CN114942437A - 一种前方车辆前侧目标探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种前方车辆前侧目标探测方法,包括以下步骤:当目标车辆位于前侧主车道内时,启动回波监测对目标车辆进行探测,获取回波信号;当目标车辆与本车之间出现前方车辆遮挡时,对目标车辆探测进行补偿计算;对前方车辆进行干扰修正;提取回波信号包络,获取目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量;对目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量进行补偿计算和干扰修正后作呈像处理,生成目标车辆模拟影像。本发明在不改变毫米波雷达技术原理和硬件基础上,利用毫米波具备一定的透性,识别前方车辆的前侧目标。
Description
技术领域
本发明属于车载智能驾驶辅助系统技术领域,具体涉及一种前方车辆前侧目标探测方法。
背景技术
目前相关的ADAS系统在产品开发及硬件应用上基本离不开毫米波雷达的支持,一般在高级配备有高级驾驶辅助功能的车辆上配备,其具备探测前向多个目标的能力,已国际知名某供应商A为例,其初代大量量产产品支持8个目标的,其后期发展的产品最多支持32个目标的探测并输出参数。但是其对正前方和侧方的探测能力较好,但无法探测本车正前方被前车遮挡的前前位置的车辆。出于技术原理,仅基于纯视频原理单目和双目、三目等原理的摄像头的完全无法探测前前方车辆。但更高级别的自动驾驶系统的发展的今天,许多场景需要前前车目标的支持,如前前车存在时前车切出工况ACC可对加速进行抑制,前方车辆遮挡了横穿的行人需要抑制车辆主动变道超越的功能,防止和行人碰撞。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种前方车辆前侧目标探测方法,使其在不改变毫米波雷达技术原理和硬件基础上,利用毫米波具备一定的透性,识别前方车辆的前侧目标。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种前方车辆前侧目标探测方法,包括以下步骤:
当目标车辆位于前侧主车道内时,启动回波监测对目标车辆进行探测,获取回波信号;
当目标车辆与本车之间出现前方车辆遮挡时,对目标车辆探测进行补偿计算;
对前方车辆进行干扰修正;
提取回波信号包络,获取目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量;
对目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量进行补偿计算和干扰修正后作呈像处理,生成目标车辆模拟影像。
补偿计算的算法为:
式中, 表示电磁波在两种媒介中总的传播延迟σr(r1)为前方车辆等效为均匀介质传播后的反馈信息;r0和r0′表示电磁波在两种媒介中传播的分界点,s0和s0′表示毫米波雷达至两分界点距离,Ra和Rb分别表示电磁波在前方车辆结构中的传播距离和外环境中传播的距离,εr1和εr2为前方车辆结构虚拟介质的介电常数和环境的介电系数,T表示通过Fresnel方程计算出的传输系数,c表示光速。
干扰修正的具体步骤为:通过带通滤波器去除外界噪声干扰,然后进行脉冲压缩,屏蔽或对消相邻车辆噪声干扰。
通过最小均方误差的线性模型计算得到目标车辆位置变化量。
呈像的具体步骤为:等距线性阵列天线沿雷达罩盖面平行放置,孔径长度为L,阵列天线由K元发射/接收相干线性阵列构成,天线通过脉冲信号顺序激励,同一天线用于后向散射场的接收,对像素点为M×N的区域呈像。
阵列天线的波束形成方法包括频域方法和时域方法;其中,频域方法为把接收到的信号分成若干子带在频域进行线性相位加权求和,然后输出,通过对接收的各个通道信号进行时延补偿,相加后在某一方向得到最大功率的阵列输出;时域方法为对每个天线接收到的信号做正确的时间补偿,则在实际目标位置处这些信号就会同相叠加,叠加后的信号相对较强。
频域方法计算得到得第i组收发天线(xi,yi)与目标点r(xm,yn)的电磁波双程传播时间的方法为:
Δyni=yn-yi-dw
假设第i个的信号xi(t)通道包含目标信号;对xi(t)进行延迟补偿vi(r):
vi(r)=v-τi(r)
式中v为参考延迟,本发明可以去延迟的最大值,即v≥max(τi(r))
各信号加权相加,并补偿其衰减和扩散损耗:
式中wi为加权系数,α为穿越车体结构的衰减常数,根据球面波的衰减效应,采用1/R模型对信号进行扩散损耗补偿,增强远处目标的信号强度,其中R表示电磁波从天线到成像点的传播距离。
通过毫米波雷达进行回波监测。
还提供一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述方法的步骤。
还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
安全效益:一种基于单毫米波雷前前方车辆探测方法,将被前方目标遮挡的前前目标纳入探测范围,功能安全大幅提升;
经济效益:前前方车辆探测功能,在不增加和改变硬件的基础上完成;大幅降低了费用提高了产品竞争力。
潜在客户效益:将一种基于单毫米波雷前前方车辆探测方法功能融入各种驾驶辅助功能,使得更多车系客户感受到便利。
企业效益:本发明的算法为基础,为将来的开发轨迹计算有关的功能及模块化运行打下来基础。
附图说明
图1为本发明实施例中系统功能流程图;
图2为本发明实施例中系统功能算法架构图;
图3为本发明实施例中系统硬件架构图;
图4为本发明实施例中系统应用流程图。
具体实施方式
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足,提供一种基于单毫米波雷前前方车辆探测方法,使其在不改变毫米波雷达技术原理和硬件基础上,利用毫米波具备一定的透性,发明一种被前车遮挡情况下,前前车辆的识别方法,未更高级别的自动驾驶提供目标信号支持。
本发明提供的一种基于毫米波的前前方目标探测方法,包括以下步骤:
步骤1(发明启动条件):当毫米波雷达接形成明显主目标01号目标判断位于主车道内时(现有能力),开启本发明特有前前方车辆探测的回波监测机制,不简单仅仅把回波强度低于对应时间撮下最小强度的回波不引入计算处理;在主目标存在时,启用本发明算法。
步骤2(前前目标的补偿探测):当毫米波雷达正在进行目标探测时,因为前方为某目标车辆,虽然其为明显的不均匀介质,但其特征属性完全固定(即是同一车辆)其可以在本发明中视为前方有一个等效的均匀介质参与计算;
其中基本理论算法如下:
其中Ra和Rb分别表示电磁波在前方目标结构中的传播距离和外环境中传播的距离,εr1和εr2为前方目标结构虚拟介质的介电常数和环境的介电系数,T表示通过Fresnel方程计算出的传输系数,c表示光速。
则在前方目标结构情况下修正:
其中 表示电磁波在两种媒介中总的传播延迟;σr(r1)为前方车辆等效为均匀介质传播后的反馈信息;r0和r0′表示电磁波在两种媒介中传播的分界点,s0和s0′表示毫米波雷达至两分界点距离,Ra和Rb分别表示电磁波在前方车辆结构中的传播距离和外环境中传播的距离,εr1和εr2为前方车辆结构虚拟介质的介电常数和环境的介电系数,T表示通过Fresnel方程计算出传输系数,c表示光速。因此穿越目标结构对回波的影响以及收发阵列的尺寸限制带来的影响在本步骤得到了补偿。
步骤3(正前目标的干扰修正):对于毫米波雷达,利用接收天线通道的延时差得到目标的方位向和俯仰向的信息,因此无法像摄像头成像技术(ADAS环境摄像头)领域那样使用提取图像运动参数来补偿。本发明为了补偿前方目标运动带来的误差,本发明增加一个参考通道,对于一个特定的发射单元,当接收单元通过开关切换接收信号时,参考通道的接收单元位置是固定的,其回波目标位置的变化代表了真实的目标位置变化。利用参考通道的目标位置变化量对进行运动补偿,然后通过修正的算法流程如图1所示。
步骤4(前前目标输出):本发明每一组固定发射单元接收到量,第1个收发组合的信号作为成像的时间基准不用补偿外,还有3个切换发射通道时的目标位置变化量未知,采用最小均方误差的线性模型通过其对应的前7个位置变化量估计出。同时,对于某个通道没有检测出运动目标或者检测出的目标位置与其他位置偏差过大的情况,此数据将被置零以减少其对成像质量的影响的8组回波数据中,只能估计出7个目标位置变化。
步骤5:前前车的呈像,假设等距线性天线阵沿雷达罩盖面平行放置,孔径长度为L,天线阵由K元发射/接收相干线性阵列构成。天线用脉冲信号顺序激励,同一天线用于后向散射场的接收,对像素点为M×N的区域成像。阵列天线技术中的一个主要问题是波束形成。波束形成方法可分为频域方法和时域方法。频率方法是把接收到的信号分成若干子带在频域进行线性相位加权求和,然后输出。通过对接收的各个通道信号进行时延补偿,相加后在某一方向得到最大功率的阵列输出。可得第i组收发天线(xi,yi)与目标点r(xm,yn)的电磁波双程传播时间:
Δyni=yn-yi-dw
假设第i个的信号xi(t)通道包含目标信号。对xi(t)进行延迟补偿vi(r):
vi(r)=v-τi(r)
其中v为参考延迟,本发明可以去延迟的最大值,即v≥max(τi(r))各信号加权相加,并补偿其衰减和扩散损耗:
其中wi为加权系数,α为穿越车体结构的衰减常数。根据球面波的衰减效应,采用1/R模型对信号进行扩散损耗补偿,增强远处目标的信号强度,其中R表示电磁波从天线到成像点的传播距离。
对每个天线接收到的信号做正确的时间补偿,则在实际目标位置处这些信号就会同相叠加,叠加后的信号相对较强;在非目标位置时延补偿后,由于波形的相位不能重合,叠加后的能量相互抵消,信号相对较弱。从而在目标散射处的位置上形成天线波束。
在r处目标信号的幅值为z(v,r),取其能量值可以增强图像的对比度:
I(r)=z(v,r)2
步骤6:目标真伪判断
将算法中无目标时检测到的信号定义为数据组X,有目标时检测到的信号定义为数据组Y。将Y和X相减,即可得到目标的散射信号。将成像区域划分为400×500的像素点,方位向和距离向的像素间隔为1cm。利用上面的时域波束形成方法对目标成像。对于二维模型,采用1/R模型来补偿扩散损耗,各通道加权系数为1。目标的成像位置与实际位置吻合。由于多次反射影响,图像中存在虚假目标,会误认为有更多的目标存在。如何消除多次反射的影响将作为以后研究的重点。
步骤7:前前目标控制算法的导入,将判断为真的目标参数信息导入ADAS系统,系统可以知晓前前目标车辆的位置情况,便于后续自动驾驶系统引用。
本发明提供的一种基于单毫米波雷前前方车辆探测方法及系统,包括以下步骤:步骤1:依托毫米波雷达得到被前方目标遮挡但可接收到的回波信息;步骤2:对回波信息进行校正及真值判定后得到可以识别车辆运动信息的信息;步骤3:识别区域的目标车辆信息,并对对向或它向车辆信息储存并得到重要参数(目标类型、车速、距离);步4:基于前前目标参数,并赋予适当的冗余量得到车辆的行驶的危险区域范围,用于高等级驾驶的自动驾驶功能。
注:本发明已在某高端车型上进行了试运行,分别在不同地区做了测试,详见以下三个实施例:
实施例1:
本发明在针对ACC系统功能,基于ACC功能的性能提升及功能升级,在前方目标存在时,综合判断是否有前前车目标;若系统自动判断有前前车目标,综合判断前车和前前车运动情况,防止1、前车切出后本车突然加速;2、防止前车运动或激烈驾驶造成的本车跟随的不适感。驾驶员在本功能开启时几乎无感,大幅提高功能舒适性。
实施例2:
本发明在基于AEB紧急制动辅助功能的性能提升及功能升级,AEB紧急制动辅助的工况下,系统自动判断前前车运动情况,若前前车目标因紧急制动导致突然降速,系统计算前前车的运动情况,提前进行紧急制动。
本发明的创新点如下:1、需要仅通过毫米波雷达,改进毫米波检测算法;2、需要通过环境等效和补偿弥补计算误差;3、将本专利特有前前目标判断算法;4、本发明和传统系统:信息共享功能互通。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,包括以下步骤:
当目标车辆位于前侧主车道内时,启动回波监测对目标车辆进行探测,获取回波信号;
当目标车辆与本车之间出现前方车辆遮挡时,对目标车辆探测进行补偿计算;
对前方车辆进行干扰修正;
提取回波信号包络,获取目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量;
对目标车辆位置信息和目标车辆位置变化量进行补偿计算和干扰修正后作呈像处理,生成目标车辆模拟影像。
3.根据权利要求1所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,干扰修正的具体步骤为:通过带通滤波器去除外界噪声干扰,然后进行脉冲压缩,屏蔽或对消相邻车辆噪声干扰。
4.根据权利要求1所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,通过最小均方误差的线性模型计算得到目标车辆位置变化量。
5.根据权利要求2所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,呈像的具体步骤为:等距线性阵列天线沿雷达罩盖面平行放置,孔径长度为L,阵列天线由K元发射/接收相干线性阵列构成,天线通过脉冲信号顺序激励,同一天线用于后向散射场的接收,对像素点为M×N的区域呈像。
6.根据权利要求5所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,阵列天线的波束形成方法包括频域方法和时域方法;其中,频域方法为把接收到的信号分成若干子带在频域进行线性相位加权求和,然后输出,通过对接收的各个通道信号进行时延补偿,相加后在某一方向得到最大功率的阵列输出;时域方法为对每个天线接收到的信号做正确的时间补偿,则在实际目标位置处这些信号就会同相叠加,叠加后的信号相对较强。
7.根据权利要求6所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,频域方法计算得到得第i组收发天线(xi,yi)与目标点r(xm,yn)的电磁波双程传播时间的方法为:
Δyni=yn-yi-dw
假设第i个的信号xi(t)通道包含目标信号;对xi(t)进行延迟补偿vi(r):vi(r)=v-τi(r)
式中v为参考延迟,本发明可以去延迟的最大值,即v≥max(τi(r))
各信号加权相加,并补偿其衰减和扩散损耗:
式中wi为加权系数,α为穿越车体结构的衰减常数,根据球面波的衰减效应,采用1/R模型对信号进行扩散损耗补偿,增强远处目标的信号强度,其中R表示电磁波从天线到成像点的传播距离。
8.根据权利要求1所述的一种前方车辆前侧目标探测方法,其特征在于,通过毫米波雷达进行回波监测。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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