CN111045012B - 使用雷达检测降水的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种感测车辆附近降水状况的系统和方法。降水雷达系统安装在车辆上，并且包括发射器、接收器和电子控制单元。该方法：从发射器发射雷达信号；在接收器处接收反射的雷达信号；根据关注区域的反射的雷达信号来确定响应信息；以及使用响应信息来确定关注区域的降水状况。所所述关注区域至少部分地由范围限定，并且所述响应信息包括基于反射的雷达信号的相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者。然后，该方法和系统可以使用降水状况来控制其他响应性车辆动作，比如启用挡风玻璃加热器、挡风玻璃除霜器、挡风玻璃刮水器或其组合。

Description

使用雷达检测降水的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及雷达系统，以及更具体地，涉及使用雷达检测降水的车载雷达系统。
背景技术
许多车辆包括降水检测器，该降水检测器可以用于检测车辆处降水的存在，比如挡风玻璃上的降水。在一些情况下，常规的降水检测器从第一端部朝向挡风玻璃引导红外光，然后测量第二端部处接收的光的强度。这可以基于测量的接收到的光强度来检测降水量，但是这种类型的降水检测具有其缺点。例如，此类检测仅可用于检测透明表面的降水，比如挡风玻璃上的降水。另外，所测量的光强度仅提供大概的降水程度信息(例如，没有降水、低水平至中水平的降水以及中水平至高水平的降水)。
发明内容
根据一个方面，本发明提供了一种使用降水雷达系统感测车辆附近降水状况的方法，所述降水雷达系统包括发射器、接收器和电子控制单元，所述方法包括：从发射器发射雷达信号；在接收器处接收反射的雷达信号；根据关注区域的反射的雷达信号来确定响应信息，其中，所述关注区域至少部分地由一范围限定，并且响应信息包括基于反射的雷达信号的相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者；以及使用响应信息来确定关注区域的降水状况。
根据各种实施方式，所述方法可以进一步包括以下特征中的任何一个特征或者这些特征中的一些或全部特征的任何技术上可行的组合：
·响应于对关注区域的降水状况的确定，执行响应性车辆行动；
·使用步骤包括确定关注区域的平均介电特性值，然后使用平均介电特性值确定关注区域的降水状况；
·平均介电特性值是基于相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者确定的；
·使用步骤进一步包括：基于平均介电特性值来识别关注区域内包含的降水类型；
·使用步骤进一步包括：确定关注区域内的降水的降水密度；
·使用步骤进一步包括：确定降水类型是否为固体，并且当确定降水类型是固体时，确定关注区域内的降水的降水厚度；
·关注区域包括车辆的表面；
·基于关注区域内的降水厚度、降水密度或者降水厚度和降水密度两者来确定响应性车辆动作，并且其中，响应性车辆动作包括从车辆的表面去除降水的车辆动作；
·车辆的表面是挡风玻璃，并且其中，响应性车辆动作包括启用挡风玻璃加热器、挡风玻璃除霜器、挡风玻璃刮水器或其组合；
·挡风玻璃加热器、挡风玻璃除霜器、挡风玻璃刮水器或其组合在基于降水厚度、降水密度或者降水厚度和降水密度两者选择的操作等级上启用；
·确定响应信息包括：基于频率对反射的雷达信号进行滤波，以获得经频率滤波的反射的雷达信号；
·确定响应信息包括：基于时间、范围或者时间和范围两者对关注区域的经频率滤波的反射的雷达信号进行滤波，以获得关注区域的响应信息；
·关注区域位于车辆的外部并与车辆间隔开；
·降水雷达系统在车辆上安装于不透明表面后面，使得降水雷达系统隐藏于视线之外；
·降水雷达系统安装在车辆的饰板或保险杠后面或者安装在车辆的车顶上；
·对于多个关注区域，多次执行所述方法，并且其中，所述多个关注区域包括上述关注区域；和/或
·基于对多个关注区域的降水状况的确定来确定响应性车辆动作。
根据另一方面，本发明提供了一种用于车辆的降水雷达系统，该降水雷达系统包括：发射器，该发射器包括一个或更多个发射器天线；接收器，该接收器包括一个或更多个接收器天线；处理器和存储器，该存储器包括计算机指令；其中，计算机指令在由处理器执行时致使降水雷达系统：(i)使用发射器天线从发射器发射雷达信号；(ii)使用接收器天线在接收器处接收反射的雷达信号；(iii)根据关注区域的反射的雷达信号来确定响应信息，其中，关注区域至少部分地由一范围限定，并且响应信息包括基于反射的雷达信号的相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者；以及(iv)使用响应信息来确定关注区域的降水状况。
根据一个实施方式，该降水雷达系统在车辆上安装于不透明表面后面，使得降水雷达系统隐藏于视野之外。
附图说明
下文将结合附图来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是包括降水雷达系统示例的主车辆的示意性框图；
图2是包括接收器、发射器和电子控制单元的降水雷达系统的示意性框图；以及
图3是描绘用于使用降水雷达系统来感测车辆附近的降水状况的方法的示例的流程图。
具体实施方式
本文描述的降水雷达系统和方法用于感测环境状况，感测环境状况例如包括对降水类型的分类、对降水厚度的确定和对降水密度的确定。通常，降水雷达系统包括发射器、接收器和电子控制单元。降水雷达系统使用发射器发射雷达信号，然后在接收器处接收反射的雷达信号。可以对反射的雷达信号进行处理以获得特定关注区域的响应信息。作为示例，关注区域可以对应于包括车辆部件的表面(例如，挡风玻璃、机罩、前灯罩的表面)和/或远离车辆定位的面积或体积(例如，车辆前方10至20米范围内的高10米且宽10米的体积)。在一个实施方式中，响应信息包括基于反射的雷达信号的相位数据和/或幅度数据。一旦获得关注区域的响应信息，则可以获得关注区域的介电特性值。
在一个实施方式中，一旦获得关注区域的介电特性值，则可以确定降水信息，降水信息可以包括降水类型、降水厚度和/或降水密度。例如，第一降水类型可以是雨，第二降水类型可以是雪，第三降水类型可以是冰，第四降水类型可以是雾。另外或替代性地，可以基于介电特性值来确定降水密度。而且，在降水类型是固体(例如，雪或冰)的情况下，可以确定降水厚度，这在关注区域包括车辆的表面，比如车辆的挡风玻璃或机罩的表面的情况下是有用的。然后，基于这些确定，车辆可以执行一个或多个响应性车辆动作，比如启用加热器以加热挡风玻璃或启用挡风玻璃刮水器。应当理解的是，尽管降水雷达系统在本文中被描述为检测降水，但是在一些实施方式中，可以使用降水雷达传感器检测其他环境状况。
使用雷达信号使得系统能够获得可能不在雷达发射器和接收器的视线内的特定区域的信息，因此，雷达可以安装在不透明(或非透明)表面后面。例如，在车辆应用中，降水雷达系统可以安装在车辆的前饰板、车辆的前保险杠或后保险杠、车辆的格栅、车辆的机罩、挡风玻璃刮水器罩盖、仪表板、前灯或前灯罩、无线电天线壳体(例如，设置在车辆的车顶上的鲨鱼鳍)、车辆的行李箱、车辆的门等后面。因此，在一些实施方式中，降水雷达系统可以安装成使得降水雷达系统隐藏于视野之外。此外，通过使用雷达信号，可以确定关于环境、特别是降水的更精确的信息，并将该信息用于通知车辆操作。
图1示出了一种可以用于实施所公开的方法的降水雷达系统12的可能架构。虽然本文中描述的方式和方法涉及图1和图2中所示的雷达配置，但是本领域普通技术人员将会理解的是，降水雷达系统12仅仅是一个示例，并且在许多方面，这些图的示意性框图已经被简化以便于进行说明。当然可以替代地使用其他配置和实施方式，因为本文中描述的降水雷达系统和方法仅代表一个可能的示例。此外，降水雷达系统可以结合到许多其他系统或设备中，因为降水雷达系统12的车辆应用仅仅是一个示例。
在所示实施方式中，车辆10包括降水雷达系统12和车辆系统模块(VSM)20至24。降水雷达系统12包括雷达14和电子控制单元16。雷达14可以用于向传感器视场18发射雷达信号，然后接收反射的雷达信号。接收到的雷达信号可以由雷达14处理，以获得关于包括在传感器视场18内的一个或更多个关注区域的响应信息。如下面更详细地描述的，雷达14可以确定关于关注区域内的降水的信息并且然后将该信息发送至电子控制单元16。然后，电子控制单元16可以执行响应性车辆动作，该响应性车辆动作可以包括将控制信号发送至VSM20-24中的一个或更多个VSM。
尽管雷达14在附图中被示出为安装在车辆的顶部(或车顶)上并指向车辆前方，但这不是必需的。例如，雷达14可以安装在除车辆的顶部之外的位置处，雷达14可以包括不同数量的发射天线和/或接收天线，并且雷达14可以沿不同的方向定向。在一个实施方式中，雷达14可以安装在车辆的顶部或车顶上，雷达14可以包括在容纳其他电磁天线的鲨鱼鳍内。在另一个实施方式中，雷达14可以安装在车辆的饰板下面，比如安装在前保险杠或车辆的格栅后面。
雷达14和电子控制单元16被描绘为不同车辆系统模块的一部分；然而，在其他实施方式中，雷达14和电子控制单元16可以结合到单个车辆系统模块中。雷达通常包括发射器和接收器，这在下面参照图2进行论述。此外，雷达14和/或电子控制单元16包括处理器和存储器，存储器可以存储计算机指令，计算机指令在由处理器执行时致使执行本文所述的方法。雷达14的处理器和/或电子控制单元16可以是能够处理电子指令的任何类型的设备，这些设备包括微处理器、微控制器、主处理器、控制器、车辆通信处理器、GPU(通用处理单元)、加速器、FPGA(现场可编程门控阵列)、其他处理器和专用集成电路(ASIC)。雷达14和/或电子控制单元16的存储器可以是非暂时性计算机可读介质或其他类型的存储器，比如有源的暂时性存储器或任何合适的非暂时性计算机可读介质；这些存储器包括不同类型的RAM(随机存取存储器，包括各种类型的动态RAM(DRAM)和静态RAM(SRAM))、ROM(只读存储器)、固态驱动器(SSD)(包括其他固态存储器，比如固态混合驱动器(SSHD))、硬盘驱动器(HDD)、以及磁盘或光盘驱动器。如上所述，在雷达14和电子控制单元16结合到单个车辆系统模块中的一些实施方式中，雷达14和电子控制单元16可以共享一个或更多个处理器和存储器。
根据特定实施方式，列举一些可能性，雷达14和/或电子控制单元16可以是独立的车辆电子模块，雷达14和/或电子控制单元16可以结合或包括在另一车辆电子模块(例如，转向控制模块、制动器控制模块)内，或者雷达14和/或电子控制单元16可以是较大的网络或系统(例如，自动驾驶系统、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制(ESC)系统、防抱死制动系统(ABS)、驾驶员辅助系统、自适应巡航控制系统、车道偏离警告系统)的一部分。这种控制模块不限于任何一个特定实施方式或布置。在一些实施方式中，本文中论述的降水雷达系统结合到车辆电子系统中以与自主和/或半自主车辆操作一起使用。在一个实施方式中，电子控制单元16可以用于执行自主车辆功能或逻辑。通过本文中所论述的方法进行的降水分类和/或测量可以用作输入到自主或半自主车辆模块中的输入，自主或半自主车辆模块在一些实施方式中可以是电子控制单元16。例如，在一种情形下，当降水雷达系统12检测到车辆前方的道路上的冰时，可以启用电子稳定程序或以其他方式通知道路状况。
雷达14可以直接连接至电子控制单元16(如图1所示)；然而，在其他实施方式中，雷达14和电子控制单元16可以使用通信总线进行通信。在一个实施方式中，电子控制单元16可以向雷达14发送指示雷达14执行一个或更多个操作、例如本文中所描述的方法的命令或指令。雷达14可以向电子控制单元16发送信息，比如由雷达14确定和/或以其他方式获得的降水信息，如下面关于方法200(图3)所论述的。电子控制单元16可以接收该降水信息，基于该降水信息识别响应性车辆动作，并且执行响应性车辆动作，执行响应性车辆动作可以包括向其他车辆系统模块(VSM)、比如VSM 20-24发送命令或指令。
车辆10被示出为包括三个示例性VSM 20-24，并且尽管仅示出了三个VSM，但是车辆可以包括任何数量和/或类型的VSM，如本领域技术人员将理解的。第一VSM可以是加热/通风/空调(HVAC)模块20，第二VSM可以是挡风玻璃刮水器模块22，并且第三VSM可以是自主驾驶控制模块24。响应于使用降水雷达系统12检测到降水，可以使用这些VSM 20至24来执行响应性车辆动作。VSC 20至24可以经由通信总线通信地耦接至电子控制单元16，列举若干示例，通信总线可以是控制器区域网络(CAN)、面向媒体的系统传输器(MOST)、本地互连网络(LIN)、局域网(LAN)以及其他适当的连接，比如以太网或其他符合已知的ISO、SAE和IEEE标准和规范的连接。
参照图2，其示出了降水雷达系统12，该降水雷达系统12包括雷达14和电子控制单元16。雷达14包括发射器31和接收器35。降水雷达系统12可以包括任何其他合适的硬件、固件、软件和/或对这种系统的操作有用的其他部件。根据一个示例，发射器31包括发射器电路32，发射器电路32通信地耦接至一个或更多个发射天线34并且可以被配置为创建监控特定关注区的传感器视场18，特定关注区可以包括一个或更多个关注区域。发射器31被配置为使用发射器电路32和发射器天线34来产生和发射反射离开雷达14的视场18内的一个或更多个目标对象的电磁信号。
发射器31可以是独立模块或单元；发射器31可以是较大的模块、单元和系统等的一部分；发射器31可能包括许多子模块、子单元、子系统等；或者发射器31可以根据一些其他布置或架构来配置，只要发射器31被配置为根据本文中公开的方法生成用于传输的电磁信号即可。在一个非限制性示例中，发射器31包括基带处理器，该基带处理器被配置为管理无线电操作，包括使用一个或更多个发射器天线生成用于传输的信号。基带处理器可以包括通常设置在这种发射器上的硬件、固件和/或软件，包括随机存取存储器(RAM，包括静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM))或者包括闪存、其他固态存储器或其他合适的存储器在内的其他类型的存储器。仅列举若干可能的部件，发射器31可以包括波形发生器、振荡器、放大器、混频器、组合器、滤波器、转换器和/或处理器。仅作为示例，波形发生器可以被配置为在给定的相干处理间隔(CPI)内生成具有不同脉冲宽度、不同波形类型和/或不同脉冲重复间隔(PRI)的波形或信号。然后波形或信号可以通过数模(D/A)转换器被数字化，并通过使用上转换器而被上转换为射频载波。上转换器可以包括中频(IF)和/或射频(RF)振荡器、滤波器和/或同步电路。然后，发射放大器可以产生发射信号，该发射信号可以被馈送至循环器或类似装置。同样，这仅是发射器31的一种可能配置，因为许多其他配置当然是可能的。
接收器35被配置为对反射的雷达信号或回波进行处理并从反射的雷达信号或回波中提取信息。由发射器31发射的雷达信号反射离开视场18内的对象(例如，降水)并且作为回波或回声被包括接收器电路36和接收器天线38的接收器35接收。接收器35可以包括任何数量的接收器天线，并且在一个实施方式中，接收器35包括多个接收器天线。在特定实施方式中，雷达14是包括多个接收器天线38和多个发射器天线34的多输入多输出(MIMO)天线。接收器35可以是独立模块或单元；接收器35可以是较大的模块、单元、系统等的一部分(例如，接收器可以是还包括发射器31的模块或单元的一部分)；接收器35可以包括许多子模块、子单元、子系统等；或者接收器35可以根据一些其他布置或架构来配置，只要接收器35被配置为根据本文中公开的方法处理由接收器天线38接收的电磁信号即可。根据非限制性示例，接收器35包括接收器电路36，接收器电路36可以包括通常设置在接收器上的硬件、固件和/或软件，例如但不限于放大器、混频器、分离器、振荡器、组合器、滤波器和转换器。由接收器35实施的功能可以变化，但是通常包括实施各种滤波、放大、转换和数字化功能、以及信号处理功能——类似于分析信号和波形的各种属性以确定诸如相位、频率和幅度之类的信息。如本领域技术人员所理解的，用于从信号和波形中提取该信息的技术可以变化，但是可以包括但不限于使用傅立叶变换的频域分析以及同相和正交分析。在一个实施方式中，接收器35还可以包括实施脉冲压缩和杂波抑制(例如，多普勒滤波)功能的部件。在至少一个实施方式中，发射器31和/或接收器35包括被配置为执行本文中所描述的信号处理功能、比如方法200(图3)中所描述的信号处理功能的无线电接收器电路的组合。
在一个实施方式中，接收器35可以包括基带处理器，比如上面关于发射器31所论述的基带处理器。而且，在一些实施方式中，发射器31和接收器35可以共享公共基带处理器。例如，接收器35的所有或某些部分可以与发射器31的所有或某些部分一起结合到单个雷达控制模块中。接收器电路36可以包括无线电芯片组，该无线电芯片组包括集成电路并且连接至处理器和存储器或者包括处理器和存储器。接收器电路36还可以包括被配置为将无线电芯片组和电路与车辆通信系统相接以使得雷达14可以与遍布主车辆和其他地方的其他部件、模块和/或系统通信的某些部件或电路。例如，雷达14可以是主车辆电子设备的一部分，使得车辆雷达系统可以与其他车辆系统模块比如电子控制单元16和/或与VSM 20至24在中央车辆通信总线上通信。
在一些实施方式中，接收器35可以连接至模数(A/D)转换器40，该模数转换器40可以用于对来自反射的雷达信号的信息进行采样，使得该信息可以用于处理。一旦反射的雷达信号被采样或以其他方式转换成数字格式，这些电子信号就可以由关注区域滤波器42处理。关注区域滤波器42可以用于从反射的雷达信号提取关于特定关注区域的信息。例如，参照图1，示出了传感器视场18内的六个潜在关注区域18a至18f。所描绘的区域18a至18f可以基于它们距雷达14的范围来限定。在一些实施方式中，关注区域可以由一个或更多个范围、一个或更多个方位角和/或一个或更多个仰角限定。关注区域滤波器42可以被编程或配置为提取对应于特定区域(例如，区域18a至18f中的一个或更多个区域)的信息，该特定区域可以被称为关注区域。在一个实施方式中，关注区域滤波器42可以使用范围(和/或角度)分箱(binning)技术或本领域技术人员将理解的其他合适技术。
降水估算器46被示出为包括降水类型估算器48和降水量估算器50。降水估算器46可以使用存储在存储器44中的信息来确定降水类型和/或降水量。如本文所使用的，降水量可以指的是给定区域中的降水密度和/或给定表面或区域中的降水厚度。降水估算器46可以确定关注区域的介电特性值，然后可以利用介电特性值，通过使用降水类型估算器48来确定降水类型并且通过使用降水量估算器50来确定降水量。这些确定可以作为方法200(图3)的一部分进行，并在下面被更详细地论述。
在一个实施方式中，雷达14包括处理器和存储器。存储器可以存储计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时可以用于执行关注区域过滤器42、降水类型估算器48和/或降水量估算器50的功能。而且，雷达14的各种部件中的一个或更多个部件可以替代地包括在电子控制单元16中。并且，在特定实施方式中，雷达14和电子控制单元16可以结合到单个模块中。此外，在一些实施方式中，发射器天线34和接收器天线38可以设置在车辆的另一区域和/或雷达14的壳体之外或者至少部分地延伸至车辆的另一区域和/或雷达14的壳体之外。应当理解的是，项40至50不必是如图所示的单个或单独的模块或单元，而是可以根据任何数量的硬件/软件布置的不同实施方式通过硬件、软件或者硬件和软件两者来实现的。
图3示出了描绘使用降水雷达系统来感测车辆附近的降水状况的示例性方法200的流程图。如上所述，降水雷达系统可以包括发射器、接收器和电子控制单元。应当理解的是，方法200中的步骤不必以所示出和所描述的特定顺序或次序执行，并且步骤可以以任何技术上可行的顺序执行。
从步骤210开始，使用发射器发射雷达信号。例如，雷达14的发射器31可以发射一个或更多个雷达信号。可以使用发射器电路32利用上面描述的和/或本领域技术人员已知的那些技术来生成发射信号。根据一种这样的技术，发射器31的发射器电路32中的波形发生器产生一个或更多个呈基带信号形式的发射信号，该基带信号以载波频率为中心。例如，发射信号可以具有与线性频率调制(LFM)波或脉冲相对应的带宽。发射信号可以是与降水雷达系统12一起使用的任何适当或合适的调制信号或波形。方法200继续进行至步骤220。
在步骤220中，在接收器处接收反射的雷达信号。发射的雷达信号(步骤210)反射(或折射)离开传感器视场18内的一个或更多个对象(例如，雨滴、雪花)，然后在接收器35处接收反射的信号。然后可以使用接收器电路36处理所接收的信号，并且在一个实施方式中，使用快速傅里叶变换(FFT)技术将反射的雷达信号从频域转换至时域。可以使用本领域技术人员已知的其他合适技术处理这些信号，并且可以使用模数转换器40将这些信号转换(或采样)成数字格式。方法200继续进行至步骤230。
在步骤230中，根据特定关注区域的反射的雷达信号来确定响应信息。如上所述，关注区域可以表示传感器视场18内的体积、沿着传感器视场18内的表面的面积、和/或传感器视场18内的任何其他区域。在至少一个实施方式中，雷达14使用关注区域滤波器42从与特定关注区域有关的反射信号中提取信息。在一个实施方式中，识别关注区域的信息(“关注区域识别信息”)可以预编程到雷达14的存储器中，比如存储器44或其他存储器。替代性地或另外地，可以在步骤230之前的任何时间从电子控制单元16接收关注区域识别信息。
可以使用如本领域技术人员将理解的各种技术根据反射的雷达信号确定特定关注区域的响应信息或者从反射的雷达信号提取特定关注区域的响应信息。例如，可以基于范围或飞行时间来分离或提取来自反射的雷达信号的信息，飞行时间是自从发射器发射雷达信号直到在接收器处接收到反射的雷达信号的时间。另外，可以基于方位角和/或仰角来分离或提取来自反射的雷达信号的信息。例如，可以针对反射的雷达信号检测到达角(AoA)，然后利用到达角来确定特定关注区域的响应信息。而且，在至少一个实施方式中，也可以另外利用多普勒滤波。
在一些实施方式中，关注区域的信息可以被进一步处理和/或过滤以去除噪声或其他不期望的信息。例如，基于发射信号的形状和性质，将接收的反射信号转换(或解调)成原始基带信号并与用于产生发射信号的基线信号相关联。还可以对该接收的反射信号进行处理以消除基线传感器和平台响应。例如，当雷达14安装在车辆的可能不透明(非透明)的前饰板后面时，前饰板可以致使噪声被引入到反射的雷达信号中。可以使用各种技术从反射的雷达信号中滤除该噪声，这可以包括将雷达14预先配置成滤除由安装有雷达14的系统引起的已知响应模式/信息。一旦确定了关注区域的响应信息，方法200继续进行至步骤240。
在步骤240中，基于或使用响应信息来确定关注区域的介电特性值。关注区域可以对应于体积或面积，因此关注区域可以包括许多不同的对象，例如灰尘、雨滴和空气。因此，在至少一些实施方式中，介电特性值是关注区域的平均介电特性值。平均介电特性值指的是代表具有关注区域的多个对象的介电特性值。在至少一些实施方式中，根据关注区域的响应信息中包括的相位信息和/或幅度信息来计算介电特性值或者以其他方式确定介电特性值。在一个实施方式中，可以通过首先确定代表性或平均的相位和/或幅度并且然后基于代表性或平均的相位和/或幅度识别对应的平均介电特性值来确定平均介电特性值。
在至少一些实例中，响应信息可以包括与关注区域内的一个或更多个对象相对应的数据(例如，相位、幅度数据)。然后该数据可以组合并用于获得代表关注区域的平均介电特性值。例如，可以对每个对象的每个峰值或幅度进行积分然后求和以获得总值。然后可以将该总值除以对象的数目，以获得平均相位值和/或平均幅度值。然后可以使用这些值来确定平均介电特性值。另外或替代性地，可以使用最大似然搜索来找到关注区域的映射至响应信息的相位和/或大小(或幅度)的平均介电特性值。使用先验模型的基于模型的方法可以利用测量数据的插值和模型比较来实施，以找到反射的雷达信号的介电特性值。
在一个实施方式中，存储器44可以存储将介电特性值映射至范围和相位的组合、范围和幅度、或者范围、相位和幅度的介电特性值映射表(或其他数据结构)。因此，关注区域的代表性相位和/或幅度可以与该范围一起使用以识别特定介电特性值，然后可以将该特定介电特性值视为该关注区域的平均介电特性值。介电特性值映射表的值可以在制造车辆时被预先确定。本领域技术人员将理解的是，也可以使用其他技术。一旦为关注区域确定了介电特性值，方法200就继续进行至步骤250。
在步骤250中，基于介电特性值来确定关注区域的降水类型。在至少一些实施方式中，该步骤可以由降水类型估算器48执行。在一个实施方式中，存储器44存储将给定介电特性值映射至降水类型的降水类型映射表(或其他数据结构)。在一些实施方式中，该降水类型映射表可以与介电特性值映射表结合，使得可以基于关注区域的代表性的相位和/或幅度来直接确定降水类型，这是因为降水类型涉及该范围。如本领域技术人员将理解的，不同的介电特性值对应于不同类型的材料或物质。因此，平均介电特性值可以用于确定物质类型或者特别是降水类型，比如雾、雨、雪或冰。如上所述，在一些实施方式中，可以识别除降水之外的其他类型的物质。例如，可以检测关注区域中的灰尘，这比如可以是在车辆于泥土或未铺砌的道路上行驶时的情况下进行的。比如在某些介电特性值对应于灰尘(或尘云)时，这些其他非降水类型的物质可以以与上述方式相同或类似的方式被检测，然而，这是可选的。
一旦确定了降水类型，就可以确定降水类型是固体还是非固体和/或降水类型正在表面上累积或可能正在表面上累积。该确定可以简单地通过确定所确定的降水类型是固体材料(例如，雪、冰)和/或是否在表面上检测到该材料来进行。例如，当介电特性值指示降水类型是雪时，则可以确定检测到的雪是在表面上还是在空气中(例如，下落的雪)。在降水类型是固体并且在表面上(例如挡风玻璃、道路、机罩)的情况下，方法200继续进行至步骤260；否则，方法200可以直接进行至步骤270。
在步骤260中，确定关注区域内的降水厚度。在许多实施方式中，该步骤可以由降水量估算器50执行。如上所述，当确定降水类型是固体并且当降水类型正在表面上累积或可能正在表面上累积时，可以执行步骤260。可以使用关注区域的响应信息来估算关注区域内的降水厚度。例如，可以使用层厚度映射表，该层厚度映射表将介电特性和范围映射至某些降水层厚度。在一个实施方式中，该层厚度映射表还可以考虑如在步骤250中确定的降水类型。在另一个实施方式中，可以检查响应信息以确定累积降水从特定表面(例如，挡风玻璃、引擎盖、道路)延伸的距离。一旦确定了降水厚度，可以将表示降水厚度的一个或更多个值存储在雷达14或另一个VSM比如电子控制单元16的存储器中。方法200继续进行至步骤270。
在步骤270中，确定关注区域内的降水密度。在许多实施方式中，该步骤可以由降水量估算器50执行。降水密度可以是实际或定量的密度值(即，每体积的质量或对象之间的间隔)，或者可以是更通用或定性的密度指标，例如高密度、中密度或低密度。在一个实施方式中，可以使用降水密度映射表，该降水密度映射表将介电特性和范围映射至某些降水密度。在一个实施方式中，该降水密度映射表还可以考虑如在步骤250中确定的降水类型。在另一实施方式中，可以基于关注区域内检测到的对象的量以及关注区域的尺寸来确定降水密度。此外，在一些实施方式中，对象的尺寸(例如，雨滴或雪花尺寸)可以根据响应信息来确定并且用于确定降水密度。一旦确定了降水密度，可以将表示降水密度的一个或更多个值存储在雷达14或另一个VSM比如电子控制单元16的存储器中。然后方法200继续进行至步骤280。
在步骤280中，确定响应性车辆动作。在许多实施方式中，该步骤可以由电子控制单元16执行。在一个实施方式中，降水类型、降水厚度和/或降水密度可以从雷达14发送至电子控制单元16。然后，电子控制单元16可以识别或确定响应于检测到的降水而执行的特定车辆动作。在至少一些实施方式中，可以基于降水类型、降水厚度和/或降水密度来确定该响应性车辆动作。而且，在一些实施方式中，该响应性车辆动作可以是进一步基于特定关注区域和/或关注区域所对应的区域类型的。例如，当在车辆前方的空气中检测到雪时，电子控制单元16可以选择或启用挡风玻璃刮水器22。作为另一示例，当在挡风玻璃上检测到厚度大于或等于预定量的雪时，可以启用HVAC 20的HVAC功能以加热挡风玻璃从而使雪融化，并且在特定实施方式中，可以基于降水层厚度和/或降水密度来选择加热水平或加热量。然后，一旦雪的厚度下降到预定量以下，可以启用挡风玻璃刮水器22以从挡风玻璃上去除融化的雪。然后方法200继续进行至步骤290。
在步骤290中，执行响应性车辆动作。在一个实施方式中，电子控制单元16可以向VSM发送命令或指令，该命令或指令被识别用于执行响应性车辆动作。例如，在电子控制单元16确定启用挡风玻璃刮水器22的情况下，电子控制单元16可以经由通信总线向挡风玻璃刮水器22发送命令。然后，方法200在此时结束，或者可以返回循环以继续执行。
在一些实施方式中，可以多次迭代地执行方法200，其中，每次迭代对应于多个关注区域中的一个关注区域。在一个实施方式中，可以在执行方法200之前向雷达14通知一个或更多个关注区域，然后，可以针对一个或更多个关注区域执行方法200。例如，可以针对多个关注区域执行步骤230至270。在一个特定实施方式中，一旦针对多个关注区域执行步骤230至270，针对多个关注区域中的每个关注区域都可以基于步骤250、260和/或270中进行的确定来确定响应性车辆动作。
在一个实施方式中，可以基于一个或更多个车辆操作特性比如车辆的当前速度来选择关注区域。例如，电子控制单元16可以比如通过从车轮速度传感器接收车轮速度信息或者通过使用全球导航卫星系统(GNSS)信息(例如，全球定位系统(GPS)信息)来确定车辆10的速度。在特定实施方式中，当车辆速度增加时，关注区域可以被选择成距车辆前部较远。并且，在一个实施方式中，关注区域是车辆外部的区域并且不包括车辆的表面。
应当理解的是，前面的描述不是对本发明的限定，而是对本发明的一个或更多个优选的示例性实施方式的描述。本发明不限于本文中公开的特定实施方式，而是仅由所附权利要求限定。此外，前面的描述中包含的陈述涉及特定实施方式，并且不应被解释为是对本发明的范围的限制或对权利要求中使用的术语的限定，除非上文对术语或短语进行了明确定义。对于本领域技术人员而言，各种其他实施方式以及对所公开的实施方式的各种改变和修改将是明显的。例如，步骤的特定组合和顺序仅是一种可能性，因为本方法可以包括下述步骤组合：该步骤组合具有比本文示出的步骤更少、更多的步骤或具有与本文示出的步骤不同的步骤。所有这些其他实施方式、改变和修改意在落入所附权利要求的范围内。
如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“如”、“诸如”、“比如”和“类似”、以及动词“包括”、“具有”、“包括有”及其其他动词形式在与一个或更多个部件或其他项的列表一起使用时各自都被解释为是开放式的，这意味着该列表不应被视为排除其他的额外部件或项。其他术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非这些术语用于需要不同解释的上下文中。此外，术语“和/或”应被解释为是包含性的或。作为示例，短语“A、B和/或C”包括：“A”；“B”；“C”；“A和B”；“A和C”；“B和C”；以及“A、B和C”。

Claims (8)

1.一种使用降水雷达系统感测车辆附近降水状况的方法，所述降水雷达系统包括发射器、接收器和电子控制单元，所述方法包括：
从所述发射器发射雷达信号；
在所述接收器处接收反射的雷达信号；
根据关注区域的反射的雷达信号确定响应信息，其中，所述关注区域至少部分地由一范围限定，并且所述响应信息包括基于反射的雷达信号的相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者；以及
使用所述响应信息确定所述关注区域的降水状况，其中使用所述响应信息包括：确定所述关注区域的平均介电特性值，然后使用所述平均介电特性值确定所述关注区域的降水状况；并且确定所述降水状况包括：基于所述平均介电特性值与降水类型的映射关系，识别所述关注区域内包含的降水类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平均介电特性值是基于相位数据、幅度数据或者相位数据和幅度数据两者确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用步骤进一步包括：确定所述关注区域内的降水的降水密度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述使用步骤进一步包括：确定降水类型是否为固体，并且当确定降水类型为固体时，确定所述关注区域内的降水的降水厚度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述关注区域包括车辆的表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法进一步包括基于所述关注区域内的降水厚度、降水密度或者降水厚度和降水密度两者确定响应性车辆动作的步骤，并且其中，所述响应性车辆动作包括从所述车辆的表面去除降水的车辆动作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述车辆的表面为挡风玻璃，并且其中，所述响应性车辆动作包括启用挡风玻璃加热器、挡风玻璃除霜器、挡风玻璃刮水器或其组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述响应信息包括：基于频率对反射的雷达信号进行滤波以获得经频率滤波的反射的雷达信号，以及其中，确定所述响应信息包括：基于时间、范围或者时间和范围两者对所述关注区域的经频率滤波的反射的雷达信号进行滤波以获得所述关注区域的响应信息。
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