CN110244265A - 一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，包括以下步骤：S100、在工厂微波暗室中执行测试程序，并接收回波信号测定初始接收信号幅值比B；S200、利用客户端覆盖测试，在不同覆盖和雨滴条件下测试设定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1；S300、实际运作时，每隔80毫秒运行一次测试程序，计算覆盖测试系数k和雨量测试系数j的值，通过比较覆盖测试系数k和覆盖测试系数j与步骤S200中设定的覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的大小，调整系统降级或关闭。本发明通过对信噪比算法的优化和补偿来解决环境变化造成车载雷达的侦测率下降的检测方法。

Description

一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法
技术领域
本发明涉及一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法。
背景技术
车载毫米波雷达发射一定频率(76GHz-81GHz)的电磁波，通过接收回波信号进行处理后，得到目标的特征信息(距离，相对速度，角度，反射功率等)。为了控制成本用来发射电磁波的天线通常会集成在控制器内的印刷电路板上，为了保护天线不受外界环境条件的影响，会在天线外设计天线罩作为保护。这样天线罩就必须对相应波段的电磁波有一定的透过率，不影响雷达的发射和接收性能，通常会在设计实际需求中定义，天线罩对雷达波造成的衰减不能大于几个DB。同理，如果把雷达安装在车辆的保险杠后，也会对保险杠有同样的要求。最后雷达的总体性能描述是把天线罩和保险杠对发射和接收的影响都计算在内的一组参数，最远探测距离，最大角度误差都直接受天线罩和保险杠设计，以及其与雷达天线的相对位置决定(请参阅图1所示)。
当天线罩和保险杠设计，以及其与雷达天线的相对位置都优化到最佳值时，在实际应用场景中，还有一些场景会以同样的原理，影响到雷达的性能参数：
请参阅图2所示，天线罩或保险杠被泥土或灰尘或其他外来物品覆盖(发射和接收功率下降)
请参阅图3所示，强降雨造成的雷达信号的强散射(发射和接收被散射，功率不稳定)
天线罩或保险杠表面结冰(发射和接收被折射，造成角度错误)
环境因素造成的天线罩或保险杠的变形或性能改变(发射和接收性能改变)。
一定的环境影响是无法避免的，可以通过算法中对信噪比的优化和补偿来解决。如果接收功率被弱化，最直观的影响就是减小了目标的雷达反射截面，在做目标凝聚分类时会发生误分类的错误判断。当环境影响大到一定程度，致使弱反射物体无法被从噪声中分离，从而侦测不到造成漏报，或者角度错误大到无法补偿，造成误报，会造成严重的后果，这样的情况必须被检测到，系统并做出适当反应。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，不同发射功率的固定频率信号，接收和处理回波信号来判断天线罩的覆盖情况和降雨量的情况的检测方法。
为了实现上述目的，本发明的是通过以下技术方案实现的：一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，通过控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，发射功率比为A的固定频率信号，接收和处理回波信号来判断天线罩的覆盖情况和降雨量的情况，包括以下步骤：
S100、在工厂微波暗室中执行测试程序，并接收回波信号测定初始接收信号幅值比B；
S200、利用客户端覆盖测试，在不同覆盖和雨滴条件下测试设定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1；
S300、实际运作时，每隔80毫秒运行一次测试程序，计算覆盖测试系数k 和雨量测试系数j的值，通过比较覆盖测试系数k和覆盖测试系数j与步骤S200 中设定的覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的大小，调整系统降级或关闭；
所述测试程序为控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，不同发射功率的固定频率信号，接收和处理回波信号各128次。
优选的，所述S300中覆盖测试系数，其中Pr1＝Ps1+Pn1， Pr2＝Ps2+Pn2；Pr1、Pr2为回波功率；Ps1、Ps2为接收功率；Pn1、Pn2为噪声功率；雨量测试系数
优选的，所述S100中初始接收信号幅值比其中Pn1、 Pn2为噪声功率，Pr1、Pr2为回波功率。
优选的，所述S200中客户端覆盖测试是在不同覆盖和雨滴条件下测试，测量相距11米角反射器的覆盖测试系数k和覆盖测试系数j值，以及雷达探测到的SNR、目标参数以及角度偏差，利用角反目标是否开始丢失和SNR、角度偏差是否超过实际需求确定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的值。
综上所述本发明具有以下有益效果：
本发明通过对信噪比算法的优化和补偿来解决环境变化造成车载雷达的侦测率下降的检测方法。
附图说明
图1是雷达的性能参数未受到环境影响下的示意图。
图2是天线罩或保险杠被泥土或灰尘或其他外来物品覆盖，从而影响到雷达的性能参数的示意图。
图3是强降雨造成的雷达信号的强散射，从而影响到雷达的性能参数的示意图。
图4是本发明方法的流程示意图。
图5是本发明步骤S200算法的逻辑框图。
图6是本发明步骤S300算法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
请参阅图4所示，本发明的一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，通过控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，发射功率比为A的固定频率信号，接收和处理回波信号来判断天线罩的覆盖情况和降雨量的情况，包括以下步骤：
S100、在工厂微波暗室中执行测试程序，并接收回波信号测定初始接收信号幅值比B；
S200、利用客户端覆盖测试，在不同覆盖和雨滴条件下测试设定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1；
S300、实际运作时，每隔80毫秒运行一次测试程序，计算覆盖测试系数k 和雨量测试系数j的值，通过比较覆盖测试系数k和覆盖测试系数j与步骤S200 中设定的覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的大小，调整系统降级或关闭。
值得指出的是，根据雷达方程
Pr接收功率
Pt发射功率
Gt发射增益
Gr接收增益
R目标距离
σ目标雷达反射截面
λ波长
L路径损耗。
通过控制雷达射频芯片发射两种相同频率但不同发射功率的固定频率信号，接收和处理回波信号来判断天线罩的覆盖情况和降雨量的情况，首先确定两次测试信号的频率和功率
Ps1＝A·Ps2
A是信号功率之比，当两次测试信号之间相隔时间足够短，目标不变(R和σ)，可以通过设置射频芯片发射的功率放大器的增益power amplifier gain来设定大概值。
环境噪声也会对接收频率造成一定的影响，而且也是和信号功率相关但不成正比(这里设定Pr1、Pr2为回波功率；Ps1、Ps2为接收功率；Pn1、Pn2为噪声功率)：
Pn1＝B·Pn2
A≠B
总的接收功率(即回波功率)
Pr1＝Ps1+Pn1
Pr2＝Ps2+Pn2
其中干扰噪声可以在工厂的特定环境中测试获得，可以通过微波暗室或者目标模拟器，将信号完全吸收，不造成回波，测试所得的回波功率即为噪声功率。
Ps1＝Ps2＝0
由于噪声功率受信号功率的影响不大，B≈1
设置
Ps1＞Ps2
A＞B≈1
由于Ps＞＞Pn
覆盖测试系数
当
Ps1＝Ps2＝0
k≥B≈1，k＜A
根据雷达方程除了信号和噪声功率会影响到接收功率外，路径损耗L也会影响到接收功率。在通常干燥情况下，由于气体和空气颗粒对毫米波的吸收和散射都不强，所以路径损耗不会在两次测试信号之间的短时间间隔内发生显著变化。只有在降雨的情况下，水滴对毫米波有一定的吸收和散射作用，尤其在强降雨的情况下，水滴在两次测试间也会发生位置变化，会造成不同的散射功率。
因此为了取得更可靠的测试结果，需要重复两种不同功率的测试信号，交替发射各128次，然后对接收功率求平均值来计算覆盖测试系数k的值。
同时由于接收功率的散射程度直接和雨量成正比，当雨量达到一定界限，散射程度过大，致使接收到的目标功率弱化至接近噪声功率，或把噪声功率强化至目标门限，会造成漏报和误报的重大错误。
可以通过计算接收功率的方差值，来判断雨量的大小。
雨量测试系数
请参阅图5所示，根据实际需求通过设定门限值，来判断覆盖和雨量测试系数是否到达门限范围，系统需要降级还是关闭；门限值的设定是采用S200客户端覆盖测试，其包括S201工厂的特定环境中测试获得，可以通过微波暗室或者目标模拟器，将信号完全吸收，不造成回波，测试所得的回波功率即为噪声功率，计算出初始接收信号幅值比
S202不同覆盖和雨滴条件下测试(比如不同厚度灰尘，水滴，冰层等覆盖)，测量相距11米角反射器的覆盖测试系数k和覆盖测试系数j值，以及雷达探测到的SNR、目标参数以及角度偏差，
S203利用角反目标是否开始丢失和SNR、角度偏差是否超过实际需求确定覆盖门限值K0、K0以及雨量门限值J0、J0的值,当角反目标开始丢失时此时当前覆盖条件下测量所得k和j值等于K1,j1；当SNR和角度偏差超过实际需求时当前覆盖条件下测量所得k和j值等于K0,j0。
请参阅图6所示，步骤S300的具体实施例：
编写测试程序：S301每隔80毫秒以13dbm和8dbm交替发射76.5GHz测试信号各128次，
S302接收回波信号，计算幅值和之比
计算方差
S303通过比较覆盖测试系数k和覆盖测试系数j与步骤S200中设定的覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的大小，调整系统降级或关闭：
当K0<k<K1覆盖门限值时，系统降级并给出天线罩覆盖警告信息；
当K1<k覆盖门限值时，系统关闭并给出错误信息；
当J0<j<J1雨量门限值时，系统降级并给出雨量警告信息；
当J1<j雨量门限值时，系统关闭并给出错误信息。
应当指出的是，本公开不限于前述实施方式并且可以在不背离本公开的精神的情况下适当地改变。例如，缩小与扩大交替发射测试信号的周期；例如，采用其他方式获得与门限值相匹配的数据；例如，对接收信号进行的低纬投影，利用不同的迭代计算方式不断逼近频率幅值的方式替代覆盖测试系数k；此外，为了更好的及时反馈数据，可将覆盖测试系数k的基础数据设置权重，利用加权平均替代现有的覆盖测试系数k，其加权的权重与时间呈现正相关。
以所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，其特征在于，通过控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，发射功率比为A的固定频率信号，接收和处理回波信号来判断天线罩的覆盖情况和降雨量的情况，包括以下步骤：
S100、在工厂微波暗室中执行测试程序，并接收回波信号测定初始接收信号幅值比B；
S200、利用客户端覆盖测试，在不同覆盖和雨滴条件下测试设定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1；
S300、实际运作时，每隔80毫秒运行一次测试程序，计算覆盖测试系数k和雨量测试系数j的值，通过比较覆盖测试系数k和覆盖测试系数j与步骤S200中设定的覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的大小，调整系统降级或关闭。
2.根据权利要求1所述的一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，其特征在于：所述测试程序为控制雷达射频芯片交替发射两种相同频率，不同发射功率的固定频率信号，接收和处理回波信号各128次。
3.根据权利要求1所述的一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，其特征在于：所述S300中覆盖测试系数，其中Pr1＝Ps1+Pn1，Pr2＝Ps2+Pn2；Pr1、Pr2为回波功率；Ps1、Ps2为接收功率；Pn1、Pn2为噪声功率；雨量测试系数
4.根据权利要求1所述的一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，其特征在于：所述S100中初始接收信号幅值比其中Pn1、Pn2为噪声功率，Pr1、Pr2为回波功率。
5.根据权利要求1所述的一种车载雷达因环境变化造成的侦测率下降的检测方法，其特征在于：所述S200中客户端覆盖测试是在不同覆盖和雨滴条件下测试，测量相距11米角反射器的覆盖测试系数k和覆盖测试系数j值，以及雷达探测到的SNR、目标参数以及角度偏差，利用角反目标是否开始丢失和SNR、角度偏差是否超过实际需求确定覆盖门限值K0、k1以及雨量门限值J0、J1的值。
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