CN115657006A - 一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法 - Google Patents

一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法 Download PDF

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CN115657006A
CN115657006A CN202211265675.XA CN202211265675A CN115657006A CN 115657006 A CN115657006 A CN 115657006A CN 202211265675 A CN202211265675 A CN 202211265675A CN 115657006 A CN115657006 A CN 115657006A
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China
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distance
target
road
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antennas
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乔宏鑫
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Abstract

本申请提供了一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,包括:步骤一:选定道路的测距长度,对道路进行分段,并在分段完成后的道路上进行雷达的接收天线的排列,对不同的路段使用不同的接收天线进行目标角度的测量;步骤二:雷达工作时,所有的接收天线天线同时工作,测出目标的距离和目标的速度;步骤三:将目标的距离作为先验信息,将目标分配到不同的路段,使用相应的接收天线进行角度的测量;本发明针对高速场景需求,通过多接收天线配合工作来实现两个目标:1、随着目标距离增大,测角精度提高,可以满足所有径向距离上的目标水平位置的确定:2、随着目标距离的减小,探测的水平视场增大,使所有车道始终处于探测角度范围内。

Description

一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法
技术领域
本申请涉及雷达测试技术领域,具体涉及一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法。
背景技术
现有技术中,通常在使用雷达探测高速道路上的车辆时,目标距离越远,所需要角度测量精度就越高,如此才能判断出车辆的位置信息,如车辆所在车道,目前的交通雷达的测角精度还满足不了判断一公里以外远距离目标的水平位置的要求。
当车辆目标距离雷达距离较近时,我们就需要更大的水平视场Fov,才能将高速道路近距离部分的所有车道都纳入探测范围;对于使用双接收天线想要得到较大的水平视场就需要天线间距缩小,否则将产生相位模糊,但缩小天线间距又会导致测量精度降低,这就导致目前交通雷达无法探测到过于近距离的目标(水平视场Fov不足)角度测量精度高,水平视场Fov大,二者往往不可兼得。
综上所述,现有技术中使用雷达探测高速道路上的车辆时,目标距离远,无法满足目标的水平位置,目标距离近,角度测量精度低,因此,需要提供一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
本申请提供了一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,包括:
步骤一:选定道路的测距长度,对道路进行分段,并在分段完成后的道路上进行雷达的接收天线的排列,对不同的路段使用不同的接收天线进行目标角度的测量;
步骤二:雷达工作时,所有的接收天线天线同时工作,测出目标的距离和目标的速度;
步骤三:将目标的距离作为先验信息,将目标分配到不同的路段,使用相应的接收天线进行角度的测量。
作为一种优选方案,所述步骤一中接收天线的排列具体为:接收天线为一维线列排列,天线线列法向方向为汽车行驶方向。
作为一种优选方案,所述步骤一中对道路进行分段具体为:将道路分为若干段,使得每段道路起始点处与终点处最边缘的位置相对于雷达的方向角为θ1和θ2
作为一种优选方案,所述对道路进行分段需满足如下条件:
C、同时保证划分出的若干段道路每段都有一对合适的双接收天线进行回波接收,其双接收天线间距分别为d1,d2,...dn
D、使所有双接收天线在其对应路段的θ1处的目标回波的相位差φ1和双天线在θ2处的目标回波的相位差φ2都满足以下两个条件:
c.φ1,φ2∈(-π,π);
d.
Figure BSA0000286708750000021
Figure BSA0000286708750000022
作为一种优选方案,所述步骤二具体为:测出目标的距离和目标的速度为只计算出其探测路段与雷达间径向距离所对应的频点的频谱,在之后CFAR检测中,只能检测出在相应路段中的目标。
作为一种优选方案,所述步骤二的具体计算步骤为:
步骤2.1:将所有的接收天线收到的回波信号分别进行放大、混频、滤波、采样,分别得到多路数字信号;
步骤2.2:将步骤2.1中所得的多路数字信号分别进行运算,得到所有接收天线对应的距离-多普勒幅频特性矩阵;对多路数字信号进行运算采用的方法为快时间维度的CZT和慢时间维的FFT;
步骤2.3:对于步骤2.2中的运算,快时间维度的CZT得到的是目标的距离信息,对于每个接收天线来说并不是计算所有频点的幅值;根据预先排列好的接收天线线阵,通过双接收天线间距离d判断出任意路段两条接收天线所要检测出的目标距离范围,任意路段两条接收天线的快时间维度的CZT仅仅计算距离范围内的频点相应的幅值;
步骤2.4:对于步骤2.2、步骤2.3中所描述的距离-多普勒幅频特性矩阵,将所有接收天线得到的距离-多普勒幅频特性矩阵汇总可以得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵;
步骤2.5:采用常规的CFAR检测方法对步骤2.4中得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵进行检测并记录每一个有效二维频点的位置;所述有效二维频点的位置为目标的距离、目标的速度信息。
作为一种优选方案,所述步骤三中角度的测量的步骤为:步骤3.1:根据步骤2.5采集目标的距离、目标的速度,即可得到目标距离角度信息。
作为一种优选方案,所述步骤3.1具体为:步骤2.4中得到的两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵中有效二维频点处的距离和速度单元二维谱线的相位差φ,
Figure BSA0000286708750000031
为距离维度谱分析的相位差,此时
Figure BSA0000286708750000032
根据φ计算待测目标的方位角θ。
作为一种优选方案,所述待测目标的方位角θ的具体计算公式为:
Figure BSA0000286708750000041
其中:d为探测所对应距离时的双接收天线的距离;ΔR为接收信号之间的波程差;λ表示发射信号的波长。
本发明针对高速道路独特的场景需求,通过多接收天线配合工作来达到以下两个目标:
1、随着目标距离增大,测角精度提高,可以满足所有径向距离上的目标水平位置的确定(以分辨出目标具体在某一车道为准):
2、随着目标距离的减小,探测的水平视场(Fov)增大,使所有车道始终处于探测角度范围内。
附图说明
图1是实施例三的发射天线、接收天线的安装结构示意图;
图2是相对于雷达的方向角为θ1和θ2的结构一示意图;
图3是相对于雷达的方向角为θ1和θ2的结构二示意图;
图4是天线RX2距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图5是天线RX3距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图6是天线RX4距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图7是天线RX5距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图8是天线RX3的另一距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图9是天线RX4的另一距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图10是天线RX5的另一距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
图11是天线RX1的距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵;
具体实施方式
以下结合附图1至11对本发明的具体实施方式进行详细说明;应当说明的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
实施例一:
本实施例提供了一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,包括:
步骤一:选定道路的测距长度,对道路进行分段,并在分段完成后的道路上进行雷达的接收天线的排列,接收天线为一维线列排列,接收天线线列法向方向为汽车行驶方向;道路的长度优选为:25m~1500m。
对道路进行分段具体为:将道路分为若干段,使得每段道路起始点处与终点处最边缘的位置相对于雷达的方向角为θ1和θ2,θ1的大小保证了这段道路全部被雷达视角所覆盖(即θ1有一个最小值),而θ1不能过大否则这段道路最远端位置的角度测量精度会变差,同时第一段道路的θ2和第二段道路的θ1是同一个角,后面的路段中下一段道路的θ1总是上一段道路的θ2;不过道路宽度是不变的,这就使得下一段道路距离远了但所需要所需的视角范围变小,这也将多天线分区域检测变成有效的。
对道路进行分段需满足如下条件:
A、同时保证划分出的若干段道路每段都有一对合适的双接收天线进行回波接收,其双接收天线间距分别为d1,d2,...dn
B、使所有双接收天线在其对应路段的θ1处的目标回波的相位差φ1和双天线在θ2处的目标回波的相位差φ2都满足以下两个条件:
a、φ1,φ2∈(-π,π);
b、
Figure BSA0000286708750000061
Figure BSA0000286708750000062
所述φ1的计算公式为
ΔR=d sinθ1
Figure BSA0000286708750000063
其中:θ1为待测目标的方位角,表示回波方向与天线阵列法线方向之间的夹角;d为一个路段的双接收天线的之间的距离;ΔR为接收信号之间的波程差,λ表示发射信号的波长。
所述φ2的计算公式为
ΔR=d sinθ2
Figure BSA0000286708750000064
其中:θ2为待测目标的方位角,表示回波方向与天线阵列法线方向之间的夹角;d为一个路段的双接收天线的之间的距离;ΔR为接收信号之间的波程差,λ表示发射信号的波长。
步骤二:雷达工作时,所有的接收天线同时工作,测出目标的距离和目标的速度;具体为所有天线同时工作接收雷达回波,然后雷达回波与发射信号混频得到中频信号,中频信号的频率与目标的距离成线性关系,通过分析中频信号的频率就可以得到目标的距离;对中频信号进行分析前,先通过带通滤波器滤除25m~1500m以外的位置返回的信号;
探测不同路段的接收天线在后端数字信号处理中只计算出其探测路段与雷达间径向距离所对应的频点的频谱,在之后CFAR检测中,只能检测出在相应路段中的目标;具体为:目标的距离在混频后对应于中频信号的频率,使用(DSP,FPGA)等处理芯片可以对中频信号进行谱分析,检测各频率分量的能量,对各频率分量对应的谱线进行能量检测,谱线能量超过阈值就可认定此处存在目标,即所说的CFAR检测;上述计算出其探测路段与雷达间径向距离所对应的频点的频谱采用的计算方法为线性调频Z变换(Chirp-z变换/CZT算法);这个过程也可以采用快速傅立叶变换(FFT)的算法求频谱,但是本申请中只计算出其探测路段与雷达间径向距离所对应的频点的频谱,不需要全范围的频谱,只需要将天线对应范围内的少部分频谱计算出来,这个时候使用FFT是极为浪费的,因此有优选使用线性调频Z变换(Chirp-z变换/CZT算法),可大大降低计算量。
步骤三:将目标的距离作为先验信息,先验信息指的是先对中频信号进行频谱分析得到中频频率,此频率对应了目标的距离;将目标的距离分配到不同的路段,使用相应的接收天线进行角度的测量;即对不同的路段使用不同的接收天线进行目标角度的测量。
本实施例中,对于相同距离的目标,例如相同距离的相临两车道目标,测量得到的目标的频谱谱线是同一条,测角的时候,相位是两个目标的重合,所以就需要依靠速度特征将相同距离的目标在速度上分离,再分别测角。
具体地,每一个接收天线回波得到的中频,在采样后频率对应于25m~1500m的信号都会被保留,但是每一条接收天线都有自己所负责的范围,范围确定后,把天线进行排列;频谱分析,每条接收天线虽然接收所有的频率分量的信号,但此接收天线对应后端只去分析本接收天线所负责的那个范围区间的频谱;如果存在目标,那么这个目标回波得到的中频信号被采样后,进行频谱分析,目标距离对应于一个频率,此频率只会被分析范围包含这个频率的接收天线的后端分析到,所以不用人为分配;目标距离对应了一个频率,每根接收天线只负责一部分频率范围的信号频谱分析,这个距离的目标(对应着一个具体频率)自然会落到这根接收天线上。
目标角度的测量:谱线能量检测,确定此谱线是不是有目标存在,而每跟谱线都有两条接收天线的频谱分析包涵这根谱线,而这两根天线在一开始接收天线排列时就被确定,我们可以知道其距离,然后根据天线距离和两个天线对应的同一条频率的谱线的相位差解算出目标角度。
实施例二:
本实施例对步骤二、步骤三进行限定,具体地:
步骤2.1:将所有的接收天线收到的回波信号分别进行放大、混频、滤波、采样,分别得到多路数字信号;对所有的接收天线收到的回波信号进行放大、混频,滤波,采样处理,然后利用(DSP,FPGA)等器件对采样数据进行频谱分析,得到每一条谱线的能量,每一条谱线对应一个距离,在频谱上不同的谱线上的能量不同,对所有谱线进行能量检测,能量超过一定的值就认为此谱线对应的距离存在目标;
具体地:每根天线连接一个接收通道,接收通道的低噪放将接收回波信号放大,混频器将放大后的接收回波与发射信号混频得到中频信号,中频调理电路将信号再放大,带通滤波器滤除25m-1500m以外的目标带来的杂波和噪声,由于多根天线对应多个接收通道,所以得到多路数字信号。
步骤2.2:将步骤2.1中所得的多路数字信号分别进行运算,得到所有接收天线对应的距离-多普勒幅频特性矩阵;
快速傅立叶变换(FFT)算法的主要目的是频谱分析,2D-FFT是做两次FFT,而且这两次FFT分为快时间维(也可以叫距离维FFT,因为其谱线代表的是目标距离信息)和慢时间维(也可以叫速度维FFT因为其谱线代表目标速度信息),一次检测发射多个脉冲每个脉冲上的采样点是被称为快时间,多个脉冲上的相对应时间采样点,排列后是慢时间;本申请中主要采用快时间维度的CZT(线性调频Z变换)和慢时间维的FFT,也可以采用:距离维和速度维的谱分析的描述方式。
步骤2.3:对于步骤2.2中的运算,快时间维度的CZT得到的是目标的距离信息,对于每个接收天线来说并不是计算所有频点的幅值;根据预先排列好的接收天线线阵,通过双接收天线间距离d判断出任意路段两条接收天线所要检测出的目标距离范围,任意路段两条接收天线的快时间维度的CZT仅仅计算距离范围内的频点相应的幅值,即步骤2.2中得到所有接收天线对应的距离-多普勒幅频特性矩阵并不是包含所有距离区间的距离-多普勒幅频特性矩阵;
步骤2.4:对于步骤2.2、步骤2.3中所描述的距离-多普勒幅频特性矩阵,将所有接收天线得到的距离-多普勒幅频特性矩阵汇总可以得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵;
步骤2.5:采用常规的CFAR检测方法对步骤2.4中得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵进行检测并记录每一个有效二维频点的位置;所述有效二维频点的位置为目标的距离、目标的速度信息;
所述步骤三具体为:
步骤3.1:根据步骤2.5采集目标的距离、目标的速度,即可得到目标距离角度信息;更具体地:所述步骤3.1具体为:步骤2.4中得到的两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵中有效二维频点处的距离和速度单元二维谱线的相位差φ,
Figure BSA0000286708750000101
为距离维度谱分析的相位差,此时
Figure BSA0000286708750000102
根据φ计算待测目标的方位角θ。
具体地:每根天线都可以得到一个矩阵,矩阵的每个单元都是一个复指数,即距离速度单元的值是一个复指数,距离维度谱分析的相位差的为
Figure BSA0000286708750000103
双天线就可以得到两个矩阵,两个天线的两个矩阵每个单元上的值是一个复指数,两个天线对应单元复指数相位差就是
Figure BSA0000286708750000104
通过它可以解算出目标方位角θ。
Figure BSA0000286708750000105
这里
Figure BSA0000286708750000106
是只是距离维度谱分析的相位差,但本申请中使用的都是二维的谱,是一个二维矩阵,所以使用二维谱线相位差使用了φ,但是二者在数值上是总是相等的。
作为一种优选方案,所述待测目标的方位角θ具体计算公式为:
Figure BSA0000286708750000107
其中:d为探测所对应距离时的双接收天线的距离;ΔR为接收信号之间的波程差;λ表示发射信号的波长。
本实施例中
Figure BSA0000286708750000108
计算是距离维频谱分析得到的谱线上的相位角,谱线的值是一个复指数,其绝对值超过门限说明此谱线对应的距离存在目标,两条天线对应位置的谱线的复指数相位差就是
Figure BSA0000286708750000109
这只是在距离维上分析,本申请中的频谱分析是二维的,即距离维和速度维,此时谱线是一个二维矩阵;有效二维谱线处的相位差φ是此距离区间的两天线对应谱线上的复指数的相位差,可以用来解算目标方位角θ。
φ1和φ2是两个极限值位置θ1和θ2处的相位差,我是通过检测φ的值去解算目标角度θ,这需要φ的值不能过小可以鉴相,这时我只要保证两个极限角度θ1和θ2对应的φ1和φ2是合适的,即“φ不过分小只要达到
Figure BSA0000286708750000111
Figure BSA0000286708750000112
以便可以得到较为精准的目的,因此,目标θ所对应的φ也是一个容易检测的范围,这也是使用多天线的原因,是通过天线间距d增大来将φ进行放大。
实施例三:
本实施例提供了一种具体实施例:
本实施例中选定的道路的测距长度为25m-1500m,本实施例完成对直线高速道路25m-1500m内的一个测距、测速和测角。
如图1所示,TX1为发射天线,RX1,RX2,RX3,RX4,RX5为接收天线;6个天线为一维线列排序,法线方向与车辆行驶方向相同;以RX1的坐标为原点,则TX1的坐标为7λ,RX2的坐标为14λ,RX3的坐标为15λ,RX4的坐标为18λ,RX5的坐标为27λ。
道路划分如下:
25m~75m为第一段;
75m~225m为第二段;
75m~675m为第三段;
675m~1500m为第四段;
探测第一段道路使用的接收双天线对为RX2,RX3,间距为1λ;
探测第二段道路使用的接收双天线对为RX3,RX4,间距为3λ;
探测第三段道路使用的接收双天线对为RX4,RX5,间距为9λ;
探测第四段道路使用的接收双天线对为RX1,RX5,间距为27λ;
本实施例是按照直线高速道路情景下,最远探测距离为1500m,最近探测距离25m的一种具体设计,现暂定道路为8车道,单车道宽度为3.75m,总宽度为35m。
具体实例将天线分为1发5收,其中λ为载波波长。
现对具体信号处理过程加以说明:
RX2,RX3,间距为1λ,对这两接收天线的接收通道的接收数据做距离范围25m~75m內的脉冲压缩(即距离维fft),和相干积累(即多普勒维fft),
RX3,RX4,间距为3λ;对这两接收天线的接收通道的接收数据做距离范围75m~225m內的脉冲压缩(即距离维fft),和相干积累(即多普勒维fft),
RX4,RX5,间距为9λ;对这两接收天线的接收通道的接收数据做距离范围225m~675m內的脉冲压缩(即距离维fft),和相干积累(即多普勒维fft),
RX1,RX5,间距为27λ;对这两接收天线的接收通道的接收数据做距离范围675m~1500m內的脉冲压缩(即距离维fft),和相干积累(即多普勒维fft)。
最终得到两个全范围的距离-多普勒矩阵,从这两矩阵中做CFAR处理得到目标距离速度信息,对已经检测出的目标,找出两个距离-多普勒矩阵对应位置的数据(即目标的复振幅),通过鉴相,和已知的相应距离出所对应的天线间距可以测得目标角度。
测角具体数值计算:
假设现通过CFAR检测出1000m处有一个目标速度为80Km/h。再假设通过鉴相发现此目标在两个距离-多普勒矩阵中复振幅的相位差为:
Figure BSA0000286708750000121
由于目标在1000m,所以使用的天线是RX1和R RX5间距为d=27
通过
Figure BSA0000286708750000122
得到目标在的方位角0.5556度进而得出水平距离和车道信息。
本申请中,通过不同距离范围设计不同天线间距,使得在任何距离处,相邻两车道的两个目标在两个距离-多普勒矩阵中的,复振幅的相位差φ1和φ2的差Δφ始终处于一个较大的值,就能够成功通过对φ鉴相来得到准确的目标所在车道信息。
在本具体实例中通过天线的排列和处理流程,这里Δφ将始终大于8°,也就是说只要我的鉴相器可以区分8°相位差的两个复振幅的相位那么就可以做到辨别目标车辆在哪个车道,这对目前来说是比较容易满足。
克服了以往在远距离(1000m)外的测角精度无法对车辆所行驶的具体车道进行判断的缺陷。通过探测远距离处时使用较大的天线间距得到较大的复振幅相位差φ。达到高精度测角目的。
并且也通过探测近距离处时使用较小的天线间距满足了过小距离时方向角视场不足的缺点(只要不小于25m方向角视场就可覆盖全部车道)。
本申请中的频谱分析是二维的,即距离维(快时间维)和速度维(慢时间维),此时谱线是一个二维矩阵,图4-图11是二维矩阵的一个求模,即用颜色代表每个距离速度单元的能量,存在目标颜色就会变亮,下图中就存在一个距离800m,速度-20m/s的目标,每个距离范围都有两条天线进行检测,比较相同单元的相位值就可以得到目标角度θ。
图7所示,天线RX5距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵,此处距离800m,速度-20m/s存在目标,此处距离800m,速度-20m/s的目标上的复指数是
Figure BSA0000286708750000131
图11所示,天线RX1距离维和速度维的谱分析结果,此时谱线是一个二维矩阵,此处距离800m,速度-20m/s存在目标,此处距离800m速度-20m/s的目标上的复指数是
Figure BSA0000286708750000141
求得两个矩阵在距离800m,速度-20m/s处的相位差
Figure BSA0000286708750000142
通过公式
Figure BSA0000286708750000143
得到目标方位角θ,要注意的是需要用
Figure BSA0000286708750000144
来代替公式中的φ
或者公式可以直接改写为
Figure BSA0000286708750000145
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明针对高速道路独特的场景需求,通过多接收天线配合工作来达到以下两个目标:随着目标距离增大,测角精度提高,可以满足所有径向距离上的目标水平位置的确定(以分辨出目标具体在某一车道为准):随着目标距离的减小,探测的水平视场(Fov)增大,使所有车道始终处于探测角度范围内;现有技术中对所有路段均作距离和速度检测,但申请中使用各双线组只对其特定路段进行目标的距离和速度检测,降低后端计算压力,且本申请采用多个双天线组对应各自路段进行检测,使得不同双天线组使用不同的天线间距,使得双天线相同距离和速度单元上的相位差是一个较大的合适的值。
以上结合附图详细描述了本申请的优选方式,但是,本申请并不限于上述实施方式中的具体细节,在本申请的技术构思范围内,可以对本申请的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本申请各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本申请的思想,申请其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (9)

1.本申请提供了一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:选定道路的测距长度,对道路进行分段,并在分段完成后的道路上进行雷达的接收天线的排列,对不同的路段使用不同的接收天线进行目标角度的测量;
步骤二:雷达工作时,所有的接收天线天线同时工作,测出目标的距离和目标的速度;
步骤三:将目标的距离作为先验信息,将目标的距离分配到不同的路段,使用相应的接收天线进行角度的测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤一中接收天线的排列具体为:接收天线为一维线列排列,天线线列法向方向为汽车行驶方向。
3.根据权利要求1所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤一中对道路进行分段具体为:将道路分为若干段,使得每段道路起始点处与终点处最边缘的位置相对于雷达的方向角为θ1和θ2
4.根据权利要求1所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述对道路进行分段需满足如下条件:
A、同时保证划分出的若干段道路每段都有一对合适的双接收天线进行回波接收,其双接收天线间距分别为d1,d2,...dn
B、使所有双接收天线在其对应路段的θ1处的目标回波的相位差φ1和双天线在θ2处的目标回波的相位差φ2都满足以下两个条件:
a.φ1,φ2∈(-π,π);
b.
Figure FSA0000286708740000021
Figure FSA0000286708740000022
5.根据权利要求2所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤二中测出目标的距离和目标的速度为只计算出其探测路段与雷达间径向距离所对应的频点的频谱,在之后CFAR检测中,只能检测出在相应路段中的目标。
6.根据权利要求5所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤二的具体步骤为:
步骤2.1:将所有的接收天线收到的回波信号分别进行放大、混频、滤波、采样,分别得到多路数字信号;
步骤2.2:将步骤2.1中所得的多路数字信号分别进行运算,得到所有接收天线对应的距离-多普勒幅频特性矩阵;对多路数字信号进行运算采用的方法为快时间维度的CZT和慢时间维的FFT;
步骤2.3:对于步骤2.2中的运算,快时间维度的CZT得到的是目标的距离信息,对于每个接收天线来说并不是计算所有频点的幅值;根据预先排列好的接收天线线阵,通过双接收天线间距离d判断出任意路段两条接收天线所要检测出的目标距离范围,任意路段两条接收天线的快时间维度的CZT仅仅计算距离范围内的频点相应的幅值;
步骤2.4:对于步骤2.2、步骤2.3中所描述的距离-多普勒幅频特性矩阵,将所有接收天线得到的距离-多普勒幅频特性矩阵汇总可以得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵;
步骤2.5:采用常规的CFAR检测方法对步骤2.4中得到两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵进行检测并记录每一个有效二维频点的位置;所述有效二维频点的位置为目标的距离、目标的速度信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤三中角度的测量的步骤为:
步骤3.1:根据步骤2.5采集目标的距离、目标的速度,即可得到目标距离角度信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述步骤3.1具体为:
步骤2.4中得到的两个完整范围的距离-多普勒幅频特性矩阵中有效二维频点处的距离和速度单元二维谱线的相位差φ,
Figure FSA0000286708740000032
为距离维度谱分析的相位差,此时
Figure FSA0000286708740000033
根据φ计算待测目标的方位角θ。
9.根据根据权利要求8所述的一种基于多天线的高精度交通雷达探测方法,其特征在于,所述待测目标的方位角θ的具体计算公式为:
Figure FSA0000286708740000031
其中:d为探测所对应距离时的双接收天线的距离;ΔR为接收信号之间的波程差;λ表示发射信号的波长。
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