。
所述控制单元13被布置成针对每个部分体积8a、8b、8c、8d、8e执行速度估计，使得沿着垂直于方向D的延度的侧向延度E获得总速度分布14，如图3所示，这示出了根据等式4，根据所有测量点9、9’的侧向延度E的实际相对速度的估计ΔV’。
所述控制单元13还被布置成检查总速度分布14的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值。如果如此，那么确定对应于某个部分速度分布22的那些测量点9’属于测量点9’的某个组23。
以此方式，形成一组或多组测量点9、9’，其中每组测量点9、9’对应于一个或多个部分体积和某个部分速度分布22。相邻组测量点9、9’具有超过某个阈值的速度分布幅度的差异。以此方式，具有不同速度的目标对象可以彼此分离。
这里，示出了确定属于测量点9’的某个组23的一个部分速度分布22，其对应于目标车辆。可以确定另一个部分速度分布属于对应于壁12的测量点9的某个组。
例如，可设想，在图1中存在多个移动目标对象，诸如例如以不同速度移动的两辆自行车和速度较慢的行人。借助于本公开，这些可以彼此分离。
如图1示意性地所示，车辆1包括安全控制单元10和安全装置11，例如紧急制动系统和/或警报信号设备。安全控制单元10被布置成根据来自雷达系统3的输入来控制安全装置11。
参考图4，本公开还涉及用于车辆雷达系统的方法，其中该方法包括：
15：生成和发射雷达信号4。
16：接收反射的雷达信号5，其中发射的雷达信号4已被一个或多个对象6、12反射。
17：提供所述对象6、12处的多个测量点9、9’中的每一个的射程rn、方位角θn和径向速度vrn。
18：将总检测体积8划分成至少两个部分体积8a、8b、8c、8d。
19：针对每个部分体积8a、8b、8c、8d执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向D的延度的侧向延度E获得总速度分布14。
根据一个示例，该方法还包括：
20：检查总速度分布14的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么，
21：对对应于某个部分速度分布22的测量点9’进行分组。
本公开不限于以上示例，而可以在所附权利要求书的范围内自由变化。例如，雷达系统可在任何类型的车辆中实现，诸如汽车、卡车和公共汽车以及船和飞机。
雷达收发器7适于多普勒雷达系统中的任何合适的类型的多普勒雷达。在车辆雷达系统3中可以存在任何数量的雷达收发器7，并且它们可以被布置成用于在任何合适的方向上发射和信号。因此，多个感测扇区或感测箱可以定向在其他期望的方向上，诸如向后或在车辆1的侧面。
雷达信号处理由包括在车辆雷达系统3中的包括在合适的处理器装置的任何种类中的一个或多个控制单元13执行，控制单元诸如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。
已示出了所期望的相对速度ΔV的方向与车辆1、8的行驶方向重合。然而，所期望的相对速度ΔV的方向可以具有任何合适的方向。根据一个方面，目标车辆由任何合适的对象6构成。
跟随下一个车道上的对象的如LDW(车道偏离警告)或LCA(车道变换辅助)的应用程序可受益于本公开以估计相邻对象的正确对象速度。
测量点的数量N可以变化，但是应多于三个。
在该示例中，部分体积8a、8b、8c、8d重叠，但是这不是必需的。
一般地讲，本公开涉及车辆雷达系统3，该车辆雷达系统被布置成安装在宿主车辆1中，宿主车辆被布置成沿着前进方向D行驶，车辆雷达系统3包括至少一个收发器装置7，至少一个收发器装置被布置成生成和发射雷达信号4并且接收反射的雷达信号5，其中发射的雷达信号4已被一个或多个对象6、12反射，其中雷达系统3被布置成提供所述对象6、12处的多个测量点9、9’的射程rn、方位角θn和径向速度vrn。雷达系统3被布置成将总检测体积8划分成至少两个部分体积8a、8b、8c、8d，并且针对每个部分体积8a、8b、8c、8d执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向D的延度的侧向延度E获得总速度分布14。
根据一个示例，雷达系统3被布置成检查总速度分布14的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么对对应于某个部分速度分布22的测量点9’进行分组。
根据一个示例，雷达系统3被布置成将所述部分体积8a、8b、8c、8d形成为相互平行的切片。
根据一个示例，雷达系统3被布置成在确定径向速度Vrn时仅考虑径向速度Vrn的x分量Vxn。
根据一个示例，部分体积8a、8b、8c、8d重叠。
一般地讲，本公开还涉及用于车辆雷达系统3的方法，其中该方法包括：
15：生成和发射雷达信号4；
16：接收反射的雷达信号5，其中发射的雷达信号4已被一个或多个对象6、12反射；
17：提供所述对象6、12处的多个测量点9、9’的射程rn、方位角θn和径向速度vrn；
18：将总检测体积8划分成至少两个部分体积8a、8b、8c、8d；以及
19：针对每个部分体积8a、8b、8c、8d执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向D的延度的侧向延度E获得总速度分布14。
根据一个示例，该方法包括：
20：检查总速度分布14的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么，
21：对对应于某个部分速度分布22的测量点9’进行分组。
根据一个示例，该方法包括将所述部分体积8a、8b、8c、8d形成为相互平行的切片。
根据一个示例，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。
根据一个示例，部分体积8a、8b、8c、8d重叠。

Claims (10)

1.一种车辆雷达系统(3)，所述车辆雷达系统被布置成安装在宿主车辆(1)中，所述宿主车辆被布置成沿着前进方向(D)行驶，所述车辆雷达系统(3)包括至少一个收发器装置(7)，所述至少一个收发器装置被布置成生成和发射雷达信号(4)并且接收反射的雷达信号(5)，其中所述发射的雷达信号(4)已被一个或多个对象(6、12)反射，其中所述雷达系统(3)被布置成提供所述对象(6、12)处的多个测量点(9、9’)的射程(rn)、方位角(θn)和径向速度(vrn)，其特征在于所述雷达系统(3)被布置成将总检测体积(8)划分成至少两个部分体积(8a、8b、8c、8d)，并且针对每个部分体积(8a、8b、8c、8d)执行速度估计，使得沿着垂直于沿着所述前进方向(D)的延度的侧向延度(E)获得总速度分布(14)。
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)被布置成检查所述总速度分布(14)的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么对对应于某个部分速度分布(22)的测量点(9’)进行分组。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于所述雷达系统(3)被布置成将所述部分体积(8a、8b、8c、8d)形成为相互平行的切片。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于所述雷达系统(3)被布置成在确定所述径向速度(Vrn)时仅考虑所述径向速度(Vrn)的x分量(Vxn)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于所述部分体积(8a、8b、8c、8d)重叠。
6.一种用于车辆雷达系统(3)的方法，其中所述方法包括：
(15)生成和发射雷达信号(4)；
(16)接收反射的雷达信号(5)，其中所述发射的雷达信号(4)已被一个或多个对象(6、12)反射；以及
(17)提供所述对象(6、12)处的多个测量点(9、9’)的射程(rn)、方位角(θn)和径向速度(vrn)；其特征在于所述方法还包括：
(18)将总检测体积(8)划分成至少两个部分体积(8a、8b、8c、8d)；以及
(19)针对每个部分体积(8a、8b、8c、8d)执行速度估计，使得沿着垂直于沿着前进方向(D)的延度的侧向延度(E)获得总速度分布(14)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法包括：
(20)检查所述总速度分布(14)的幅度是否从一个部分体积变化到另一个部分体积，使得所述变化超过某个阈值，并且如果如此，那么，
(21)对对应于某个部分速度分布(22)的测量点(9’)进行分组。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括将所述部分体积(8a、8b、8c、8d)形成为相互平行的切片。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，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x分量(Vxn)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于所述部分体积(8a、8b、8c、8d)重叠。
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