CN111103586A - 雷达信号处理方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种雷达信号处理方法、装置及存储介质,应用于第一雷达,此方法包括:确定第一雷达的极化方向为第一角度,该第一雷达位于第一车辆;根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号;第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度;其中,第一角度和第二角度正交。本申请实施例可降低车载雷达之间的互干扰。
Description
技术领域
本申请实施例涉及雷达技术,尤其涉及一种雷达信号处理方法、装置及存储介质。
背景技术
在先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant Systems,ADAS)中,车载雷达作为一种重要的传感器,用于探测车辆周围的目标,例如,行人、车辆等。具体地:车载雷达的发射机产生电磁波,并通过天线定向辐射该电磁波;目标将被截取的电磁波向各方向散射,其中部分散射的电磁波(即目标回波信号)朝向车载雷达接收方向;车载雷达通过天线收集到该部分散射的电磁波,并反馈给车载雷达的接收机;接收机将该部分散射的电磁波进行放大等信号处理,即可获得目标检测信息。之后,车载雷达将目标检测信息作为输入,传输给无人驾驶相关处理模块,即可用于无人驾驶后续功能的实现。
在上述目标探测过程中,车载雷达对目标的探测是基于目标回波信号的(双程),而干扰车载雷达的干扰信号如果是直射传播到接收机的(单程)。该目标回波信号和干扰信号二者在路程上的差异造成的路径损耗差异,再加上反映目标散射特性的雷达截面积(Radar Cross Section,RCS)造成的目标反射能量的损失,会使得接收机收到的干扰信号远远大于目标回波信号。若要保证车载雷达的探测距离和探测精度,接收机处的信噪比需要保持在一定水平上。因此,如何使得接收机处的信噪比保持在一定水平上,显得至关重要。
另外,随着车载雷达渗透率的提升,车载雷达之间的互干扰越来越严重,接收机处的信噪比的降低将会极大降低车载雷达的检测概率,或提升车载雷达的虚警概率,对安全或舒适性造成不可忽视的影响。因此,需降低车载雷达之间的互干扰问题。
发明内容
本申请实施例提供一种雷达信号处理方法、装置及存储介质,以降低车载雷达之间的互干扰。
第一方面,本申请实施例提供一种雷达信号处理方法,应用于第一雷达。该雷达信号处理方法包括:确定第一雷达的极化方向为第一角度,第一雷达位于第一车辆;根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号。其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度;第一角度和第二角度正交。
可选地,第一角度为0度或者90度。与第一角度相对应,当第一角度为0度,第二角度为90度;或,当第一角度为90度,第二角度为0度。
上述实施例中,首先确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
一种可能的设计中,第一雷达与第二雷达的探测方向分别为第一车辆行驶方向的前向和后向。
进一步地,第一车辆还包括第三雷达和第四雷达,第三雷达和第四雷达的极化方向为第三角度。可选地,第三角度为45度或-45度。
可选地,第三雷达与第四雷达的探测方向分别为与第一车辆行驶方向正交的左向和右向。
另一种可能的设计中,第一雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向,第二雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向;或者,第一雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向,第二雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向。
在该可能的设计中,进一步地,所述确定第一雷达的极化方向为第一角度,可以包括:根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内被连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度或者第二角度。
可选地,在确定第一雷达的极化方向为第一角度之前,上述雷达信号处理方法还可以包括:配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,直到在预定时间内,连续接收到预定次数的第一信号。
该实施例首先配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,在预定时间内,接收到预定次数的第一信号时,确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
其中,上述根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度,可以通过以下两种可能的设计实现:
第一种设计中:确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内,被第二雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度。
第二种设计中:确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内,被第一雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第二角度。
在上述基础上,若第一车辆的行进方向发生改变,或者,第一车辆经过路口,确定第一雷达的极化方向为第一角度之后,该方法还可包括:确定第一雷达的极化方向切换为第二角度。对应地,将第二雷达的极化方向切换为第一角度。这里需要说明的是,第一雷达和第二雷达的极化方向的角度始终需要正交。
第二方面,本申请实施例提供一种装置,应用于第一雷达。该装置包括:处理模块和收发模块。其中,处理模块,用于确定第一雷达的极化方向为第一角度,第一雷达位于第一车辆;收发模块,用于根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号。第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度。其中,第一角度和第二角度正交。
可选地,第一角度为0度或者90度。与第一角度相对应,当第一角度为0度,第二角度为90度;或,当第一角度为90度,第二角度为0度。
上述实施例中,首先确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
一种可能的设计中,第一雷达与第二雷达的探测方向分别为第一车辆行驶方向的前向和后向。
进一步地,第一车辆还包括第三雷达和第四雷达,第三雷达和第四雷达的极化方向为第三角度。可选地,第三角度为45度或-45度。
可选地,第三雷达与第四雷达的探测方向分别为与第一车辆行驶方向正交的左向和右向。
另一种可能的设计中,第一雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向,第二雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向;或者,第一雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向,第二雷达的探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向。
在该可能的设计中,进一步地,所述处理模块可以具体用于:根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内被连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度或者第二角度。
可选地,所述处理模块还可以用于:在确定第一雷达的极化方向为第一角度之前,配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,直到在预定时间内,连续接收到预定次数的第一信号。
该实施例首先配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,在预定时间内,接收到预定次数的第一信号时,确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
其中,所述处理模块在用于根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度时,可以通过以下两种可能的设计实现:
第一种设计中:确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内,被第二雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度。
第二种设计中:确定第一雷达的极化方向为第一角度。其中,第一信号在预定时间内,被第一雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第二角度。
在确定第一雷达的极化方向为第一角度之后,若第一车辆的行进方向发生改变,或者,第一车辆经过路口,所述处理模块还可以用于:确定第一雷达的极化方向切换为第二角度。对应地,将第二雷达的极化方向切换为第一角度。
第三方面,本申请实施例提供一种装置,应用于第一雷达。该装置包括:存储器和处理器。其中,存储器上存储有可供处理器执行的计算机程序;当所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一所述的方法。
第四方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序包含至少一段代码,该至少一段代码可由处理器执行,以使得计算机实现如第一方面任一所述的方法。
第五方面,本申请实施例提供一种程序,该程序在被计算机执行时实现以上第一方面任一所述的方法。
其中,上述程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上,也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
可选地,上述处理器可以为芯片。
第六方面,本申请实施例提供一种计算机程序产品,包括程序指令,程序指令用于被执行以实现如上所述的任一项方法。
第七方面,本申请实施例提供了一种芯片,包括:处理模块与通信接口。该处理模块与通信接口配合以执行以上任一方法。
进一步地,该芯片还包括存储模块(如,存储器),存储模块用于存储指令,处理模块用于执行存储模块存储的指令,并且对存储模块中存储的指令的执行以实现上述第一方面中任一方法。
第八方面,本申请实施例提供了一种雷达,包括:发射天线、接收天线和处理器。该处理器、发射天线、接收天线配合以使得所述雷达实现如第一方面任一所述的方法。
可选地,该雷达还可以包括存储器,用于存储指令,处理器用于执行存储器存储的指令,并且对存储器中存储的指令的执行使得雷达实现如第一方面任一方法。
本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的装备有ADAS的车辆在城市道路行驶的示意图;
图2为车载雷达的局部坐标系的示意图;
图3为线极化波的电场分量的示意图;
图4为线极化波的电场分量及电场矢量的一示意图(一、三象限);
图5为线极化波的电场分量及电场矢量的另一示意图(二、四象限);
图6为本申请一实施例提供的雷达信号处理方法的流程图;
图7为本申请另一实施例提供的雷达信号处理方法的流程图;
图8示出同车道跟车场景下不同车载雷达之间的互干扰情况;
图9示出同向并排行驶场景下不同车载雷达之间的互干扰情况;
图10示出反向并排行驶场景下不同车载雷达之间的互干扰情况;
图11示出不同车道上,车侧雷达与车前/后雷达之间的互干扰情况;
图12示出双向多车道靠右行驶公路车载雷达之间的互干扰情况;
图13示出车辆启动时车载雷达的极化方向;
图14示出车辆行驶途中经过路口时车载雷达的极化方向改变情况;
图15示出车辆调头时车载雷达的极化方向改变情况;
图16为本申请一实施例提供的雷达信号处理装置的示意性框图;
图17为本申请另一实施例提供的雷达信号处理装置的示意性框图。
具体实施方式
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
本申请实施例可以应用于ADAS等涉及雷达信号的系统。图1为本申请一实施例提供的装备有ADAS的车辆在城市道路行驶的示意图。如图1所示,装备有ADAS的车辆可以通过车载雷达对车辆周围的机动车,非机动车,行人,建筑,树木和交通信号灯等物体进行探测,其中,非机动车包括但不限于自行车,机动车包括摩托车等。
另外,对图1中出现的缩写进行说明:
BSD,即盲点监测(Blind Spot Detection);
LCA,即并线辅助(Lane Change Assist);
ACC,即自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control);
CWS,即碰撞告警系统(Collision Warning System)。
标识有该些简写的扇形区域用于表示对应功能的有效范围。
如前所述,本申请实施例的目的在于降低车载雷达之间的互干扰问题,以使得接收机处的信噪比保持在一定水平上,从而保证车载雷达的探测距离和探测精度。而降低车载雷达之间的互干扰可通过多种技术手段实现,例如极化、时域、频域、空域、码域等方法。
其中,极化方法涉及电磁波和天线的极化特性。不论是毫米波雷达发射的毫米波(即毫米波雷发射的雷达信号),还是激光雷达发射的激光(即激光雷发射的雷达信号)都属于电磁波,区别只是各自的波长不同。平面电磁波的电场E和磁场H彼此垂直并且与平面电磁波传播的方向垂直。
为便于后文的描述,先建立所关注的车载雷达的局部坐标系(Local coordinatesystems,LCS),如图2所示。电磁波辐射方向,也就是雷达信号的传播方向,为z轴正方向,而电磁场的震荡则在xoy平面内进行。后文涉及的角度描述,没有特殊说明都是在车载雷达的局部坐标系下进行的。
电磁波的极化用于描述在电磁波传播过程中电场E/磁场H方向的变化。一般情况下,电场E、磁场H在等相位面上有两个分量,下面以电场E为例讨论。设电磁波沿z轴正方向传播。
其中,和分别是x轴正方向和y轴正方向上的单位矢量,和分别是电场矢量在x轴和y轴上的投影分量的大小。Exm和Eym分别是电场矢量在x轴和y轴上投影的最大幅度,和则分别是两个投影分量的相位,ω是电磁波传播的角频率,c是电磁波沿z轴传播的速度(光速)。
极化是指电场矢量的矢端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。若矢端轨迹是一条直线,称该电磁波为线极化波;若矢端轨迹是圆,称该电磁波为圆极化波;若矢端轨迹为椭圆,称该电磁波为椭圆极化波。本申请实施例只涉及线极化波,所以下面仅给出线极化波的详细描述。
线极化波:
其中,线极化波的电场分量如图3所示。
合成电磁波电场场强大小为:
则α是一个大于0的常数。
如图4所示,若Ex、Ey相位幅度都相同,则根据(1.3),(1.4)有Exm=Eym,α=45度时,称该线极化波为+45度线极化波。
合成电磁波电场场强大小为:
则α是一个小于0的常数。
如图5所示,若Ex、Ey相位差π,幅度相同,则根据(1.6),(1.7)有Exm=Eym,α=-45度时,称该线极化波为-45度线极化波。
基于以上电磁波极化的描述,下面给出天线极化的概念。天线的极化特性是以天线辐射的电磁波的极化特性来定义的。例如,如果天线辐射的电磁波是+45度线极化波,则称该天线为+45度线极化天线。通常可以用极化方向来描述线极化天线的极化特征,例如,+45度线极化天线即该天线的极化方向为+45度。
当收发线极化天线在传递电磁波时,会由于两者极化方向的差别而造成接收信号的功率的变化。一般的,对于接收电磁波的极化方向与接收天线极化方向相差角度为φ时,这种由于极化的不匹配造成的功率损失由极化损失因子(Polarization Loss Factor,PLF)描述:
Lpol=cos2φ (1.8)
则Prpl=Pr×Lpol=Pr×cos2φ,其中Pr是电磁波到达接收天线处的信号功率值,Prpl是接收天线考虑接收极化损失后的信号功率值。则,当φ=0度时,接收信号没有极化损失,当φ=90度时,接收信号会因为极化的正交而完全损失掉。所以合理配置车载雷达天线的极化方向可以起到消除车载雷达之间互干扰的作用。
现有利用电磁波和天线的极化特性来解决车载雷达间互干扰问题的技术方案是使所有车辆的所有车载雷达的收发天线都使用+45度线极化天线。这种技术使得车载雷达的设计单一,无法适应更灵活的场景。因此,需要提供一种更加灵活的设计方式,以实现降低车载雷达之间的互干扰。
基于上述,本申请实施例提供一种雷达信号处理方法、装置及存储介质,可有效降低典型无人驾驶场景下,同向同车道行驶的车辆之间、同向不同车道行驶的车辆之间和对向不同车道行驶的车辆之间,雷达信号的互相干扰。
图6为本申请一实施例提供的雷达信号处理方法的流程图。如图6所示,本申请实施例提供一种雷达信号处理方法,该方法可以由雷达信号处理装置执行。该雷达信号处理装置可以通过软件和/或硬件的方式实现。示例性地,该雷达信号处理装置可以为用于接收或发射雷达信号的实体,例如,车载雷达;或者,该雷达信号处理装置可以为用于控制至少一个车载雷达进行信号收发的控制模块。这里,以第一雷达作为雷达信号处理装置为例进行说明。
如图6所示,该雷达信号处理方法包括以下步骤:
S601、确定第一雷达的极化方向为第一角度。
其中,该第一雷达位于第一车辆。可选的,第一雷达可以为第一车辆上探测任意方向的雷达。另外,第一雷达的数量可以为1个或多个。其中,所述多个包括两个或两个以上。
第一雷达上设置有线极化天线,该线极化天线具有极化方向。对于该步骤,可以理解,第一雷达确定其极化方向为第一角度。可选的,所述第一雷达的极化方向可以被预先配置为第一角度。所述预先配置包含两种可能的实现方式:
第一种实现方式:所述第一雷达被设计为仅支持极化方向为第一角度。即第一雷达出厂设置的极化方向为第一角度。这种第一雷达无法实现其他角度的极化方向。本申请实施例中,该第一雷达可以根据实际的车辆设计和/或交通规划/法律法规的相关规定被安装在车辆的相应位置以在行驶过程中进行相应方向的探测。
第二种实现方式:所述第一雷达被设计为可以支持极化方向为多种角度。根据本申请实施例的阐述,该第一雷达可以被安装在车辆的任意位置,进而根据其被设计在车辆行驶过程中需要探测的方向而配置或设置该第一雷达的极化方向为第一角度。进一步可选的,若所述雷达的探测方向需要改变,则可以重新配置或设置所述第一雷达的极化方向。这种设计,可以使得雷达的使用更加灵活,应用的场景也更加广泛。这里需要说明的是,根据所述第一雷达的设计以及具体场景的需求,所述第一雷达的极化方向可以发生改变。本申请实施例对此不做具体限定,但是本申请该实施例中确定所述第一雷达的极化方向为第一角度,是对于相应的探测方向的配置,一般不会发生改变。尤其是在所述第一车辆的行驶过程中,所述第一雷达的极化方向不会改变。
一种可选的设计中,第一角度可以为0度或者90度。
S602、根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号。
其中,第一雷达的天线可发射/接收雷达信号,且,所述第一雷达进行雷达信号收发时所采用的极化方向相同。
进一步,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度。其中,第一角度和第二角度正交,即第一角度和第二角度的角度差为90度。
一种可能的实现中,第一雷达的探测方向为第一车辆行驶方向的前向,则第二雷达的探测方向为第一车辆的后向。
又一种可能的实现中,第一雷达的探测方向为第一车辆行驶方向的后向,则第二雷达的探测方向为第一车辆的前向。
这里需要说明的是,第一角度和第二角度正交,是指极化方向的角度正交。具体的,第一雷达在发射/接收雷达信号时的第一角度与第二雷达在发射/接收雷达信号时的第二角度正交。例如,当第一角度为0度时,第二角度为90度;或者,当第一角度为90度时,第二角度为0度,等等。
仍参考图1,设定位于中间车道的车辆10和车辆20均可以作为第一车辆。其中,车辆10的前向设置有第一雷达,第一雷达的探测方向为车辆10的前向,第一雷达的极化方向为第一角度;该车辆10的后向设置有第二雷达,第二雷达的探测方向为车辆10的后向,第二雷达极化方向为第二角度,第一角度与第二角度正交。
与车辆10相同,车辆20的前向设置有第一雷达,第一雷达的探测方向为车辆20的前向,第一雷达的极化方向为第一角度;该车辆20的后向设置有第二雷达,第二雷达的探测方向为车辆20的后向,第二雷达极化方向为第二角度,第一角度与第二角度正交。
对于车辆10而言,车辆20位于车辆10的后侧,车辆20的前向设置的第一雷达的极化方向,与车辆10的后向设置的第二雷达的极化方向正交,因此,车辆10的第二雷达与车辆20的第一雷达二者互不干扰。
上述示例以第一雷达探测第一车辆的前向和第二雷达探测第一车辆的后向为例,说明同向同车道行驶的车辆之间雷达信号的互不干扰。
本申请实施例,首先确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
在上述实施例的基础上,进一步地,第一车辆还可以包括第三雷达和第四雷达。其中,第三雷达和第四雷达的极化方向为第三角度。可选的,第三角度为45度或-45度。
一种可选的设计中,第三雷达与第四雷达的探测方向分别为与第一车辆行驶方向正交的左向和右向。采用这种设计,可以避免同向不同车道行驶的车辆之间,和,对向不同车道行驶的车辆之间的雷达信号相互之间的干扰。关于雷达信号的互不干扰的描述,与上述示例类似,此处不再赘述。该情况下,当第一雷达与第二雷达的探测方向分别为第一车辆行驶方向的前向和后向时,第一车辆的前后左右分别设置有第一雷达、第二雷达、第三雷达和第四雷达,从而实现第一车辆对其行驶方向的前向、后向、与第一车辆行驶方向正交的左向和右向的其它车辆的探测。
在本申请该实施例中,车载雷达用于道路行驶中的信号探测,对于任何车辆来说,用于探测同一方向的车载雷达的极化方向是一致的,这里的同一方向是对于车辆行驶方向来说,用于探测前向、后向、左向或者右向。例如,对于所有车辆,用于前向探测的雷达的极化方向是统一的,例如0度,又如90度;和/或,用于后向探测的雷达的极化方向是统一的,例如90度,又如0度。进一步,用于左向和右向探测的雷达的极化方向相同,且对于所有车辆都是一致的,例如,均为45度;又如,均为-45度。
图7为本申请另一实施例提供的雷达信号处理方法的流程图。与图6所对应的实施例不同的是,图6所对应的实施例中,所述第一雷达的极化方向在行驶过程中不会改变,是一种预先配置。而该实施例中所述第一雷达的极化方向在行驶过程中是可以改变的,是在行驶过程中动态改变的。可选的,所述第一雷达可以被配置一个初始的极化方向,作为初始启动时的参考。
如图7所示,该雷达信号处理方法可以包括:
S701、配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,直到在预定时间内,接收到预定次数的第一信号。
其中,第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,是指:以一定时间间隔为周期,第一个周期内,第一雷达以极化方向为第一角度发射雷达信号;第二个周期内,第一雷达以极化方向为第二角度发射雷达信号;第三个周期内,第一雷达以极化方向为第一角度发射雷达信号;第四个周期内,第一雷达以极化方向为第二角度发射雷达信号;以此类推。
第一信号在预定时间内被连续接收到的次数不小于预定次数。该实施例中,预设时间和预设次数可以为标准和/或交通规划/法规规定的;或者,预设时间和预设次数也可以实际需求进行设置,具体视实际情况而定。
一种可选的设计中,该步骤可以理解为第一车辆在启动后的初始化配置。
另一种可能的设计中,第一车辆位于停车场等场所中行驶时,配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号。
又一种可能的设计中,当第一车辆在非正规道路时,配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号。
当在预定时间内,接收到预定次数的第一信号时,通过S702和S703进行雷达信号的处理。
步骤702、根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度。
例如,第一雷达的探测方向为与第一车辆的行驶方向正交的左向,若第一雷达连续接收到极化方向为0度的第一信号,则第一雷达的极化方向是90度;可选的,第二雷达的极化方向为0度。其中,所述第二雷达的探测方向为与所述第一车辆的行驶方向正交的右向。可选的,所述第一雷达和第二雷达的探测方向可以互换。
又如,第二雷达连续接收到极化方向为90度的第一信号,则第一雷达的极化方向是90度;可选的,第二雷达的极化方向为0度。
步骤703、根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号。
其中,第一雷达的天线可发射/接收雷达信号,且,所述第一雷达进行雷达信号收发时所采用的极化方向相同。
对于第一雷达在预定时间内接收到第一信号的次数,可包括以下几种情况:
一、在预定时间内,连续接收到第一信号的次数少于预定次数。该情况下,配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号。
二、在预定时间内,连续接收到第一信号的次数等于或多于预定次数。此时,确定第一雷达的极化方向为第一角度,并根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号。
其中,所述连续接收是指,在一段时间内仅接收到某一固定角度的电磁波。例如,在一段时间内多次接收到极化方向为0度的第一信号,此期间,没有接收到其它任意极化方向(例如90度)的信号。
本申请实施例,首先配置第一雷达以极化方向为第一角度和第二角度交替发射雷达信号,在预定时间内,接收到预定次数的第一信号时,确定第一雷达的极化方向为第一角度,之后,根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号,其中,第一雷达与位于第一车辆的第二雷达的探测方向相反,第二雷达的极化方向为第二角度,第一角度和第二角度正交。由于第一角度和第二角度正交,因此,可有效降低车载雷达之间的互干扰。
一种可选的设计中,根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度,可以包括以下两种可能的实现:
一种可选的设计中,根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度,可以包括:确定第一雷达的极化方向为第一角度,其中,第一信号在预定时间内,被第二雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度。
这里根据第一信号的确定可以是由类似中央控制器来确定并通知给所述第一雷达,所述“根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度”对于所述第一雷达来说是间接的。技术上,第一雷达确定第一雷达的极化方向为第一角度,所述第一信号在预定时间内被第二雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第一角度。
另一种可选的设计中,根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度,可以包括:确定第一雷达的极化方向为第一角度,其中,第一信号在预定时间内,被第一雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第二角度。
这里根据第一信号的确定可以是由类似中央控制器来确定并通知给所述第一雷达,所述“根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为第一角度”对于所述第一雷达来说是间接的。技术上,第一雷达确定第一雷达的极化方向为第一角度,所述第一信号在预定时间内被第一雷达连续接收到的次数不小于预定次数,第一信号的极化方向为第二角度。
进一步地,若第一车辆的行进方向发生改变,或者,第一车辆经过路口,此时,在所述确定第一雷达的极化方向为第一角度之后,该雷达信号处理方法还可以包括:确定第一雷达的极化方向切换为第二角度,之后,第一雷达基于第二角度,发射雷达信号。对应地,将第二雷达的极化方向切换为第一角度,之后,第二雷达基于第一角度,发射雷达信号。
其中,第一车辆的行进方向发生改变可以发生在第一车辆进入正规道路时,或者,第一车辆位于正规车道。
路口,即道路汇合的地方。可选的,该道路仅为车行道。或者,该道路可以包含车行道和人行道。路口可以具体为十字路口,T型路口,环岛等。
还需说明的是,本申请任一实施例中提及的第一雷达、第二雷达、第三雷达和第四雷达,均为车载雷达。车载雷达可以包括以下雷达中的至少一个:车侧雷达、车前向雷达和车后向雷达,车侧雷达包括左侧雷达和右侧雷达。
接下来,通过具体实例解释上述雷达信号处理方法,但不作为对保护范围的限定。
实例一
该实例中,道路以双向多车道公路为例,探测方向为第一车辆行驶方向的前向的第一雷达,其收发天线使用0度线极化天线;探测方向为第一车辆行驶方向的后向的第二雷达,其收发天线使用90度线极化天线。这样,在图8所示的同车道跟车场景下,圆圈黑点表示电磁波垂直地面振荡,即90度线极化,竖线表示电磁波平行地面振荡,即0度线极化,虚线框表示关注的两个互相干扰的雷达。可见,干扰雷达信号的极化方向与第一车辆的收发天线的极化方向角度差φ为90度,可以最小化互干扰。
探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向的第三雷达的收发天线,和探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向的第四雷达的收发天线,都配置为+45度线极化或-45度线极化。例如,第三雷达的收发天线和第四雷达的收发天线都配置成+45度线极化时,如图9所示,同向并排行驶的两车辆之间,圆圈黑点加虚线表示电磁波在垂直地面并与虚线平行的平面上振荡,圆圈黑点表示线极化波振荡“翘起”的方向,干扰雷达信号的极化方向与第一车辆的收发天线的极化方向角度差φ为90度,可以最小化互干扰。
同理,反向并排行驶的两车辆之间如图10所示,干扰雷达信号的极化方向与第一车辆的收发天线的极化方向角度差φ为90度,可以最小化互干扰。
另外,对于不同车道上,车侧雷达与车前向雷达或车后向雷达之间的互干扰如图11所示,在本方案下可以使得:干扰雷达信号的极化方向与第一车辆的收发天线的极化方向角度差φ为45度,从而提供3dB的极化干扰消除效果。
根据上述雷达信号处理方法,在双向多车道靠右行驶公路场景下,可以达到图12所示的效果,前后车辆和左右并排车辆之间,都可以消除互干扰。同理,在靠左行驶的公路场景下,也能达到相同的效果。
综上,通过实例一可知,本申请实施例提供的雷达信号处理方法可以使在典型无人驾驶场景下的车辆通过合理配置车载雷达的极化方向后,不进行显式的信息协作即可通过极化方向降低车载雷达之间的互干扰。
另外,补充说明的是,在本申请任一实施例中,探测方向与雷达在车辆上的位置无关,为阐述方便,可以用车前向雷达表示探测方向为车辆行驶方向的前向的雷达,车后向雷达表示探测方向为车辆行驶方向的后向的雷达,车左向雷达表示探测方向为与车辆行驶方向正交的左向的雷达,车右向雷达表示探测方向为与车辆行驶方向正交的右向的雷达。
实例二
本例中,道路以右侧行驶城市道路为例,探测方向为与第一车辆行驶方向正交的左向的第一雷达,其收发天线使用0度线极化天线;探测方向为与第一车辆行驶方向正交的右向的第二雷达,其收发天线使用90度线极化天线;探测方向为第一车辆行驶方向的前向第三雷达,其极化方向为45度或-45度;探测方向为第一车辆行驶方向的后向的第四雷达,其极化方向为45度或-45度。其中,第三雷达和第四雷达的极化方向相同。在启动第一车辆时,配置第一雷达以极化方向为0度和90度交替发射雷达信号,配置第二雷达以极化方向为90度和0度交替发射雷达信号。
第一车辆在行驶过程中探测周围同向行驶车辆的车载雷达的极化方向。如果在配置的预设时间内,第一雷达连续接收到预设次数的第一信号(第一信号的极化方向例如为0度),则根据第一信号,确定第一雷达的极化方向为90度,确定第二雷达的极化方向为0度。
如图13所示,车辆2使用车左向雷达接收天线,探测同方向行驶车辆(车辆1)的车右向雷达的极化方向,调整车辆2的车左向雷达的极化方向:当接收信号达到最大时,说明探测到车辆1的车右向雷达的极化方向。同理,车辆4使用车左向雷达接收天线,探测同方向行驶车辆(车辆3)的车右向雷达的极化方向。从而,使得车辆2的的车左向雷达与车辆1的的车左向雷达的极化方向一致,车辆4的车左向雷达与车辆3的的车左向雷达的极化方向一致。
车辆行驶途中,只要沿着车道线行驶,包括车道内行驶和并线切换车道行驶,则保持车载雷达的极化方向不变。当车辆行驶途中经过路口(十字路口、T型路口,环岛等),则改变车左向雷达和车右向雷达极化方向。如图14所示,车辆经过路口,路径11直行通过路口,路径12右转经过路口,路径13左转经过路口,车左向雷达和车右向雷达的极化方向改变。
车辆行驶途中,如图15所示,车辆调头,则改变车左向雷达和车右向雷达的极化方向。
以上实施例以右侧行驶为例说明,左侧行驶时类似,此处不再赘述。
通过实例二可知,本申请实施例提供的雷达信号处理方法可以使在无人驾驶场景下的车辆根据车辆不同的行驶行为来调整车辆雷达的极化方向,不进行显式的信息协作即可通过极化方向降低车载雷达之间的互干扰。
上文中详细描述了本申请实施例提供的雷达信号处理方法,下面将描述本申请实施例提供的雷达信号处理装置。
在一个示例中,图16为本申请一实施例提供的雷达信号处理装置的示意性框图。本申请实施例的雷达信号处理装置1400可以是上述方法实施例中的第一雷达,也可以是第一雷达内的一个或多个芯片。雷达信号处理装置1400可以用于执行上述方法实施例中的第一雷达的部分或全部功能。该雷达信号处理装置1400可以包括处理模块1410和收发模块1420,可选的,该雷达信号处理装置1400还可以包括存储模块1430。
例如,该处理模块1410,可以用于执行前述方法实施例中的“确定第一雷达的极化方向为第一角度”的步骤。该收发模块1420,可以用于执行前述方法实施例中的“根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号”的步骤。
可以替换的,雷达信号处理装置1400也可配置成通用处理系统,例如通称为芯片,该处理模块1410可以包括:提供处理功能的一个或多个处理器;所述收发模块1420例如可以是输入/输出接口、管脚或电路等,输入/输出接口可用于负责此芯片系统与外界的信息交互,例如,此输入/输出接口可将处理模块1410得到的匹配结果输出给此芯片外的其他模块进行处理。该处理模块1410可执行存储模块1430中存储的计算机执行指令以实现上述方法实施例中第一雷达的功能。在一个示例中,雷达信号处理装置1400中可选的包括的存储模块1430可以为芯片内的存储单元,如寄存器、缓存等,所述存储模块1430还可以是所述UE内的位于芯片外部的存储单元,如只读存储器(read-only memory,ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备,随机存取存储器(random access memory,RAM)等。
在另一个示例中,图17为本申请另一实施例提供的雷达信号处理装置的示意性框图。本申请实施例的雷达信号处理装置1500可以是上述方法实施例中的第一雷达,雷达信号处理装置1500可以用于执行上述方法实施例中的第一雷达的部分或全部功能。该雷达信号处理装置1500可以包括:处理器1510,基带电路1530,射频电路1540以及天线1550,可选的,该雷达信号处理装置1500还可以包括存储器1520。可选的,雷达信号处理装置1500的各个组件通过总线1560耦合在一起,其中总线系统1560除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见,在图中将各种总线都标为总线系统1560。
处理器1510可用于实现对第一雷达的控制,用于执行上述实施例中由第一雷达进行的处理,可以执行上述方法实施例中涉及第一雷达的处理过程和/或用于本申请所描述的技术的其他过程,还可以运行操作系统,负责管理总线以及可以执行存储在存储器中的程序或指令。
基带电路1530、射频电路1540以及天线1550可以用于支持第一雷达和上述实施例中涉及的其他雷达之间收发信息,以支持第一雷达与其它雷达之间进行无线通信。
存储器1520可以用于存储发送端的程序代码和数据,存储器1520可以是图16中的存储模块1430。可以理解的,基带电路1530、射频电路1540以及天线1550还可以用于支持第一雷达与其它实体进行通信,例如,用于支持第一雷达与其它雷达进行通信。图17中存储器1520被示为与处理器1510分离,然而,本领域技术人员很容易明白,存储器1520或其任意部分可位于雷达信号处理装置1500之外。举例来说,存储器1520可以包括传输线、和/或与无线节点分离开的计算机制品,这些介质均可以由处理器1510通过总线接口1560来访问。可替换地,存储器1520或其任意部分可以集成到处理器1510中,例如,可以是高速缓存和/或通用寄存器。
可以理解的是,图17仅仅示出了第一雷达的简化设计。例如,在实际应用中,第一雷达可以包含任意数量的发射器,接收器,处理器,存储器等,而所有可以实现本申请的第一雷达都在本申请的保护范围之内。
一种可能的实现方式中,雷达信号处理装置也可以使用下述来实现:一个或多个现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)、可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)、控制器、状态机、门逻辑、分立硬件部件、任何其它适合的电路、或者能够执行本申请通篇所描述的各种功能的电路的任意组合。
上述雷达信号处理装置1500中涉及的处理器可以是通用处理器,例如通用中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)、微处理器等,也可以是特定应用集成电路(application-specific integrated circBIt,ASIC),或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。控制器/处理器也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,DSP和微处理器的组合等等。处理器通常是基于存储器内存储的程序指令来执行逻辑和算术运算。
上述雷达信号处理装置1500中涉及的存储器还可以保存有操作系统和其他应用程序。具体地,程序可以包括程序代码,程序代码包括计算机操作指令。更具体的,上述存储器可以是只读存储器(read-only memory,ROM)、可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备、随机存取存储器(random access memory,RAM)、可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备、磁盘存储器等等。存储器可以是上述存储类型的组合。并且上述计算机可读存储介质/存储器可以在处理器中,还可以在处理器的外部,或在包括处理器或处理电路的多个实体上分布。上述计算机可读存储介质/存储器可以具体体现在计算机程序产品中。举例而言,计算机程序产品可以包括封装材料中的计算机可读介质。
本申请实施例还提供一种雷达,该雷达包括收发天线和处理器。可选地,该雷达还可以包括存储器。进一步地,收发天线可包括接收天线和发射天线。其中,接收天线和发射天线可以是独立设置的,也可以集成为收发天线,执行相应的接收和发射功能。
存储器可以用于存储雷达的程序代码和数据,存储器可以是图16中的存储模块1430。处理器可以用于执行存储器中存储的程序代码以实现上述方法实施例中的步骤。例如,该处理器,可以用于执行前述方法实施例中的“确定第一雷达的极化方向为第一角度”的步骤;该收发器,可以用于执行前述方法实施例中的“根据第一雷达的极化方向,发射雷达信号”的步骤。
可选地,该雷达可以为上述实施例中提及的任一雷达。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序包含至少一段代码,至少一段代码可由计算机执行,以控制计算机执行如上任一实施例所述的方法。
本申请实施例还提供了一种芯片,包括:处理模块与通信接口。处理模块能执行上述任一方法实施例中方法流程。进一步地,该芯片还可以包括存储模块(如,存储器),存储模块用于存储指令,处理模块用于执行存储模块存储的指令,并且对存储模块中存储的指令的执行使得处理模块执行上述任一方法实施例中方法流程。
本申请实施例提供一种程序或包括程序指令的一种计算机程序产品,该程序指令在被处理器执行时,将会使该处理器实现上述任一方法实施例中的方法流程。
其中,上述程序指令可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上,也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
可选地,上述处理器可以为芯片。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
Claims (24)
1.一种雷达信号处理方法,应用于第一雷达,其特征在于,所述方法包括:
确定所述第一雷达的极化方向为第一角度,所述第一雷达位于第一车辆;
根据所述第一雷达的极化方向,发射雷达信号;
所述第一雷达与位于所述第一车辆的第二雷达的探测方向相反,所述第二雷达的极化方向为第二角度;
其中,所述第一角度和所述第二角度正交。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述第一雷达与所述第二雷达的探测方向分别为所述第一车辆行驶方向的前向和后向。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:
所述第一车辆还包括第三雷达和第四雷达,所述第三雷达和所述第四雷达的极化方向为第三角度。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述第三雷达与所述第四雷达的探测方向分别为与所述第一车辆行驶方向正交的左向和右向。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述第一雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的左向,所述第二雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的右向;或者
所述第一雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的右向,所述第二雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的左向。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述确定第一雷达的极化方向为第一角度,包括:
根据第一信号,确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度;
其中,所述第一信号在预定时间内被连续接收到的次数不小于预定次数,所述第一信号的极化方向为第一角度或者第二角度。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述确定所述第一雷达的极化方向为第一角度之前,所述方法还包括:
配置所述第一雷达以极化方向为所述第一角度和所述第二角度交替发射雷达信号,直到在所述预定时间内,连续接收到所述预定次数的第一信号。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一信号,确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度,包括:
确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度,其中,所述第一信号在所述预定时间内,被所述第二雷达连续接收到的次数不小于所述预定次数,所述第一信号的极化方向为第一角度;或者
确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度,其中,所述第一信号在所述预定时间内,被所述第一雷达连续接收到的次数不小于所述预定次数,所述第一信号的极化方向为第二角度。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法,其特征在于:
若所述第一车辆的行进方向发生改变,或者,所述第一车辆经过路口,所述确定所述第一雷达的极化方向为第一角度之后,所述方法还包括:确定所述第一雷达的极化方向切换为第二角度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法,其特征在于:
所述第一角度为0度或者90度。
11.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于:
所述第三角度为45度或-45度。
12.一种装置,应用于第一雷达,其特征在于,包括:
处理模块,用于确定所述第一雷达的极化方向为第一角度,所述第一雷达位于第一车辆;
收发模块,用于根据所述第一雷达的极化方向,发射雷达信号;
所述第一雷达与位于所述第一车辆的第二雷达的探测方向相反,所述第二雷达的极化方向为第二角度;
其中,所述第一角度和所述第二角度正交。
13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于:
所述第一雷达与所述第二雷达的探测方向分别为所述第一车辆行驶方向的前向和后向。
14.根据权利要求12或13所述的装置,其特征在于:
所述第一车辆还包括第三雷达和第四雷达,所述第三雷达和所述第四雷达的极化方向为第三角度。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于:
所述第三雷达与所述第四雷达的探测方向分别为与所述第一车辆行驶方向正交的左向和右向。
16.根据权利要求12所述的装置,其特征在于:
所述第一雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的左向,所述第二雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的右向;或者
所述第一雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的右向,所述第二雷达的探测方向为与所述第一车辆行驶方向正交的左向。
17.根据权利要求16所述的装置,其特征在于,所述处理模块具体用于:
根据第一信号,确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度;
其中,所述第一信号在预定时间内被连续接收到的次数不小于预定次数,所述第一信号的极化方向为第一角度或者第二角度。
18.根据权利要求17所述的装置,其特征在于,所述处理模块还用于:
在所述确定所述第一雷达的极化方向为第一角度之前,配置所述第一雷达以极化方向为所述第一角度和所述第二角度交替发射雷达信号,直到在所述预定时间内,连续接收到所述预定次数的第一信号。
19.根据权利要求17或18所述的装置,其特征在于,所述处理模块在用于根据所述第一信号,确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度时,具体用于:
确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度,其中,所述第一信号在所述预定时间内,被所述第二雷达连续接收到的次数不小于所述预定次数,所述第一信号的极化方向为第一角度;或者
确定所述第一雷达的极化方向为所述第一角度,其中,所述第一信号在所述预定时间内,被所述第一雷达连续接收到的次数不小于所述预定次数,所述第一信号的极化方向为第二角度。
20.根据权利要求16-19任一项所述的装置,其特征在于:
若所述第一车辆的行进方向发生改变,或者,所述第一车辆经过路口,所述处理模块还用于:
确定所述第一雷达的极化方向为第一角度之后,确定所述第一雷达的极化方向切换为第二角度。
21.根据权利要求12-20任一项所述的装置,其特征在于:
所述第一角度为0度或者90度。
22.根据权利要求14或15所述的装置,其特征在于:
所述第三角度为45度或-45度。
23.一种装置,应用于第一雷达,其特征在于,包括:
存储器和处理器;其中,所述存储器上存储有可供所述处理器执行的计算机程序;
当所述处理器读取并执行所述计算机程序时,使得所述处理器执行如权利要求1-11任一项所述的方法。
24.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包含至少一段代码,所述至少一段代码可由处理器执行,实现如权利要求1-11任一所述的方法。
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