CN111983594A - 基于二维多普勒fft峰值的毫米波雷达目标感应方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法和装置，解决了现有技术中系统成本较高的问题。该基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法包括：利用毫米波雷达芯片获取二维多普勒FFT峰值数据；对该二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列；根据该时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
Description
技术领域
本发明涉及雷达探测技术领域，具体涉及一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法和装置。
背景技术
目前，在目标检测领域，以人体检测为例，主要包括红外传感、毫米波微波雷达等技术。其中，红外传感器受环境温度影响较大，在气温较高或者应用环境温度超过室温(例如集成在照明灯泡内部或机箱内部)时，检测敏感度和准确度降低；常规毫米波雷达在智能交互，人体感应，安防监控、智慧照明等领域有着广泛的应用，其具有高灵敏度的特点，但是常规24G毫米波雷达模块应用于人体感应智慧照明领域，相比微波、红外、超声等人体感应模块，其系统综合成本较高。
因此，需要提供一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法和装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法和装置。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，包括：
利用毫米波雷达芯片获取二维多普勒FFT峰值数据；
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列；
根据所述时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
一实施例中，对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的复合处理前，还包括：
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行信号阈值判断过滤、距离门范围判断过滤、以及速度门范围判断过滤。
一实施例中，对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度的累加复合处理，具体包括：
按照预设的时间累加复合跨度对多帧所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加；和/或，
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行距离维度的累加复合处理，具体包括：
按照预设的距离累加复合跨度对多个距离的所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加。
一实施例中，根据所述时间距离二维信号序列判断当前目标状态，具体包括：
判断所述时间距离二维信号序列是否超过预设感应阈值，若是，
则确定当前存在目标。
一实施例中，根据所述时间距离二维信号序列判断当前目标状态，具体包括：
判断所述时间距离二维信号序列在设定时段内是否持续小于预设感应阈值，若是，
则确认当前不存在目标。
一实施例中，所述方法还包括：
获取在先目标状态；
比对在先目标状态与当前目标状态是否一致；若否，
则将在先目标状态切换为当前目标状态。
一实施例中，若所述时间距离二维信号序列小于预设感应阈值的时长小于设定时段，则维持在先目标状态。
本申请实施例还提供一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置，包括毫米波雷达芯片和计算单元，所述毫米波雷达芯片用于获取二维多普勒FFT峰值数据，所述计算单元用于对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列，并根据所述时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
一实施例中，所述毫米波雷达芯片和计算单元分立设置，或者，
所述计算单元集成在所述毫米波雷达芯片上。
一实施例中，所述计算单元包括单片机、ARM M0系列处理器、CPLD、FPGA中的任意一种。
一实施例中，所述计算单元还用于在对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的复合处理前，对所述二维多普勒FFT峰值数据进行信号阈值判断过滤、距离门范围判断过滤、以及速度门范围判断过滤。
一实施例中，所述计算单元具体用于：
按照预设的时间累加复合跨度对多帧所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加；和/或，
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行距离维度的累加复合处理，具体包括：
按照预设的距离累加复合跨度对多个距离的所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加。
一实施例中，所述计算单元具体用于：
判断所述时间距离二维信号序列是否超过预设感应阈值，若是，
则确定当前存在目标。
一实施例中，所述计算单元具体用于：
判断所述时间距离二维信号序列在设定时段内是否持续小于预设感应阈值，若是，
则确认当前不存在目标。
一实施例中，所述计算单元具体用于：
获取在先目标状态；
比对在先目标状态与当前目标状态是否一致；若否，
则将在先目标状态切换为当前目标状态。
一实施例中，所述计算单元具体用于在所述时间距离二维信号序列小于预设感应阈值的时长小于设定时段时，维持在先目标状态。
本申请的技术方案中，通过毫米波雷达获取二维多普勒FFT峰值数据，并将该二维多普勒FFT峰值数据处理成时间距离二维信号进行阈值判断，从而实现对目标的感应，有效降低了系统的实施成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施方式基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法的流程图；
图2为本发明一实施方式基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法的原理框图；
图3是本申请一实施方式中基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置的模块图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图1和图2，介绍本申请基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法的一具体实施方式。在本实施方式中，该方法包括以下步骤：
S11、利用毫米波雷达芯片获取二维多普勒FFT峰值数据。
毫米波雷达芯片可以连接有发射天线和接收天线，毫米波雷达芯片通过发射天线发射射频信号并通过接收天线接收回波信号，同时，对接收的回波信号完成片上数字信号处理得到二维多普勒FFT峰值数据。
S12、对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列。
在具体的处理中，毫米波雷达芯片在处理得到二维多普勒FFT峰值数据后，将其发送给一计算单元，通过该计算单元对二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列。
毫米波雷达芯片和计算单元可以是分立设置，例如这里的计算单元可以采用单片机、ARM M0系列处理器、CPLD、FPGA中的任意一种。又或者，计算单元可是集成在毫米波雷达芯片上的具有数据处理和逻辑运算能力的任意合适的电路元件。
其中，在对二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的复合处理前，还包括对二维多普勒FFT峰值数据进行信号阈值判断过滤、距离门范围判断过滤、以及速度门范围判断过滤。这样，可以将未达到信号阈值、以及关注距离、速度范围以外的数据滤除，以降低后续的数据处理量和运算量。这里的信号阈值、距离门范围、速度门范围为可配置参数，可以根据不同的使用场景进行灵活配置。
对二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度的累加复合处理，具体包括按照预设的时间累加复合跨度对多帧所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加。类似地，对二维多普勒FFT峰值数据进行距离维度的累加复合处理，具体包括按照预设的距离累加复合跨度对多个距离的所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加。
这里预设的时间累加复合跨度和距离累加复合跨度可以根据实际的应用场景进行配置。例如，在台灯控制的应用场景中，我们将距离为1米以内的目标认定为有效目标，此时需要对该目标进行有效感应并进行台灯开闭的控制，这里就将1米作为配置距离累加复合跨度的参考；同时，我们还需要考虑到目标的运动规律，例如在100ms的时延内，目标的运动可能更具有偶然性，兼顾灵敏度的要求，这里就将100ms作为配置时间累加复合跨度的参考。
需要说明的是，上述步骤中提到的阈值判断过滤、距离门范围判断过滤、速度门范围判断过滤并非是按照如此叙述的限定顺序进行，在实际的应用中可以根据需求配置三者的判断过滤顺序。类似地，时间维度的累加复合处理和距离维度的累加复合处理也可以根据需求配置相应的处理顺序。
S13、根据所述时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
本申请实施方式中的目标状态可以包括“存在”和“不存在”，“存在”状态是指毫米波雷达检测到区域内存在目标，相应地，“不存在”是指毫米波雷达检测到区域内不存在目标。这里的目标可以是人体等。
目标状态的判断主要基于与预设感应阈值的对比，如果判断时间距离二维信号序列超过预设感应阈值，则确定当前存在目标；而如果判断时间距离二维信号序列小于预设感应阈值，则在自感应到二维信号序列小于预设感应阈值时刻开始，持续判断时间距离二维信号序列在设定时段内是否都小于预设感应阈值，若是，则确认当前不存在目标。
在上述的步骤中，如果时间距离二维信号序列小于预设感应阈值的时长小于设定时段，则维持在先目标状态，以平衡对目标感应的灵敏度和准确性。在应用中，为了实现对目标状态的切换，还可以获取在先的目标状态，并将在先目标状态与当前目标状态进行比对，如果比对结果不一致，则说明目标状态发生了改变，并控制将在先目标状态切换为当前目标状态；反之，则维持目标状态不变。
参图3，介绍本申请基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置的一具体实施方式。在本实施方式中，该基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置包括毫米波雷达芯片和计算单元。
在具体的装置形式上，本申请实施方式中基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置可以整体是一个电路板模块，毫米波雷达芯片可以连接有发射天线和接收天线，毫米波雷达芯片通过发射天线发射射频信号并通过接收天线接收回波信号，同时，对接收的回波信号完成片上数字信号处理得到二维多普勒FFT峰值数据。计算单元用于对二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列；并根据所述时间距离二维信号序列以及在先目标状态，判断当前目标状态。
在具体的处理中，毫米波雷达芯片在处理得到二维多普勒FFT峰值数据后，将其发送给一计算单元，通过该计算单元对二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列。
毫米波雷达芯片和计算单元可以是分立设置，例如这里的计算单元可以采用单片机、ARM M0系列处理器、CPLD、FPGA中的任意一种。又或者，计算单元可是集成在毫米波雷达芯片上的具有数据处理和逻辑运算能力的任意合适的电路元件。
上述基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置的功能与上述方法实施方式相对应，这里可以全部地参考对应的目标感应方法，在此不再赘述。
本申请通过上述实施方式，具有以下有益效果：通过毫米波雷达获取二维多普勒FFT峰值数据，并将该二维多普勒FFT峰值数据处理成时间距离二维信号进行阈值判断，从而实现对目标的感应，有效降低了系统的实施成本。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，包括：
利用毫米波雷达芯片获取二维多普勒FFT峰值数据；
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列；
根据所述时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
2.根据权利要求1所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的复合处理前，还包括：
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行信号阈值判断过滤、距离门范围判断过滤、以及速度门范围判断过滤。
3.根据权利要求1所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度的累加复合处理，具体包括：
按照预设的时间累加复合跨度对多帧所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加；和/或，
对所述二维多普勒FFT峰值数据进行距离维度的累加复合处理，具体包括：
按照预设的距离累加复合跨度对多个距离的所述二维多普勒FFT峰值数据进行累加。
4.根据权利要求1所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，根据所述时间距离二维信号序列判断当前目标状态，具体包括：
判断所述时间距离二维信号序列是否超过预设感应阈值，若是，
则确定当前存在目标。
5.根据权利要求1所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，根据所述时间距离二维信号序列判断当前目标状态，具体包括：
判断所述时间距离二维信号序列在设定时段内是否持续小于预设感应阈值，若是，
则确认当前不存在目标。
6.根据权利要求4或5所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取在先目标状态；
比对在先目标状态与当前目标状态是否一致；若否，
则将在先目标状态切换为当前目标状态。
7.根据权利要求5所述的基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应方法，其特征在于，
若所述时间距离二维信号序列小于预设感应阈值的时长小于设定时段，则维持在先目标状态。
8.一种基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置，其特征在于，包括毫米波雷达芯片和计算单元，所述毫米波雷达芯片用于获取二维多普勒FFT峰值数据，所述计算单元用于对所述二维多普勒FFT峰值数据进行时间维度和距离维度的累加复合处理，获得时间距离二维信号序列，并根据所述时间距离二维信号序列确定当前目标状态。
9.根据权利要求8所述基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置，其特征在于，所述毫米波雷达芯片和计算单元分立设置，或者，
所述计算单元集成在所述毫米波雷达芯片上。
10.根据权利要求8所述基于二维多普勒FFT峰值的毫米波雷达目标感应装置，其特征在于，所述计算单元包括单片机、ARM M0系列处理器、CPLD、FPGA中的任意一种。
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