CN110320517A - 一种车载雷达识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载雷达识别方法，包括获取位于车身第一位置的第一毫米波雷达的第一回波信号，同时获取位于车身第二位置的第二毫米波雷达的第二回波信号；对所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域重合的部分进行一次融合运算，形成第三回波信号；解析第三回波信号，输出结果。该雷达识别方法将设置在车身同一侧的两个毫米波雷达视为同一个雷达在移动过程中的不同位置，利用合成孔径雷达原理对采集到的数据进行融合，进而提升分辨率。而且该雷达探测方法对两个毫米波雷达的信号采集重叠区域实现了两次探测，提高了重叠区域的探测质信度，而非重叠区域采集的信号又起到了拓展探测范围的作用，提高了其环境适应能力。

Description

一种车载雷达识别方法
技术领域
本发明涉及雷达搜索领域，特别涉及一种车载雷达识别方法，该方法利于多个车载毫米波雷达协同探测实现了与合成孔径雷达相同的探测效果。
背景技术
近年来，随着自动驾驶技术的不断发展，越来越多的车型开始配设自动泊车系统（Auto Parking Assistance），常见的自动泊车系统一般是通过摄像头与超声波雷达相互配合，实现对车位的搜索和周围环境的感知，进而完成泊车的自动控制。摄像头和超声波雷达相互配合虽能满足自动泊车要求，但却存在明显劣势。对于摄像头来说，其车位搜索完全依赖于图像，且对噪声与环境变化过于敏感；对于超声雷达而言，其探测距离十分有限，且分辨率相对较低，无法在一些复杂场所完成精确车位搜索或紧急制动。
与此同时，越来越多的车型开始配备了前、后向探测的毫米波雷达，利用毫米波雷达超越人类本身的感知能力实现盲区检测（Blind Spot Detection BSD）、变道辅助（LaneChange Assistance LCA）、前、后方交叉预警（Forward/Rear Cross Traffic Alert RCTA）等功能。安装在车身前、后方的毫米波雷达不仅其探测距离与速度范围完全满足自动泊车系统要求，而且由于其分布在车身周围，还可以适应各种环境变化。但是，由于目前的毫米波雷达仍受限于宽带和法规影响，分辨率十分有限。
为了使毫米波雷达突破宽带和法规的限制，更好应用于自动泊车系统，克服自动泊车系统中摄像头和超声波雷达的缺陷，本发明基于合成孔径雷达原理，提出了一种利用车身现有的前、后向毫米波雷达搜索自动泊车车位的方法。该方法通过车身前、后向毫米波雷达的移动模拟出大孔径雷达，提升分辨率，使其在不依赖图像要求的前提下，不仅实现了较大范围内的车位搜索，还可以适应各种环境的变化，并能及时探测与反馈泊车过程中各种紧急情况以供后台处理。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种车载雷达识别方法，包括：
获取位于车身第一位置的第一毫米波雷达的第一回波信号，同时获取位于车身第二位置的第二毫米波雷达的第二回波信号；
对所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域重合的部分进行一次融合运算，形成第三回波信号；
解析第三回波信号，输出结果。
进一步的，所述输出结果之前，还包括：
将所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域非重合的部分与第三回波信号进行二次融合运算。
进一步的，所述第一回波信号和所述第二回波信号的获取包括如下步骤：
记录获取第一回波信号和第二回波信号的开始时刻T1，并获取T1时刻第二毫米波雷达的位置点A和第一毫米波雷达的位置点B；
在车身移动过程中，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达分别持续获取第一回波信号、第二回波信号；
记录获取第一回波信号和第二回波信号的终止时刻T2，并获取T2时刻第二毫米波雷达的位置点C和第一毫米波雷达的位置点D。
进一步的，所述一次融合运算包括：
将第一毫米波雷达、第二毫米波雷达在位置点B与位置点C之间采集到的第一回波信号、第二回波信号进行比对，相同部分进行合并，不同部分按照位置点顺序重新构建，形成第三回波信号。
进一步的，所述二次融合运算包括：
将第一毫米波雷达在位置点C和位置点D之间采集到的第一回波信号、第三回波信号以及第二毫米波雷达在位置点A和位置点B之间采集到的第二回波信号按照位置点顺序重新构建，并解析获取目标信息。
进一步的，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧。
进一步的，获取第一回波信号和第二回波信号之前，还包括：
获取启动指令，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达由独立探测模式转为协同探测模式。
进一步的，所述输出结果之后，还包括：
所述第一毫米波雷达与所述第二毫米波雷达自动切入独立探测模式，所述独立探测模式是指所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达相互独立地对各自采集到的回波信号进行处理，获取目标信息。
进一步的，所述协同探测模式下的分辨率小于所述独立探测模式下分辨率的理论极限值，所述协同探测模式用于与车载自动泊车系统相配合实现泊车车位的识别。
一种泊车车位识别系统，基于上述的一种车载雷达识别方法，包括车载自动泊车系统、安装于车辆前方的第一毫米波雷达以及安装于车辆后方的第二毫米波雷达，所述第二毫米波雷达与所述第一毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达分别与自动泊车系统电连接，所述第一毫米波雷达与所述第二毫米波雷达分别独立获取回波信号并传输至自动泊车系统，所述自动泊车系统设有处理模块，所述处理模块用于对第一毫米波雷达和第二毫米波雷达发送的第一回波信号、第二回波信号进行一次融合运算、二次融合运算及解析，获取目标信息并输出结果。
本发明所起到的有益技术效果如下：
与现有技术相比较，本发明公开了一种车载雷达识别方法，该雷达识别方法将设置在车身同一侧的两个毫米波雷达视为同一个毫米波雷达在移动过程中的不同位置，结合车辆本身的移动，利用合成孔径雷达原理对采集到的回波信号进行融合，显著提升了雷达系统的探测分辨率。而且利用该方法可以对两个毫米波雷达的信号采集重叠区域实现两次探测，提高了重叠区域的探测质信度，同时非重叠区域采集的回波信号一定程度又拓展了探测范围，利于其快速适用各种环境的变化，及时探测、反馈各种紧急情况以供后台处理。此外，本发明公开的雷达探测方法基于现有车载毫米波雷达就能完全满足自动泊车系统的探测要求，克服了现有自动泊车系统中摄像头和超声波雷达存在的不足，更好的实现了车位的精确搜索和紧急制动。
附图说明
图1为实施例1中车载雷达识别方法的流程示意图。
图2为实施例1中第一回波信号和第二回波信号的采集过程示意图。
图3为实施例1中自动泊车系统、第一毫米波雷达及第二毫米波雷达的连接结构示意图。
图4为实施例1中雷达探测原理示意图。
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：
如图1所示，本实施例提供了一种车载雷达识别方法，基于安装在车身侧前方的第一毫米波雷达、安装在车身侧后方的第二毫米波雷达及车载自动泊车系统，自动泊车系统内设有处理模块，所述处理模块与第一毫米波雷达、第二毫米波雷达电连接，所述处理模块用于对第一毫米波雷达、第二毫米波雷达采集的回波信号进行运算处理，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧。该车载雷达识别方法包括如下步骤：
101、获取位于车身第一位置的第一毫米波雷达的第一回波信号，同时获取位于车身第二位置的第二毫米波雷达的第二回波信号。
为了更好地利用车载毫米波雷达对车身周围的盲区、变道等进行感知，一般将第一毫米波安装在车身的侧前方，将第二毫米波雷达安装在车身的侧后方，即第一位置为车身的侧前方，第二位置为车身的侧后方。位于第一位置和第二位置的第一毫米波雷达、第二毫米波雷达默认状态下是处于独立探测模式。在独立探测模式中，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达是相互独立的进行回波信号采集和处理，互不干扰。每个毫米波雷达都会根据自己对回波信号的处理结果提取目标的距离、速度、角度等信息，并进行报警逻辑判断，一旦满足报警条件，对应的毫米波雷达便会开启报警响应。
当处于独立探测模式的第一毫米波雷达和第二毫米波雷达接收到启动指令时，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达便会立即由独立探测模式转为协同探测模式。进入协同探测模式后的第一毫米波雷达和第二毫米波雷达不再被视为两个完全独立的雷达，而是被视为同一小孔径天线的雷达在不同时刻处于不同的位置，结合车辆本身的移动，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达等效于一个合成孔径雷达的不断移动，即等效获取了一个大孔径的合成孔径雷达。此时，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达仅独立采集回波信号，不会再对回波信号进行任何处理。通过第一毫米波雷达和第二毫米波雷达独立采集到的第一回波信号、第二回波信号会被传输至具有数据处理功能的自动泊车系统，由自动泊车系统对第一回波信号、第二回波信号进行融合、解析，进而输出探测结果。
作为选优的，如图2所示，所述第一回波信号和第二回波信号的获取过程如下：首先记录获取第一回波信号和第二回波信号的开始时刻T1，并获取T1时刻第二毫米波雷达的位置点A和第一毫米波雷达的位置点B。然后使车辆以速度V正常行驶，同时第一毫米波雷达和第二毫米波雷达持续采集第一回波信号和第二回波信号。当车辆停止行驶时，再次记录获取第一回波信号和第二回波信号的终止时刻T2，并获取T2时刻第二毫米波雷达的位置点C和第一毫米波雷达的位置点D。采集到的第一回波信号和第二回波信号不经任何处理，直接传输至自动泊车系统。
102、对所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域重合的部分进行一次融合运算，形成第三回波信号。
如图2所示，第一回波信号、第二回波信号的采集区域分别为BD段和AC段，两者的采集区域在BC段出现重合。相当于在位置点B和位置点C之间，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达分别探测了一次，使得在位置点B到位置点C之间的探测结果具有更高的精确度。因此，节选第一回波信号和第二回波信号中采集区域重合的部分进行一次融合运算。
作为本实施例的一个示例，在进行一次融合运算的过程中，首先将第一毫米波雷达、第二毫米波雷达在位置点B与位置点C之间采集到的第一回波信号、第二回波信号进行比对，然后将两者先后处于相同位置时获取到的目标信息合并，合并后的回波信号得到进一步验证加强。最后将两者处于不同位置探测获取到的信息与经过加强的相同部分按照其采集时的位置点顺序重新构建，形成第三回波信号。
当然，对于所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域重合的部分也可以采用其他方法进行融合，融合原理与现有技术中多传感器数据融合类似，即在雷达本身分辨率有限情况下，通过雷达本体移动的方式模拟出大孔径雷达，提升其分辨率。
103、解析第三回波信号，输出结果。
通过对第三回波信号进行解析，可以获取目标的位置、角度、速度等信息，并将其作为结果输出至自动泊车系统以供参考。其中，对第三回波信号的解析过程与合成孔径雷达的解析运算相似，在此不做详细描述。
当然，在解析第三回波信号之后，输出结果之前，也可以选择将所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域非重合的部分与第三回波信号进行二次融合运算，进而将位置点B与位置点D之间的第一回波信号、位置点A与位置点C之间的第二回波信号全部纳入整合处理范围，提高雷达的探测范围。本实施例中的二次融合运算是指将第一毫米波雷达在位置点C和位置点D之间采集到的第一回波信号、第三回波信号以及第二毫米波雷达在位置点A和位置点B之间采集到的第二回波信号按照位置点顺序重新构建，并解析获取得到目标信息，将其作为最终结果输出。一旦输出结果，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达便会自动切入独立探测模式，直至下一次接收到启动指令才会再次转为协同探测模式。
本实施例公开的车载雷达识别方法将设置在车身同一侧的两个毫米波雷达视为同一个毫米波雷达在移动过程中的不同位置，结合车辆本身的移动，利用合成孔径雷达原理对采集到的回波信号进行融合。在不额外增加雷达的前提下，通过算法升级实现了对雷达探测范围的拓展，且显著提升了雷达探测分辨率。这是由于单纯的毫米波雷达，其分辨率反比于带宽，目前的窄带毫米波雷达带宽理论极限为1GHz，基于此推算其分辨率极限为150mm，无法继续减小。而合成孔径雷达，其分辨率正比于构成此合成孔径雷达的小孔径雷达的天线尺寸，目前此尺寸通常小于100mm，因此其分辨率可以小于50mm，也就是说，所述协同探测模式下的分辨率远小于所述独立探测模式下分辨率的理论极限值。在本实施例中，第一毫米波雷达和第二毫米波雷达在协同探测模式下的分辨率为45mm。由于分辨率实现原理不同，针对同样的硬件，利用不同的算法进行处理，还可以得到更高的分辨率。
分辨率的具体推算过程如图4所示，由于采用合成孔径雷达原理对第一回波信号和第二回波信号进行了融合处理，使融合后的雷达系统探测过程满足条件 L=λR/d，而L=V（T2- T1），且βsa=λ/2L=d/2R，因此可以推出分辨率γ=λR/2L=d/2，其中L等于雷达行驶距离，d为雷达天线沿车辆运行方向的长度，R为雷达与目标物之间的横向距离，λ为电磁波长度，β为探测角度。根据最后推算出的分辨率公式，可以看出融合后的探测过程分辨率只与尺寸有关，达到了合成孔径雷达的效果。
利用本实施例提供的雷达识别方法将设置在车身上的第一毫米波雷达、第二毫米波雷达与车载自动泊车系统相配合不仅能够实现泊车车位的精准识别，还能对泊车过程进行全程监控，直至泊车完成后退出协同探测模式。
当然，该车载雷达识别方法并不局限于设置在车辆侧前方的第一毫米波雷达和设置在车辆侧后方的第二毫米波雷达，对于车身侧边设有的同样规格的毫米波雷达，也可以采用该识别方法进行探测，在此不一一举例。
实施例2：
如图3所示，本实施例公开了一种泊车车位识别系统，基于实施例1中车载雷达识别方法，包括车载自动泊车系统、安装于车辆侧前方的第一毫米波雷达以及安装于车辆侧后方的第二毫米波雷达，所述第二毫米波雷达与所述第一毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达分别与自动泊车系统电连接，所述第一毫米波雷达与所述第二毫米波雷达分别独立获取回波信号并将回波信号传输至自动泊车系统。所述自动泊车系统设有处理模块，所述处理模块用于对第一毫米波雷达和第二毫米波雷达传输的第一回波信号、第二回波信号进行一次融合运算、二次融合运算及解析，基于合成孔径雷达原理获取目标信息并输出结果。本实施例公开的泊车车位识别系统基于现有车载毫米波雷达的协同探测，克服了现有自动泊车系统中摄像头和超声波雷达存在的不足，利于更好的实现了车位的精确搜索和紧急制动。
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)

1.一种车载雷达识别方法，其特征在于，包括：
获取位于车身第一位置的第一毫米波雷达的第一回波信号，同时获取位于车身第二位置的第二毫米波雷达的第二回波信号；
对所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域重合的部分进行一次融合运算，形成第三回波信号；
解析第三回波信号，输出结果。
2.如权利要求1所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述输出结果之前，还包括：
将所述第一回波信号和所述第二回波信号中采集区域非重合的部分与第三回波信号进行二次融合运算。
3.如权利要求1或2任一项所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述第一回波信号和所述第二回波信号的获取包括如下步骤：
记录获取第一回波信号和第二回波信号的开始时刻T1，并获取T1时刻第二毫米波雷达的位置点A和第一毫米波雷达的位置点B；
在车身移动过程中，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达分别持续获取第一回波信号、第二回波信号；
记录获取第一回波信号和第二回波信号的终止时刻T2，并获取T2时刻第二毫米波雷达的位置点C和第一毫米波雷达的位置点D。
4.如权利要求3所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述一次融合运算包括：
将第一毫米波雷达、第二毫米波雷达在位置点B与位置点C之间采集到的第一回波信号、第二回波信号进行比对，相同部分进行合并，不同部分按照位置点顺序重新构建，形成第三回波信号。
5.如权利要求4所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述二次融合运算包括：
将第一毫米波雷达在位置点C和位置点D之间采集到的第一回波信号、第三回波信号以及第二毫米波雷达在位置点A和位置点B之间采集到的第二回波信号按照位置点顺序重新构建，并解析获取目标信息。
6.如权利要求1所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧。
7.如权利要求1所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，获取第一回波信号和第二回波信号之前，还包括：
获取启动指令，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达由独立探测模式转为协同探测模式。
8.如权利要求7所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述输出结果之后，还包括：
所述第一毫米波雷达与所述第二毫米波雷达自动切入独立探测模式，所述独立探测模式是指所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达相互独立地对各自采集到的回波信号进行处理，获取目标信息。
9.如权利要求7所述一种车载雷达识别方法，其特征在于，所述协同探测模式下的分辨率小于所述独立探测模式下分辨率的理论极限值，所述协同探测模式用于与车载自动泊车系统相配合实现泊车车位的识别。
10.一种泊车车位识别系统，基于权利要求1-9任一项所述的一种车载雷达识别方法，其特征在于，包括车载自动泊车系统、安装于车辆前方的第一毫米波雷达以及安装于车辆后方的第二毫米波雷达，所述第二毫米波雷达与所述第一毫米波雷达位于车辆行驶方向的同一侧，所述第一毫米波雷达和所述第二毫米波雷达分别与自动泊车系统电连接，所述第一毫米波雷达与所述第二毫米波雷达分别独立获取回波信号并传输至自动泊车系统，所述自动泊车系统设有处理模块，所述处理模块用于对第一毫米波雷达和第二毫米波雷达发送的第一回波信号、第二回波信号进行一次融合运算、二次融合运算及解析，获取目标信息并输出结果。
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