CN111708022B - 毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及毫米波雷达领域，本发明旨在解决现有的毫米波雷达的扫描区域边界的确定方法存在效率低和准确度差的问题，提出一种毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法及装置，方法包括：对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；初始化第一统计区域和第二统计区域，通过第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定毫米波雷达的扫描区域边界。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波雷达领域，具体来说涉及一种毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法及装置。
背景技术
随着毫米波雷达技术的逐渐成熟，低成本的毫米波雷达方案促进了车规级、工业级毫米波雷达的大量应用，作为毫米波雷达的主要应用功能之一的目标跟踪与计数，在诸如机场、会议室、走廊、特定保密场所等诸多场景中具有广泛的应用前景，在此应用场景中一个基本的要求就是提前需要提供毫米波雷达能够监测的区域范围，以便于进行目标跟踪与统计。
传统的方法中边界参数主要由使用者手动设置，但是针对自动化、规模化的应用场景，对每个毫米波雷达都手动设置边界参数，存在效率低，准确度差。
发明内容
本发明旨在解决现有的毫米波雷达的扫描区域边界的确定方法存在效率低和准确度差的问题，提出一种毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法及装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，包括以下步骤：
步骤1.毫米波雷达对待测空间发射电磁波信号，对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
步骤2.根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
步骤3.分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
进一步的，步骤1中，所述对反射回来的信号进行信号处理包括：
对反射回来的信号进行傅里叶变换，在距离维度上根据恒虚警率算法提取目标的距离；
根据所述目标的距离，在多普勒维度上根据恒虚警率算法提取目标的角度；
根据目标的距离和角度，结合毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率，得到待测空间的静态点云的坐标。
进一步的，步骤1中，所述确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标的方法包括：
确定静态点云的坐标中的最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标，根据所述最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标。
进一步的，所述第一统计区域的长等于所述最小区域的长，第一统计区域的宽等于所述毫米波雷达的距离分辨率的三倍。
进一步的，所述第二统计区域的长等于所述毫米波雷达的角度分辨率的三倍，第二统计区域的宽等于所述最小区域的宽。
进一步的，对于所述第一统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到横坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优；
对于所述第二统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到纵坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优。
进一步的，对于所述第一统计区域而言，若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的角度分辨率映射到横坐标的距离，则连续性的值加一，对于所述第二统计区域而言，若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的距离分辨率映射到纵坐标的距离，则连续性的值加一，连续性的值最大值时，表示静态点云的连续性最优。
进一步的，步骤3中，所述根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界的方法包括：
从上边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的上边界；
从下边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的下边界；
从左边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的左边界；
从右边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的右边界。
进一步的，所述对反射回来的信号进行信号处理还包括：
根据波束形成算法计算静态点云的参数，所述静态点云的参数至少包括静态点云的信噪比。
本发明还提出一种毫米波雷达的扫描区域边界的计算装置，包括：
信号处理单元，用于对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
初始化单元，用于根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
分析单元，用于分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
本发明的有益效果是：本发明所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法及装置，在毫米波雷达开机后即可实现其扫描边界的计算，提高了确定毫米波雷达扫描边界的效率及准确性，并且其计算速度快，自动化能力强，能够适应复杂场景。
附图说明
图1为本发明实施例所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，包括以下步骤：步骤1.毫米波雷达对待测空间发射电磁波信号，对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；步骤2.根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；步骤3.分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
具体而言，通过对毫米波雷达的回波信号进行信号处理，计算出待测区域的静态点云，利用静态点云的分布，通过对静态点云的初步分析，并结合毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率，分别得到上方和下方以及左右两侧的统计区域，对统计区域的静态点云进行点云跨度与点云连续性分析，由于静态点云的分布通常是在扫描区域边界的静态点云数量较多，连续性较好，因而确定出跨度与连续性最优时的统计区域即可确定出毫米波雷达的扫描区域边界，在分析的过程中分别根据毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率更新统计区域，即四个边界的统计区域向包含所有静态点云的最小区域的中心更新，实现通过统计区域对最小区域的扫描，最终根据四个方向上对应的跨度与连续性最优时的四个统计区域的坐标得到毫米波雷达的扫描区域边界。
实施例
本发明实施例所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1.毫米波雷达对待测空间发射电磁波信号，对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
其中，对反射回来的信号进行信号处理包括：
对反射回来的信号进行傅里叶变换，在距离维度上根据恒虚警率算法提取目标的距离；
根据所述目标的距离，在多普勒维度上根据恒虚警率算法提取目标的角度；
根据目标的距离和角度，结合毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率，得到待测空间的静态点云的坐标。
为了便于后续使用，对反射回来的信号进行信号处理还可以包括：
根据波束形成算法计算静态点云的参数，所述静态点云的参数至少包括静态点云的信噪比。
其中，确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标的方法包括：
确定静态点云的坐标中的最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标，根据所述最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标。
步骤2.根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
本实施例中，为了提高算法的鲁棒性，所述第一统计区域的长等于所述最小区域的长，第一统计区域的宽等于所述毫米波雷达的距离分辨率的三倍；第二统计区域的长等于所述毫米波雷达的角度分辨率的三倍，第二统计区域的宽等于所述最小区域的宽。在其它实施场景，第一统计区域的长通常要大于所述最小区域的长，第一统计区域的宽可以根据实际情况设置，第二统计区域的宽通常要大于所述最小区域的宽，第二统计区域的长可以根据实际情况设置。
步骤3.分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
对于第一统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到横坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优；若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的角度分辨率映射到横坐标的距离，则连续性的值加一，连续性的值最大值时，表示静态点云的连续性最优。
对于第二统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到纵坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优。若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的距离分辨率映射到纵坐标的距离，则连续性的值加一，连续性的值最大值时，表示静态点云的连续性最优。
在从上边界往中心方向进行扫描时，确定出静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域，在从下边界往中心方向进行扫描时，确定出静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域，在从左边界往中心方向进行扫描时，确定出静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域，在从右边界往中心方向进行扫描时，确定出静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域，即确定出两个跨度和连续性最优时对应的第一统计区域和两个跨度和连续性最优时对应的第二统计区域。
根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界的方法包括：
从上边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的上边界；
从下边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的下边界；
从左边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的左边界；
从右边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的右边界。
根据对应统计区域的中心线坐标，即可确定出毫米波雷达的扫描区域的边界的坐标，进而实现对毫米波雷达的扫描区域边界的计算。
基于上述技术方案，本发明实施例还提出一种毫米波雷达的扫描区域边界的计算装置，如图2所示，包括：
信号处理单元，用于对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
初始化单元，用于根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
分析单元，用于分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
可以理解，由于本发明实施例所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算装置是用于实现实施例所述毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法的装置，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可。
Claims (10)
1.毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.毫米波雷达对待测空间发射电磁波信号，对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
步骤2.根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
步骤3.分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
2.如权利要求1所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，步骤1中，所述对反射回来的信号进行信号处理包括：
对反射回来的信号进行傅里叶变换，在距离维度上根据恒虚警率算法提取目标的距离；
根据所述目标的距离，在多普勒维度上根据恒虚警率算法提取目标的角度；
根据目标的距离和角度，结合毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率，得到待测空间的静态点云的坐标。
3.如权利要求1所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，步骤1中，所述确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标的方法包括：
确定静态点云的坐标中的最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标，根据所述最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标和最大纵坐标确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标。
4.如权利要求1所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，所述第一统计区域的长等于所述最小区域的长，第一统计区域的宽等于所述毫米波雷达的距离分辨率的三倍。
5.如权利要求4所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，所述第二统计区域的长等于所述毫米波雷达的角度分辨率的三倍，第二统计区域的宽等于所述最小区域的宽。
6.如权利要求5所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，对于所述第一统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到横坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优；
对于所述第二统计区域而言，其静态点云的跨度为静态点云映射到纵坐标上分布的距离，该距离最大时，表示静态点云的跨度最优。
7.如权利要求5所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，对于所述第一统计区域而言，若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的角度分辨率映射到横坐标的距离，则连续性的值加一，对于所述第二统计区域而言，若相邻静态点云的距离大于毫米波雷达的距离分辨率映射到纵坐标的距离，则连续性的值加一，连续性的值最大值时，表示静态点云的连续性最优。
8.如权利要求1所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，步骤3中，所述根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界的方法包括：
从上边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的上边界；
从下边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第一统计区域的水平中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的下边界；
从左边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的左边界；
从右边界往中心方向进行扫描时，确定静态点云的跨度和连续性最优时对应的第二统计区域的垂直中心线，并将其作为毫米波雷达的扫描区域的右边界。
9.如权利要求1所述的毫米波雷达的扫描区域边界的计算方法，其特征在于，所述对反射回来的信号进行信号处理还包括：
根据波束形成算法计算静态点云的参数，所述静态点云的参数至少包括静态点云的信噪比。
10.毫米波雷达的扫描区域边界的计算装置，其特征在于，包括：
信号处理单元，用于对反射回来的信号进行信号处理，得到待测空间的静态点云的坐标，并确定出包含所有静态点云的最小区域的边界坐标；
初始化单元，用于根据所述最小区域的边界坐标以及毫米波雷达的角度分辨率和距离分辨率初始化第一统计区域和第二统计区域，通过所述第一统计区域分别从上边界往中心方向和下边界往中心方向对最小区域进行扫描，通过所述第二统计区域分别从左边界往中心方向和右边界往中心方向对最小区域进行扫描；
分析单元，用于分别分析每次扫描时存在于对应统计区域内的静态点云的跨度和连续性，在四个扫描方向上分别确定跨度和连续性最优时对应的四个统计区域及其坐标，根据四个统计区域的坐标确定所述毫米波雷达的扫描区域边界。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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