CN110058238A - 一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，包括接收毫米波雷达回波数据，并结合雷达系统参数计算毫米波雷达照射区域内的所有检测目标的回波强度；对回波强度值进行处理计算以判断是否存在断崖或坑洞；当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，以计算断崖或坑洞的宽度；将断崖或坑洞的宽度与第二阈值进行比较，当断崖或坑洞的宽度大于第二阈值时，则判断所断崖或坑洞为有效断崖或有效坑洞。本发明通过毫米波雷达接收的回波强度判断在倒车过程中地面是否存在断崖或坑洞，解决了解决传统倒车雷达无法识别地面断崖或坑洞问题，保证了倒车安全。

Description

一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法

技术领域

本发明涉及倒车提醒或制动技术领域，特别是涉及一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法。

背景技术

众所周知，传统的倒车雷达使用超声波测距原理检测障碍物，受限于这种检测方式的原理，超声波倒车雷达无法发现路面断崖或者坑洞，在实际的生活中，发生倒车时车辆跌入的情况时有发生，因此，采用传统的倒车雷达在倒车过程中存在安全隐患。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的不足，提供一种基于自动泊车系统的雷达坑位检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，包括如下步骤：

接收毫米波雷达回波数据，并结合雷达系统参数计算毫米波雷达照射区域内的所有检测目标的回波强度；

确定毫米波雷达的照射区域内的前沿参考窗和后沿参考窗，分别计算前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值；

根据前沿参考窗和后沿参考窗的局部估计值计算前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率，并结合雷达规格确定第一阈值，将所述第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断是否存在断崖或坑洞；

当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，以计算断崖或坑洞的宽度；

将断崖或坑洞的宽度与第二阈值进行比较，当断崖或坑洞的宽度大于第二阈值时，则判断所述断崖或坑洞为有效断崖或有效坑洞；

进一步的，作为优选技术方案，参考窗为由近及远提取的毫米波雷达照射区域内的一段检测目标的取值窗口，用于提供毫米波雷达接收的回波强度的平均参考；所述前沿参考窗为数据流的小端，后沿参考窗为数据流的大端，所述检测单元位于所述前沿参考窗和后沿参考窗的中心，在所述检测单元两侧设有用于隔离检测单元和前沿参考窗、后沿参考窗的保护单元。

进一步的，作为优选技术方案，计算所述前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值具体包括：

对前沿参考窗及后沿参考窗中的检测目标的回波强度进行求和计算以得到前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值；所述第一阈值为前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率与阈值因子的乘积。

进一步的，作为优选技术方案，所述阈值因子根据毫米波雷达的规格确定。

进一步的，作为优选技术方案，判断是否存在断崖或坑洞具体包括：

当检测单元的回波强度值大于第一阈值时，则判断在前沿参考窗和后沿参考窗之间存在断崖或坑洞，否则判断不存在断崖或坑洞。

进一步的，作为优选技术方案，当判断不存在断崖或坑洞时，重新确定前沿参考窗和后沿参考窗，以计算判断是否存在断崖或坑洞。

进一步的，作为优选技术方案，重新确定的前沿参考窗和后沿参考窗为在毫米波雷达的照射区域内由近及远滑动确定的一段检测目标的取值窗口。

进一步的，作为优选技术方案，计算断崖或坑洞的宽度具体包括：

确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗，将所述第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间是否存在断崖或坑洞；

当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，同时分别计算估计前沿参考窗和估计后沿参考窗的局部估计值以确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率；

根据断崖或坑洞的前边沿和后边沿计算断崖或坑洞的宽度，同时根据估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率确定断崖或坑洞的类型；

其中，估计前沿参考窗的取值范围为前沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小，估计后沿参考窗的取值范围为后沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小。

进一步的，作为优选技术方案，毫米波雷达接收的检测目标的回波强度通过以下公式计算：

；

其中，表示回波功率，即回波强度， 表示雷达天线的发射功率， 表示雷达天线增益， 表示检测目标距离； 表示检测目标散射截面， 表示雷达电磁波波长；

通过上式可知毫米波雷达接收的检测目标的回波强度与检测目标散射截面成正比，与检测目标距离的4次方成反比。

进一步的，作为优选技术方案，所述第二阈值根据车辆的车轮尺寸进行设置。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过毫米波雷达接收的回波强度判断在倒车过程中地面是否存在断崖或坑洞，解决了解决传统倒车雷达无法识别地面断崖或坑洞问题，保证了倒车安全。

附图说明

图1为本发明方法步骤流程图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明地面回波强度与距离之间的关系图。

图4为本发明地面回波强度与距离之间的关系图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1

一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，如图1所示，包括如下步骤：

S10. 接收毫米波雷达回波数据，并结合雷达系统参数计算毫米波雷达照射区域内的所有检测目标的回波强度。

在本步骤中，毫米波雷达接收的检测目标的回波强度通过以下公式计算：

；

其中，表示回波功率，即回波强度， 表示雷达天线的发射功率， 表示雷达天线增益， 表示检测目标距离； 表示检测目标散射截面， 表示雷达电磁波波长。

通过上式可知毫米波雷达接收的检测目标的回波强度与检测目标散射截面成正比，与检测目标距离的4次方成反比。同时，在进行计算时，需先对接收到的毫米波雷达回波数据进行滤波处理。

因此，在同一时刻毫米波雷达接收到的检测目标的回波强度与检测目标距离之间的关系如图3-4所示。

S20. 确定毫米波雷达的照射区域内的前沿参考窗和后沿参考窗，分别计算前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值。

本步骤具体为： 对前沿参考窗及后沿参考窗中的检测目标的回波强度进行求和计算以得到前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值。

在本步骤中，由于参考窗为由近及远提取的毫米波雷达照射区域内的一段检测目标的取值窗口，用于提供毫米波雷达接收的回波强度的平均参考；因此，前沿参考窗为数据流的小端，后沿参考窗为数据流的大端。

因此，如图2所示：假设毫米波雷达照射区域内的由近及远所有检测目标的回波强度集为【X1，X2，……，Xn，……，D，……，Y1，Y2，……，Yn，……，Z1，Z2，……，Zn】，因此，初次确定的前沿参考窗为【X1，X2，……，Xn】，后沿参考窗为【Y1，Y2，……，Yn】，计算前沿参考窗的局部估计值A和后沿参考窗的局部估计值B，计算公式如下：

A= X1+X2+……+Xn；B= Y1+Y2+……+Yn。

S30. 根据前沿参考窗和后沿参考窗的局部估计值计算前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率，并结合雷达规格确定第一阈值，将所述第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断是否存在断崖或坑洞。

在本步骤中，判断是否存在断崖或坑洞具体包括：

当检测单元的回波强度值大于第一阈值时，则判断在前沿参考窗和后沿参考窗之间存在断崖或坑洞，否则判断不存在断崖或坑洞；当判断不存在断崖或坑洞时，返回步骤S20，重新确定前沿参考窗和后沿参考窗，以计算判断是否存在断崖或坑洞。

其中，检测单元位于前沿参考窗和后沿参考窗的中心，在检测单元两侧设有用于隔离检测单元和前沿参考窗、后沿参考窗的保护单元；第一阈值为前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率与阈值因子的乘积，而阈值因子根据毫米波雷达的规格确定。

例如，如图2所示：前沿参考窗和后沿参考窗的局部估计值A、B通过选择逻辑计算得到前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率Z，根据前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率Z与阈值因子Z的乘积计算得到第一阈值S，即S= TZ。

而检测单元的回波强度值D进行比较，当D>S时，即检测单元的回波强度值大于第一阈值时，则判断在前沿参考窗和后沿参考窗之间存在断崖或坑洞；否则，重新确定前沿参考窗和后沿参考窗，而重新确定的前沿参考窗和后沿参考窗为在毫米波雷达的照射区域内由近及远滑动确定的一段检测目标的取值窗口，即重新确定的前沿参考窗和后沿参考窗分别为【X2，……，Xn，Xn+1】和【Y2，……，Yn，Yn+1】重复计算。

S40. 当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，以计算断崖或坑洞的宽度。

本步骤具体为：

确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗，将第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间是否存在断崖或坑洞。

当确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，同时分别计算估计前沿参考窗和估计后沿参考窗的局部估计值以确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率；否则，重新确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗。

根据断崖或坑洞的前边沿和后边沿计算断崖或坑洞的宽度，同时根据估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率确定断崖或坑洞的类型。包括前边沿和后边沿为正跳变边沿和负跳变边沿。

其中，估计前沿参考窗的取值范围为前沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小，估计后沿参考窗的取值范围为后沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小。而估计前沿参考窗中对应的检测目标的数量小于前沿参考窗中对应的检测目标的数量，估计后沿参考窗中对应的检测目标的数量小于后沿参考窗中对应的检测目标的数量；检测单元位于估计前沿参考窗和估计后沿参考窗中心。

例如：计算的估计前沿参考窗和估计后沿参考窗的局部估计值为M和N。

S50. 将断崖或坑洞的宽度与第二阈值进行比较，当断崖或坑洞的宽度大于第二阈值时，则判断断崖或坑洞为有效断崖或有效坑洞；否则，判断断崖或坑洞为无效断崖或无效坑洞。

其中，第二阈值根据车辆的车轮尺寸进行设置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收毫米波雷达回波数据，并结合雷达系统参数计算毫米波雷达照射区域内的所有检测目标的回波强度；

确定毫米波雷达的照射区域内的前沿参考窗和后沿参考窗，分别计算前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值；

根据前沿参考窗和后沿参考窗的局部估计值计算前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率，并结合雷达规格确定第一阈值，将所述第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断是否存在断崖或坑洞；

当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，以计算断崖或坑洞的宽度；

将断崖或坑洞的宽度与第二阈值进行比较，当断崖或坑洞的宽度大于第二阈值时，则判断所述断崖或坑洞为有效断崖或有效坑洞。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，参考窗为由近及远提取的毫米波雷达照射区域内的一段检测目标的取值窗口，用于提供毫米波雷达接收的回波强度的平均参考；所述前沿参考窗为数据流的小端，后沿参考窗为数据流的大端，所述检测单元位于所述前沿参考窗和后沿参考窗的中心，在所述检测单元两侧设有用于隔离检测单元和前沿参考窗、后沿参考窗的保护单元。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，计算所述前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值具体包括：

对前沿参考窗及后沿参考窗中的检测目标的回波强度进行求和计算以得到前沿参考窗及后沿参考窗的局部估计值；所述第一阈值为前沿参考窗和后沿参考窗之间的变化率与阈值因子的乘积。

4.根据权利要求3所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，所述阈值因子根据毫米波雷达的规格确定。

5.根据权利要求1所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，判断是否存在断崖或坑洞具体包括：

当检测单元的回波强度值大于第一阈值时，则判断在前沿参考窗和后沿参考窗之间存在断崖或坑洞，否则判断不存在断崖或坑洞。

6.根据权利要求5所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，当判断不存在断崖或坑洞时，重新确定前沿参考窗和后沿参考窗，以计算判断是否存在断崖或坑洞。

7.根据权利要求6所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，重新确定的前沿参考窗和后沿参考窗为在毫米波雷达的照射区域内由近及远滑动确定的一段检测目标的取值窗口。

8.根据权利要求2所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，计算断崖或坑洞的宽度具体包括：

确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗，将所述第一阈值与检测单元的回波强度值进行比较，以判断估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间是否存在断崖或坑洞；

当确定存在断崖或坑洞时，确定断崖或坑洞的前边沿和后边沿，同时分别计算估计前沿参考窗和估计后沿参考窗的局部估计值以确定估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率；

根据断崖或坑洞的前边沿和后边沿计算断崖或坑洞的宽度，同时根据估计前沿参考窗和估计后沿参考窗之间的变化率确定断崖或坑洞的类型；

其中，估计前沿参考窗的取值范围为前沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小，估计后沿参考窗的取值范围为后沿参考窗和保护单元共同占用的窗口的大小。

9.根据权利要求1所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，毫米波雷达接收的检测目标的回波强度通过以下公式计算：

；

其中，表示回波功率，即回波强度， 表示雷达天线的发射功率， 表示雷达天线增益， 表示检测目标距离； 表示检测目标散射截面， 表示雷达电磁波波长；

通过上式可知毫米波雷达接收的检测目标的回波强度与检测目标散射截面成正比，与检测目标距离的4次方成反比。

10.根据权利要求1所述的基于毫米波的倒车雷达地面断崖识别方法，其特征在于，所述第二阈值根据车辆的车轮尺寸进行设置。