CN115009220A - 基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请关于一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统及控制方法，涉及汽车技术领域，该系统包括毫米波雷达以及车辆中控设备，车辆中控设备与毫米波雷达通信连接。毫米波雷达用于根据目标的运动状态生成控制信号并将信号发送至车辆中控设备，车辆中控设备对应控制车门运动。利用毫米波雷达具有距离、速度以及角度分辨率高的优点，通过毫米波雷达识别不同的脚步动作的微小变化生成对于目标信息的运动信息，在识别运动物体后，通过与预存动作的匹配程度输出识别结果，以发送至车辆中控设备来控制车辆尾门的开启与关闭，提高了脚踢式感应开关的识别率、准确率以及扩大了适用范围。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统及控制方法。
背景技术
随着汽车电子控制技术的不断进步，以及人们对于操作便利性、智能化、人性化的要求的不断提高，越来越多的汽车尾门开始采用脚踢式感应的尾门开关控制方式。对比于原先的车身物理按键或遥控钥匙开关尾门的方式，“脚踢式”感应的方法可以解放双手，操作更为便捷、舒适。
目前用于汽车电尾门上的“脚踢式”传感器主要有：红外传感器、超声波传感器、摄像头视觉传感器以及电容式传感器等。在使用者的脚步扫过传感器的信号接收位置时，上述传感器可以对使用者的“脚踢”动作进行感应，并对应控制汽车尾门的开关
然后，相关技术中的传感器普遍存在一些不足之处。例如，相关技术中的传感器分辨率有限，灵敏度较低，容易造成对踢脚动作的错误判断。此外，一些传感器易于受环境因素的影响，抗干扰能力弱，如遇雨雪、沙尘等天气，传感器被遮挡，识别范围缩小而导致脚踢动作识别效果不好。因此，相关技术中应用传感器进行汽车尾门的控制会导致控制的准确率较低。
发明内容
本申请关于一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统及控制方法，能够提高对于汽车尾门进行控制的准确率。
一方面，提供了一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，该控制系统包括毫米波雷达以及车辆中控设备，车辆中控设备与毫米波雷达通信连接；
车辆中控设备，用于向毫米波雷达发送启动信号，启动信号用于指示毫米波雷达启动感应流程；
毫米波雷达，用于响应于接收到启动信号，发送探测连续波并接收反馈电磁波；对反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体；根据反馈电磁波，确定目标物体的运动信息，运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种；将运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果；响应于比对结果指示运动信息与预设腿部运动信息匹配，生成控制信号；将控制信号发送至车辆中控设备；
车辆中控设备，还用于接收控制信号，基于控制信号对车辆的尾门进行控制。
另一方面，提供了一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制方法，该方法应用于如上所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统内的毫米波雷达中，该方法包括：
响应于接收到车辆中控设备发送的启动信号，发送连续波并接收反馈电磁波；
对反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体；
根据反馈电磁波，确定目标物体的运动信息，运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种；
将运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果；
响应于比对结果指示运动信息与预设腿部运动信息匹配，生成控制信号；
将控制信号发送至车辆中控设备。
本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
利用毫米波雷达具有距离、速度以及角度分辨率高的优点，通过毫米波雷达别不同的脚步动作的微小变化生成对于目标信息的运动信息，在识别运动物体后，通过与预存动作的匹配程度输出识别结果，以发送至车辆中控设备来控制车辆尾门的开启与关闭，提高了脚踢式感应开关的识别率、准确率以及扩大了适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制系统的结构示意图。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种车辆中控设备的模块形式示意图。
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制方法的流程示意图。
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。结合毫米波雷达受雨雪、沙尘等环境因素的影响小，具有全天候工作的能力，可穿透性强，抗干扰性好，有更高的适用性的特点，本申请提出一种毫米波雷达在汽车技术领域的应用。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制系统的结构示意图。请参考图1，该基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关包括毫米波雷达110以及车辆中控设备120，毫米波雷达110与车辆中控设备120通信连接。
在本申请实施例中，毫米波雷达位于车辆的后保险杠的中央，毫米波雷达的检测区域为车辆的下方。毫米波雷达与车辆中控设备之间可以通过控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)总线进行连接。
在本申请实施例中，车辆中控设备实现为对于车辆状态进行统一管理，并对车载设备进行统一控制的中控装置。在一个示例中，车辆中控设备实现为车载中控平台。请参考图2，车辆中控设备应至少包括获知车辆状态的车辆状态模块210，用于感应车钥匙是否位于车辆附近的车钥匙感应模块220以及用于直接控制汽车尾门开闭的车尾门控制执行模块230。
在此情况下，车辆中控设备，用于向毫米波雷达发送启动信号，启动信号用于指示毫米波雷达启动感应流程；
毫米波雷达，用于响应于接收到启动信号，发送探测连续波并接收反馈电磁波；对反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体；根据反馈电磁波，确定目标物体的运动信息，运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种；将运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果；响应于比对结果指示运动信息与预设腿部运动信息匹配，生成控制信号；将控制信号发送至车辆中控设备；
车辆中控设备，还用于接收控制信号，基于控制信号对车辆的尾门进行控制。
综上所述，本申请实施例提供的系统，利用毫米波雷达具有距离、速度以及角度分辨率高的优点，通过毫米波雷达别不同的脚步动作的微小变化生成对于目标信息的运动信息，在识别运动物体后，通过与预存动作的匹配程度输出识别结果，以发送至车辆中控设备来控制车辆尾门的开启与关闭，提高了脚踢式感应开关的识别率、准确率以及扩大了适用范围。
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制方法的流程示意图，请参考图2，以该方法应用于如图1所示的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制系统内的毫米波雷达中进行说明，该方法包括：
步骤301，响应于接收到车辆中控设备发送的启动信号，发送连续波并接收反馈电磁波。
在本申请实施例中，探测信号为连续调频波，连续调频波接触到车辆内部的目标后，即会反馈电磁波。
步骤302，对反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体。
在本申请实施例中，由于反馈电磁波携带有目标物体的相关特征，故可以通过反馈电磁波中的数据，确定探测范围内的物体。
步骤303，根据反馈电磁波，确定目标物体的运动信息。
在确定目标范围内出现物体后，通过对于反馈电磁波的数据解算出该目标物体的运动状态。可选地，该目标物体的运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种。上述信息可以表征出目标物体在毫米波雷达的探测范围内的运动轨迹以及运动速度变化。
步骤304，将运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果。
在本申请实施例中，毫米波雷达在探测到用户的腿部在车辆下方运动时，即会对应生成控制信号，因此，毫米波雷达中加工预存有预设腿部运动信息，该预设腿部运动信息对应理想情况下的腿部运动方式，例如，用户的踢腿动作，或，用户的摆腿动作。在本申请实施例中，运动信息与腿部运动信息的比对可以是特征向量之间的相似度比对。
步骤305，响应于比对结果指示运动信息与预设腿部运动信息匹配，生成控制信号。
可选地，当相似度比对通过后，毫米波雷达则确定探测到的目标为用户的腿部，且用户的腿部做出了与预设腿部运动信息相对应的动作，则此时，毫米波雷达生成控制信号，该控制信号即用于对于汽车尾门进行控制。
步骤306，将控制信号发送至车辆中控设备。
该过程为毫米波雷达向车辆中控设备发送控制信号，以使车辆中控设备执行对应的尾门控制的过程。可选地，车辆中控设备即根据接收到的控制信号进行汽车尾门开闭的控制。
综上所述，本申请实施例提供的方法，利用毫米波雷达具有距离、速度以及角度分辨率高的优点，通过毫米波雷达别不同的脚步动作的微小变化生成对于目标信息的运动信息，在识别运动物体后，通过与预存动作的匹配程度输出识别结果，以发送至车辆中控设备来控制车辆尾门的开启与关闭，提高了脚踢式感应开关的识别率、准确率以及扩大了适用范围。
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门开关控制方法的流程示意图，以该方法应用于如图1所示的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统中为例进行说明，该方法包括：
步骤401，车辆中控设备接收车钥匙感应数据和车辆档位数据。
在本申请实施例中，由于在车辆使用的过程当中，会产生多类型的车辆下方出现物体的情况，为保证毫米波雷达的使用效率，车辆中控设备需要量毫米波雷达发送对应的启动信号，以使毫米波雷达启动，并执行检测功能。在本申请实施例中，车钥匙感应数据表征车钥匙的位置，车辆档位数据指示车辆的当前档位。
步骤402，车辆中控设备响应于车钥匙感应数据指示车钥匙靠近车尾，且车辆档位数据指示车辆处于空挡或泊车档，生成启动信号。
步骤402以示例性的形式示出了启动信号的生成条件，当用户手持将车辆挺稳并对应切换档位，且手持车钥匙走到车辆后方时，车辆中控设备生成启动信号。
步骤403，车辆中控设备向毫米波雷达发送启动信号。
该过程为车辆中控设备发送启动信号的过程。
步骤404，毫米波雷达响应于接收到启动信号，发送探测连续波并接收反馈电磁波。
该过程与步骤201所示的过程对应，在此不做赘述。
步骤405，毫米波雷达对反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体。
该过程与步骤202中所示的过程对应，在此不做赘述。
步骤406，毫米波雷达对反馈电磁波进行单维度快速傅里叶变换（Fast FourierTransform，FFT）处理，得到与目标物体对应的一维距离FFT信息作为距离信息。
在本申请实施例中，距离信息由针对反馈信号的一维快速傅里叶变换操作进行提取。距离信息指示在一个反馈信号中指示的，与该反馈信号对应的时刻时，目标与毫米波雷达之间的距离。
步骤407，毫米波雷达对每个距离数据进行FFT处理，得到与距离信息对应的速度信息。
步骤407所述的过程即为对于距离数据进行更高维度的FFT处理，得到速度信息的过程，可选地，通过二维FFT处理后可以获得速度-距离信息矩阵，进而对应距离信息，确定目标的速度信息。
步骤408，毫米波雷达基于中频信号，结合方位角天线方向矢量进行数字波束合成DBF处理，得到方位角信息。
步骤408所述的过程为确定目标的方位角信息的过程。
步骤409，毫米波雷达基于一维距离FFT信息，根据方位角方向矢量以及俯仰角方向矢量进行二维波达方向定位技术（Direction Of Arrival，DOA）估计，得到俯仰角信息。
步骤409所述的过程为确定目标的俯仰角信息的过程。基于步骤406至步骤409所述的不同信息，在进一步汇总拟合的情况下，即可确定目标物体的运动信息。可选地，本申请实施例中，以毫米波雷达处理得到上述四类信息为例进行说明。在本申请的其他实施例中，毫米波雷达获取上述四类信息中的至少一类作为运动信息。
步骤410，毫米波雷达响应于比对结果指示运动信息与预设腿部横扫动作信息匹配，生成开启动作信号。
步骤411，毫米波雷达响应于比对结果指示运动信息与预设踏步动作信息匹配，生成关闭动作信号。
步骤412，毫米波雷达响应于比对结果指示动作信息与预设动作信息不匹配，执行下一周期检测。
在本申请实施例中，对应用户的使用习惯，设定开启动作为腿部横扫动作，关闭动作为踏步动作。其中，腿部横扫是指抬起脚在毫米波雷达下方横扫，踏步是指脚一开始距离传感器约20cm处，然后远离传感器，进行一个脚落地的动作。腿部横扫对应于触发车尾门的开启，而踏步则对应于车尾门的关闭。因此，对应毫米波雷达的输出信号为三种，一是腿部横扫为开启尾门，二是踏步动作为关闭尾门，三是若特征参数均不符合前面所述动作中的任何一种，则不做任何执行动作。在不执行动作时，则继续执行下一周期检测，直至车辆中控设备向毫米波雷达发送指示停止检测的停止检测信号。
步骤413，毫米波雷达将控制信号发送至车辆中控设备。
步骤414，车辆中控设备接收控制信号。
该过程即为毫米波雷达进行控制信号发送以及车辆中控设备进行对应的控制信号接收的过程。
步骤415，车辆中控设备接收车钥匙感应数据以及车辆档位数据；
步骤416，车辆中控该设备响应于车钥匙感应数据指示车钥匙靠近车尾，且车辆档位数据指示车辆处于空挡或泊车档，对车辆的尾门进行控制。
在本申请实施例中，车辆中控设备将在接收到信号时再次检测是否满足车尾门的开启或关闭条件。
综上所述，本申请实施例提供的方法，利用毫米波雷达具有距离、速度以及角度分辨率高的优点，通过毫米波雷达别不同的脚步动作的微小变化生成对于目标信息的运动信息，在识别运动物体后，通过与预存动作的匹配程度输出识别结果，以发送至车辆中控设备来控制车辆尾门的开启与关闭，提高了脚踢式感应开关的识别率、准确率以及扩大了适用范围。
上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统包括毫米波雷达以及车辆中控设备，所述车辆中控设备与所述毫米波雷达通信连接；
所述车辆中控设备，用于向毫米波雷达发送启动信号，所述启动信号用于指示所述毫米波雷达启动感应流程；
所述毫米波雷达，用于响应于接收到所述启动信号，发送探测连续波并接收反馈电磁波；对所述反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体；根据所述反馈电磁波，确定所述目标物体的运动信息，所述运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种；将所述运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果；响应于所述比对结果指示所述运动信息与所述预设腿部运动信息匹配，生成控制信号；将所述控制信号发送至所述车辆中控设备；
所述车辆中控设备，还用于接收所述控制信号，基于所述控制信号对车辆的尾门进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述运动信息包括所述距离信息；
所述毫米波雷达，还用于对所述反馈电磁波进行单维度快速傅里叶变换FFT处理，得到与所述目标物体对应的一维距离FFT信息作为距离信息。
3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述运动信息包括所述速度信息，所述距离信息中包括至少两个距离数据；
所述毫米波雷达，用于对每个所述距离数据进行FFT处理，得到与所述距离信息对应的所述速度信息。
4.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述运动信息包括所述方位角信息；
所述毫米波雷达，还用于基于所述中频信号，结合方位角天线方向矢量进行数字波束合成DBF处理，得到所述方位角信息。
5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述运动信息包括所述俯仰角信息，
所述毫米波雷达，还用于基于所述一维距离FFT信息，根据方位角方向矢量以及俯仰角方向矢量进行二维波达方向定位技术DOA估计，得到所述俯仰角信息。
6.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述预设腿部动作信息包括预设腿部横扫动作信息以及预设踏步动作信息，所述控制信号包括开启动作信号以及关闭动作信号；
所述毫米波雷达，还用于响应于所述比对结果指示所述运动信息与所述预设腿部横扫动作信息匹配，生成所述开启动作信号；
响应于所述比对结果指示所述运动信息与所述预设踏步动作信息匹配，生成所述关闭动作信号。
7.根据权利要求6所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述预设腿部动作信息包括预设距离信息、预设速度信息、预设方位角信息以及预设俯仰角信息；
所述毫米波雷达，还用于基于所述预设距离信息、所述预设速度信息、所述预设方位角信息以及所述预设俯仰角信息确定样本特征参数；
基于所述运动信息生成特征参数；
基于所述样本特征参数与所述特征参数的相似程度，得到所述比对结果。
8.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，
所述车辆中控设备，还用于接收车钥匙感应数据以及车辆档位数据；
响应于所述车钥匙感应数据指示所述车钥匙靠近所述车尾，且所述车辆档位数据指示所述车辆处于空挡或泊车档，对所述车辆的所述尾门进行控制。
9.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统，其特征在于，所述毫米波雷达位于所述车辆的后保险杠的中央，所述毫米波雷达的检测区域为所述车辆的下方。
10.一种基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9任一所述的基于毫米波雷达的脚踢式感应尾门控制系统内的毫米波雷达中，所述方法包括：
响应于接收到所述车辆中控设备发送的启动信号，发送连续波并接收反馈电磁波；
对所述反馈电磁波进行信号处理，确定探测范围内的目标物体；
根据所述反馈电磁波，确定所述目标物体的运动信息，所述运动信息包括距离信息、速度信息、方位角信息以及俯仰角信息中的至少一种；
将所述运动信息与预设腿部运动信息进行比对，得到比对结果；
响应于所述比对结果指示所述运动信息与所述预设腿部运动信息匹配，生成控制信号；
将所述控制信号发送至所述车辆中控设备。
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