CN115128551A - 一种车辆拒止方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆拒止方法及设备，其中设备包括雷达信号接收机、混频器、模数转换模块、雷达信号分析设备和拒止干扰机，雷达信号接收机用于接收车载雷达信号；混频器用于将车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频使其降频为低频信号；模数转换模块用于将低频信号转换为数字信号；雷达信号分析设备用于对数字信号进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；拒止干扰机用于根据干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。本发明作用于自动驾驶车辆的底层传感器逻辑，对外界系统的依赖性相对较小，相对可靠性和强制性更高。

Description

一种车辆拒止方法及设备

技术领域

本发明涉及雷达信号干扰技术领域，尤其涉及一种车辆拒止方法及设备。

背景技术

目前辅助驾驶已经在乘用车市场上获得大规模普及，自动驾驶也成为未来公路交通运输的主流方向，为提高车辆驾驶的安全性无论是辅助驾驶还是自动驾驶均将毫米波车载雷达作为主要的感知传感器。但仅靠车载系统保障交通运输的可靠性和安全性是不健全的，特别是在交通管控和车辆拒止等方面需要更高效可行的手段。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种车辆拒止方法及设备，针对汽车辅助驾驶和自动驾驶均采用车载雷达作为感知传感器，以及根据雷达探测的前方障碍物情况判定启动主动刹车功能的情况，本发明采用雷达信号干扰技术，通过采集分析车载雷达信号频率及波形对其进行针对性干扰，使其判定车辆前方近距离存在障碍物并启动主动刹车，以实现对车辆的交通管控和车辆拒止。

本发明采用的技术方案如下：

一种车辆拒止设备，包括：

雷达信号接收机，用于接收车载雷达信号；

混频器，用于将所述车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频，使所述车载雷达信号降频为低频信号；

模数转换模块，用于将所述低频信号转换为数字信号；

雷达信号分析设备，用于对所述数字信号的相关参数进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；

拒止干扰机，用于根据所述干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

进一步地，还包括与所述雷达信号分析设备相连接的车流监测雷达和/或图像采集设备，用于对车辆行驶状态进行判定；若车辆在被干扰后仍未停止，则通过所述拒止干扰机加强干扰强度直至车辆停止。

进一步地，所述拒止干扰机配置有多个，多个所述拒止干扰机配置有预设序列间隔且与所述车载雷达信号相同频段的扫频信号。

进一步地，所述数字信号的相关参数包括扫频起始频率、扫频带宽和距离分辨率。

一种车辆拒止方法，包括以下步骤：

S1.接收车载雷达信号并与频率源的基频信号进行混频，使所述车载雷达信号降频为低频信号；

S2.将所述低频信号转换为数字信号，并对所述数字信号的相关参数进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；

S3.根据所述干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

进一步地，还包括步骤：S4.进行干扰后对车辆行驶状态进行判定，若车辆仍未停止，则加强干扰强度直至车辆停止。

进一步地，步骤S1中，对所述车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频的方法包括：

将所述车载雷达信号表示为：

f(t)＝f₀+ut,t∈[0,T]

式中，f₀为扫频起始频率，u＝B/T为扫频斜率，B为扫频带宽，T为扫频周期，f(t)为t时刻的正弦波频率；

生成基准频率f₁与车载雷达信号进行混频：

f′(t)＝f₀-f₁+ut∈[0,T]

式中，f′(t)为t时刻混频后的正弦波频率。

进一步地，步骤S2中，通过A/D采样获得所述车载雷达信号的扫频起始频率f₀和扫频带宽B，再通过计算获得所述车载雷达信号的基础距离分辨率ρ：

ρ＝c/2B∈[0,T]

式中，c为光速。

进一步地，步骤S2中，根据已获得的所述车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ，生成典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′，并配置干扰信号频率为：

式中，N为实施干扰的干扰机数量，n为实施干扰的第n个干扰机，u′＝B′/T′为干扰信号扫频斜率。

进一步地，步骤S4中，所述加强干扰强度是根据实时检测的车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ是否发生变化，来调整干扰信号典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明针对汽车辅助驾驶和自动驾驶均采用车载雷达作为感知传感器，以及根据雷达探测的前方障碍物情况判定启动主动刹车功能的情况，采用雷达信号干扰技术，通过采集分析车载雷达信号频率及波形对其进行针对性干扰，使其判定车辆前方近距离存在障碍物并启动主动刹车，可以实现对车辆的交通管控和车辆拒止。

(2)相比于通过车联网等手段进行交通管控，本发明是作用于自动驾驶车辆的底层传感器逻辑，对外界系统的依赖性相对较小，相对可靠性和强制性更高。特别是在要地安防、特殊管控禁行道路等交通管制要求较高的场景下，其可进行大范围强制拒止，通过外部信号干预车载系统内部的底层逻辑进行制动保障拒止设备的可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种车辆拒止设备系统架构示意图。

图2为本发明的一种车辆拒止设备工作流程示意图。

图3为车载雷达信号和干扰信号波形示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种车辆拒止设备，包括雷达信号接收机、混频器、模数转换模块、雷达信号分析设备和拒止干扰机，其中雷达信号接收机用于接收车载雷达信号；混频器用于将车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频，使车载雷达信号降频为低频信号；模数转换模块用于将低频信号转换为数字信号；雷达信号分析设备用于对数字信号的相关参数(例如：扫频起始频率、扫频带宽和距离分辨率)进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；拒止干扰机，用于根据干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

具体地，如图2所示为该车辆拒止设备的工作流程示意图，处理流程为接收上级开启干扰指令、监测道路车辆情况、接收分析车载雷达信号、生成/调整干扰信号波形序列、配置干扰机发射干扰信号、监测车辆像是情况判定车辆是否停止和车辆拒止成功。

优选地，拒止干扰机配置有多个，多个拒止干扰机配置有预设序列间隔且与车载雷达信号相同频段的扫频信号。

优选地，该车辆拒止设备还包括与雷达信号分析设备相连接的车流监测雷达和/或图像采集设备，用于对车辆行驶状态进行判定。若车辆在被干扰后仍未停止，则通过拒止干扰机加强干扰强度直至车辆停止。

本实施对车载雷达干扰效果进行了仿真，干扰效果显示，拒止干扰机可使车载雷达在0～140米范围内均产生大量障碍物目标。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上：

本实施例提供了一种车辆拒止方法，包括以下步骤：

S1.接收车载雷达信号并与频率源的基频信号进行混频，使车载雷达信号降频为低频信号；

S2.将低频信号转换为数字信号，并对数字信号的相关参数进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；

S3.根据干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

S4.进行干扰后对车辆行驶状态进行判定，若车辆仍未停止，则加强干扰强度直至车辆停止。

车载雷达信号一般使用调频连续波(FMCW)，车载雷达信号的频率可表示为：

f(t)＝f₀+ut,t∈[0,T]

式中，f₀为扫频起始频率，u＝B/T为扫频斜率，B为扫频带宽，T为扫频周期，f(t)为t时刻的正弦波频率；

本实施例通过生成基准频率f₁与车载雷达信号进行混频后信号频率可表示为：

f′(t)＝f₀-f₁+ut∈[0,T]

式中，f′(t)为t时刻混频后的正弦波频率。

优选地，步骤S2中，通过A/D采样获得车载雷达信号的扫频起始频率f₀和扫频带宽B，再通过计算获得车载雷达信号的基础距离分辨率ρ：

ρ＝c/2B∈[0,T]

式中，c为光速。

再根据已获得的车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ，生成典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′，并配置干扰信号频率为：

式中，N为实施干扰的干扰机数量，n为实施干扰的第n个干扰机，u′＝B′/T′为干扰信号扫频斜率。

如图3所示为车载雷达信号和干扰信号波形示意图，图中对车载雷达信号和干扰信号波形进行了展示，并对扫频起始频率f₀、扫频带宽B、扫频周期T等参数与信号波形的关系进行了表示。

优选地，步骤S4中，加强干扰强度通过根据实时检测的车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ是否发生变化，来调整干扰信号典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′。

本实施对车载雷达干扰效果进行了仿真，干扰效果显示，拒止干扰机可使车载雷达在0～140米范围内均产生大量障碍物目标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆拒止设备，其特征在于，包括：

雷达信号接收机，用于接收车载雷达信号；

混频器，用于将所述车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频，使所述车载雷达信号降频为低频信号；

模数转换模块，用于将所述低频信号转换为数字信号；

雷达信号分析设备，用于对所述数字信号的相关参数进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；

拒止干扰机，用于根据所述干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

2.根据权利要求1所述的车辆拒止设备，其特征在于，还包括与所述雷达信号分析设备相连接的车流监测雷达和/或图像采集设备，用于对车辆行驶状态进行判定；若车辆在被干扰后仍未停止，则通过所述拒止干扰机加强干扰强度直至车辆停止。

3.根据权利要求1所述的车辆拒止设备，其特征在于，所述拒止干扰机配置有多个，多个所述拒止干扰机配置有预设序列间隔且与所述车载雷达信号相同频段的扫频信号。

4.根据权利要求1所述的车辆拒止设备，其特征在于，所述数字信号的相关参数包括扫频起始频率、扫频带宽和距离分辨率。

5.一种车辆拒止方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.接收车载雷达信号并与频率源的基频信号进行混频，使所述车载雷达信号降频为低频信号；

S2.将所述低频信号转换为数字信号，并对所述数字信号的相关参数进行分析，并根据分析结果配置干扰信号频率及波形信息；

S3.根据所述干扰信号频率及波形信息产生干扰信号，对车辆所载车载雷达进行干扰使车辆误判其近距离存在障碍物并启动车辆主动刹车功能，从而实现对车辆进行拒止。

6.根据权利要求5所述的车辆拒止方法，其特征在于，还包括步骤：S4.进行干扰后对车辆行驶状态进行判定，若车辆仍未停止，则加强干扰强度直至车辆停止。

7.根据权利要求5所述的车辆拒止方法，其特征在于，步骤S1中，对所述车载雷达信号与频率源的基频信号进行混频的方法包括：

将所述车载雷达信号表示为：

f(t)＝f₀+ut，t∈[0，T]

式中，f₀为扫频起始频率，u＝B/T为扫频斜率，B为扫频带宽，T为扫频周期，f(t)为t时刻的正弦波频率；

生成基准频率f₁与车载雷达信号进行混频：

f′(t)＝f₀-f₁+ut∈[0，T]

式中，f′(t)为t时刻混频后的正弦波频率。

8.根据权利要求7所述的车辆拒止方法，其特征在于，步骤S2中，通过A/D采样获得所述车载雷达信号的扫频起始频率f₀和扫频带宽B，再通过计算获得所述车载雷达信号的基础距离分辨率ρ：

ρ＝c/2B∈[0，T]

式中，c为光速。

9.根据权利要求8所述的车辆拒止方法，其特征在于，步骤S2中，根据已获得的所述车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ，生成典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′，并配置干扰信号频率为：

式中，N为实施干扰的干扰机数量，n为实施干扰的第n个干扰机，u′＝B′/T′为干扰信号扫频斜率。

10.根据权利要求6所述的车辆拒止方法，其特征在于，步骤S4中，所述加强干扰强度是根据实时检测的车载雷达信号的扫频起始频率f₀、扫频带宽B和基础距离分辨率ρ是否发生变化，来调整干扰信号典型频差Δf、干扰信号扫频带宽B′和干扰信号扫频周期T′。

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