CN111624560B - 一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,所述方法为基于本车车速信息利用毫米波雷达对地面反射与环境绝对静止反射体的可检测距离,分别分析毫米波雷达正前方保险杠处有异物遮挡情况和无异物遮挡两种情况,统计两种情况下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测距离且小于雷达系统可检测距离的最大值的CFAR检测点数,依据该CFAR检测点数设置检测的阈值,并基于该阈值与实时遮挡检测过程中的实际CFAR检测目标点数进行对比的结果而确认的一种检测方法。本发明兼顾本车静止与运动两种状态下的遮挡检测,有效地实现了车载毫米波雷达的遮挡状况检测,同时,该方法对算力要求低,保证了车载毫米波雷达系统对环境的感知能力,且满足车载毫米波雷达应用的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是关于一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法。
背景技术
毫米波雷达具有定向性好、分辨率高、功率低等特点,尤其是调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)雷达,具有无测距盲区、易于实现小型化等优点,使其在汽车领域备受青睐,成为汽车对周围环境感知的重要器件之一。但是,车载毫米波雷达装车使用过程中,不可避免的会出现毫米波雷达正前方的车身被积雪、泥土或其他物体覆盖的情况,即表征为雷达被遮挡,这将导致雷达对目标的检测性能受损,严重遮挡时,甚至会导致雷达对目标的检测功能完全失效,使雷达系统无法继续为本车提供正确的环境感知信息与决策,存在行车危险。
发明内容
有鉴于此,本发明为解决上述技术问题,提供一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,所述方法为基于本车车速信息,利用毫米波雷达对地面反射与环境绝对静止反射体的可检测距离,分别分析毫米波雷达正前方保险杠处有异物遮挡情况和无异物遮挡两种情况,统计两种情况下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测距离且小于雷达系统可检测距离的最大值的CFAR检测点数,依据该CFAR检测点数设置检测的阈值,并基于该阈值与实时遮挡检测过程中的实际CFAR检测目标点数对比,从而确认结果的一种检测方法。
进一步的,所述检测方法的步骤包括:
步骤一,在毫米波雷达有异物遮挡的情况下,获取当前车速下毫米波雷达可检测到的最大距离值;
步骤二,获取所述当前车速下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测到的最大距离值且小于雷达系统可探测的最大距离值范围内的CFAR检测点数;
步骤三,在毫米波雷达无异物遮挡的情况下,重复步骤二,获取基于当前本车车速的另一CFAR检测点数;
步骤四,根据步骤二和步骤三得到的两个CFAR检测点数确定阈值;
步骤五,基于所述阈值确认结果,完成毫米波雷达遮挡状态的检测。
进一步的,所述步骤四中,阈值通过求取两个CFAR检测点数均值的方式确定,或者依据雷达系统对遮挡检测的灵敏性要求在两个CFAR检测点数范围内调整阈值。
进一步的,所述步骤五中基于阈值确认结果的方式如下:
获取实际场景中毫米波雷达检测到的CFAR检测目标点数;
将阈值与所述目标点数进行比较,当目标点数小于阈值时,确认结果为雷达被遮挡;当目标点数大于或等于阈值时,确认结果为雷达未被遮挡。
进一步的,所述实际场景中检测到的CFAR检测目标点数为雷达系统实时探测时获得的实际目标点数。
进一步的,所述实际目标点数的获取步骤如下:
雷达回波输入,并对时域回波信号做快速傅里叶变换;
统计当前车速下,大于所述可检测到的最大距离值且小于雷达系统最大探测距离的CFAR检测目标点数,将其设为实际CFAR检测目标点数。
进一步的,当确认结果为雷达被遮挡时,雷达系统自动输出所有遮挡结果并发出警报,实现遮挡报警功能。
进一步的,所述警报的表现形式为发出警报铃声或者在车内中控显示屏上显示。
进一步的,所述毫米波雷达为多个,并装载于汽车车身四周,所述毫米波雷达均与汽车车机电性连接。
进一步的,每当其中一个毫米波雷达检测出被遮挡,车机系统均会发出警报并将结果显示在中控显示屏上。
本发明相较于现有技术的有益效果是:
本发明的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,利用环境中总是存在的地面反射以及一定距离范围内的绝对静止反射体,通过CFAR检测,即使在目标物较少甚至没有目标物的环境中,也可以得到不同距离处的静止反射体和地面反射的输出结果,基于此,本发明通过获取雷达实时状态并输出结果,将该结果值与预设阈值进行对比判断,实现雷达的自诊断功能。
另外,本发明还兼顾了本车静止与运动两种状态下的遮挡检测,有效地实现了车载毫米波雷达的实时遮挡状况检测,同时,该方法对算力要求低,保证了车载毫米波雷达系统对环境的感知能力,且满足车载毫米波雷达应用的实时性。
附图说明
图1为本发明实施例中毫米波雷达遮挡状态检测的流程示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解,下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。
请参考图1,本发明一较佳实施例为。
一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,所述方法为基于本车车速信息,利用毫米波雷达对地面反射与环境绝对静止反射体的可检测距离,分别分析毫米波雷达正前方保险杠处有异物遮挡情况和无异物遮挡两种情况下,基于本车车速信息,分别统计两种情况下,大于所述可检测距离且小于雷达系统可检测距离的最大值的CFAR检测点数,依据该CFAR检测点数设置检测的阈值,并基于该阈值与实时遮挡检测过程中的实际CFAR检测目标点数对比,从而确认结果的一种检测方法。本发明通过两种状态所获取的CFAR检测点数,精确地确定检测的阈值,将该阈值与实际目标数进行对比判断,即可实现雷达的自诊断功能。方法简单、易实现且实用性强,通过收集数据并整合处理后与预设数据对比,即可实现检测功能,因此对算力的要求更低,保证了车载毫米波雷达系统对环境的感知能力,且满足车载毫米波雷达应用的实时性。
具体的说,从信号处理角度分析,由于毫米波雷达被覆盖后,电磁波传输受阻,导致电磁波仅可探测较近距离处存在的目标,而不可探测更远距离处的目标,而毫米波雷达被覆盖后的可探测目标距离界限,与毫米波雷达被覆盖的程度强相关。与此同时,由于环境中总是存在地面反射以及一定距离范围内的绝对静止反射体,如树木、墙体、路标、路沿等等,故毫米波雷达正常工作状态下,通过CFAR检测,即使在目标物较少甚至没有目标物的环境里,也可以得到不同距离处的静止反射体与地面反射的检测输出结果,特别地,通过提取本车车速,即使在本车运动状态下,仍然可以得到相应速度维度上的绝对静止反射体的检测输出结果。基于此,可以利用毫米波雷达对环境目标的CFAR检测结果作为有无遮挡检测算法的判断依据,从而判断雷达是否被遮挡。
需要说明的是,恒虚警率简称CFAR,是Constant False-Alarm Rate的缩写,在雷达信号检测中,当外界干扰强度变化时,雷达能自动调整其灵敏度,使雷达的虚警概率保持不变,这种特性称为恒虚警率特性,恒虚警率的获得方法有两种:参量法和非参量法。
上述车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法的步骤如下:
步骤一,汽车车机启动后,在毫米波雷达有异物遮挡的情况下,获取当前车速下,环境内绝对静止物体对应速度维度上毫米波雷达可检测到的最大距离值;此步骤是作为实验分析,通过分析有异物遮挡的情况,目的是为了获取相应的算法阈值。获取该雷达在被遮挡的状态下可检测到的最大距离值,将该最大距离值记为Rmax。具体的说,可以对雷达的发射信号数据和接收信号数据进行混频处理,得到混频信号,对该混频信号进行距离维傅里叶变换和多普勒维傅里叶变换,得到距离数据值和速度数据值。
步骤二,获取所述当前车速下,实现对环境内绝对静止物体对应速度维度的提取,获得该维度上大于所述可检测到的最大距离值(Rmax),且小于雷达系统可探测的最大距离值(Rend)的范围内的所有CFAR检测点数;并将该CFAR检测点数的数值记为Xthrd。需要注意的是,此时的车速与步骤一中的车速相同。通过CFAR检测的方式获取Xthrd的数值,可以减轻噪声或者其它干扰信号的误导,从而得到更为精确的静止反射体的信号数据,以保证雷达在检测过程中的准确性。
步骤三,在毫米波雷达无异物遮挡的情况下,重复步骤二,同样基于本车车速,统计在Rmax和Rend范围内的另一CFAR检测点数;此步骤下的毫米波雷达为已确定的未被遮挡状态下的雷达,可以通过在日常行驶中雷达系统的记录进行确定,或者通过相应的算法进行确定,并将此步骤下的CFAR检测点数记为Ythrd。
步骤四,根据步骤二和步骤三得到的两个CFAR检测点数确定阈值;根据Xthrd和Ythed的值确定最终阈值,并记为Zthrd。
步骤五,基于所述阈值确认结果,完成毫米波雷达遮挡状态的检测。通过将最终阈值与系统实际应用场景中的CFAR检测目标点数进行比对,从而确定结果并输出所有显示为被遮挡的结果。
在本实施例中,所述步骤四中的阈值是通过求取两个CFAR检测点数均值的方式确定,即通过求取Xthrd和Ythrd的均值进行确定,或者依据雷达系统对遮挡检测的灵敏性要求在两个CFAR检测点数范围内灵活调整阈值。
上述步骤五中基于阈值确认结果的实现方式如下:
获取实际场景中毫米波雷达检测到的CFAR检测目标点数;此处所确定的CFAR检测目标点数即为雷达系统实际应用时实时获取的实际目标点数,将其记为TargNum,此数值也为场景的实际目标数多少。通过将阈值与实际检测目标数,即Zthrd和TargNum的数值大小进行比较,当实际目标数小于阈值时,即TargNum<Zthrd,确认结果为雷达被遮挡;当实际目标数大于或等于预设阈值时, TargNum≥Zthrd,确认结果为雷达未被遮挡。
需要说明的是,Xthrd和Ythrd的值是阈值确定阶段的数值(算法开发阶段),最终确定的阈值即为Zthrd,如上所述,Zthrd的选取需要基于Xthrd与Ythrd,同时考虑算法灵敏度的策略要求。TargNum为实际应用场景中获取到的目标物数量,此时需要将其与已确定的阈值Zthrd对比,从而判断是否为遮挡,从而输出结论。
在本实施例中,CFAR实际检测目标数,即TargNum的数值获取步骤如下:
雷达回波输入,并对时域回波信号做快速傅里叶变换;
统计当前车速下,大于所述可检测到的最大距离值(Rmax)且小于雷达系统最大探测距离(Rend)的CFAR检测目标点数,将其设为实际目标数并记为TargNum。需要说明的是,此时的可检测到的最大距离值为上述步骤一中已确定的毫米波雷达在被遮挡状态可检测到的最大距离值,即为Rmax。
在本实施例中,最终结果的输出方式为,当确认结果为雷达被遮挡时,雷达系统自动输出所有遮挡结果并发出警报,实现遮挡报警功能。所述警报的表现形式为发出警报铃声或者在车内中控显示屏上显示。具体可以表现为,通过将雷达与汽车内的电器元件进行连接,譬如车内音响或者车内中控,当雷达发出警报时,音响发出警报音,可以是急促的有规律连续音,无规律的连续音,也可以是快速的间断音等等;作为另一种表现方式,在有中控显示屏的车内也可以直接通过中控显示的方式发出警报,或者是中控和响起警报音共同作用的方式。
在本实施例中,所述毫米波雷达为多个,并装载于汽车车身四周,所述毫米波雷达均与汽车车机电性连接。每当其中一个毫米波雷达检测出被遮挡,车机系统均会发出警报并将结果显示在中控显示屏上。具体可以将所有被遮挡并发出警报的雷达显示在中控上,并指出具体的被遮挡雷达的位置所在。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的,但是,熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此,所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。
Claims (9)
1.一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述方法为基于本车车速,利用毫米波雷达对环境绝对静止反射体的可检测距离,分别分析毫米波雷达正前方保险杠处有异物遮挡情况和无异物遮挡两种情况,统计两种情况下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测距离且小于雷达系统可检测距离的最大值的CFAR检测点数,依据该CFAR检测点数设置检测的阈值,并基于该阈值与实际CFAR检测目标点数对比,从而确认结果的一种检测方法;
所述检测方法的步骤包括:
步骤一,汽车车机启动后,在毫米波雷达有异物遮挡的情况下,获取当前车速下,环境内绝对静止物体对应速度维度上毫米波雷达可检测到的最大距离值,该最大距离值记为Rmax;
步骤二,获取所述当前车速下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测到的最大距离值Rmax且小于雷达系统可探测的最大距离值Rend范围内的CFAR检测点数;并将该CFAR检测点数的数值记为Xthrd;
步骤三,在毫米波雷达无异物遮挡的情况下,重复步骤二,获取基于当前本车车速,统计在最大距离值Rmax和最大距离值Rend范围内的另一CFAR检测点数Ythrd;
步骤四,根据步骤二和步骤三得到的两个CFAR检测点数确定阈值Zthrd;
步骤五,基于所述阈值Zthrd确认结果,完成毫米波雷达遮挡状态的检测,通过将最终阈值与系统实际应用场景中的CFAR检测目标点数进行比对,从而确定结果并输出所有显示为被遮挡的结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述步骤四中,阈值Zthrd通过求取两个CFAR检测点数均值的方式确定,或者依据雷达系统对遮挡检测的灵敏性要求在两个CFAR检测点数范围内调整阈值Zthrd。
3.根据权利要求2所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述步骤五中基于阈值Zthrd确认结果的方式如下:
获取实际场景中毫米波雷达检测到的CFAR检测目标点数;
将所述目标点数与阈值Zthrd进行比较,当目标点数小于阈值Zthrd时,确认结果为雷达被遮挡;当目标点数大于或等于阈值Zthrd时,确认结果为雷达未被遮挡。
4.根据权利要求3所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述实际场景中检测到的CFAR检测目标点数为雷达系统实时探测时获得的实际目标点数。
5.根据权利要求4所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述实际目标点数的获取步骤如下:
雷达回波输入,并对时域回波信号做快速傅里叶变换;
统计当前车速下,环境内绝对静止物体对应速度维度上,大于所述可检测到的最大距离值且小于雷达系统最大探测距离的CFAR检测目标点数,将其设为实际CFAR检测目标点数。
6.根据权利要求5所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,当确认结果为雷达被遮挡时,雷达系统自动输出所有遮挡结果并发出警报,实现遮挡报警功能。
7.根据权利要求6所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述警报的表现形式为发出警报铃声或者在车内中控显示屏上显示。
8.根据权利要求7所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,所述毫米波雷达为多个,并装载于汽车车身四周,所述毫米波雷达均与汽车车机电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于目标识别的车载毫米波雷达遮挡状态的检测方法,其特征在于,每当其中一个毫米波雷达检测出被遮挡,车机系统均会发出警报并将结果显示在中控显示屏上。
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GR01 | Patent grant | ||
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