CN116087955A - 使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位非视线对象 - Google Patents

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Abstract

本文档描述了使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统。在一些示例中，雷达系统的处理器可以使用反射的EM能量来标识对象的检测，并使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否在道路内。响应于确定直接路径反射不位于道路内，处理器可以确定与检测相关联的多路径反射(例如，多路径距离和多路径角)是否可行。响应于确定多路径反射是可行的，处理器可以确定检测与NLOS对象相对应。处理器还可以提供NLOS对象作为给交通工具的自主或半自主驾驶系统的输入，从而提高此类系统的安全性。

Description

使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位非视线对象
背景技术
许多交通工具使用基于视觉的系统或雷达系统来检测和跟踪辅助驾驶系统和自主驾驶系统的对象(例如，其他交通工具)。然而，基于视觉的系统通常无法检测到位于它们的直接视线之外的对象。雷达系统通常只跟踪视线对象。在许多汽车环境中(例如，多风的道路、视线不良的弯道、视线不良的山顶(crest)、城市交叉口)，检测移动非视线(NLOS)对象将改善对象跟踪，并允许早期检测以提高安全性。
发明内容
本文档描述了使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统。在一些示例中，用于安装在交通工具上的雷达系统包括发射器、接收器、以及处理器。处理器可以使用反射的EM能量来标识对象的检测，并使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否在与交通工具的行驶路径相对应的道路内。响应于确定直接路径反射不位于道路内，处理器可以确定与检测相关联的多路径反射(例如，多路径距离和多路径角)是否可行(viable)。多路径反射的可行性可以基于交通工具附近区域中反射表面的存在。响应于确定多路径反射是可行的，处理器可以确定检测与NLOS对象相对应，并且在一些实现中，开始对NLOS对象的跟踪。处理器还可以将NLOS对象指示为给交通工具的自主或半自主驾驶系统的输入。以此方式，所描述的技术和系统可以使得雷达系统能够检测和定位NLOS对象，从而提高自主和半自主驾驶系统的安全性。
本文档还描述了由以上总结的系统和在本文中阐述的雷达系统的其他配置来执行的方法、以及用于执行这些方法的装置。
本发明内容介绍与使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象相关的简化概念，在具体实施方式和附图中进一步描述该简化概念。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，也并非旨在用于确定要求保护的主题的范围。
附图说明
在本文档中参考以下附图描述了使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统的一个或多个方面的细节。贯穿附图通常使用相同的数字来引用相似的特征和组件：
图1示出了根据本公开的技术的其中雷达系统可以使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的示例环境；
图2示出了多路径雷达传播的示意性表示，并且示出了使用多路径雷达反射来检测和定位NLOS对象的关键概念；
图3示出了具有可以使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的雷达系统的交通工具的示例配置；
图4示出了雷达系统用于使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的示例方法；
图5示出了所描述的使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统的示例流程图；以及
图6-1至图6-4示出了根据本公开的技术的使用多路径雷达反射和地图数据对NLOS对象的示例检测和定位。
具体实施方式
概述
许多交通工具使用基于视觉的系统和/或雷达系统来检测和跟踪对象(例如，其他交通工具)。例如，相机可以捕获交通工具的环境的图像，并处理图像数据以标识对象。然而，基于视觉的系统通常无法检测到位于它们的直接视线之外的对象。结果是，这些基于视觉的系统无法在许多汽车环境(包括多风的道路、视线不良的弯道、视线不良的山顶和城市交叉口)中检测NLOS对象。
雷达系统使用天线发射和接收电磁(EM)信号，以用于检测和跟踪对象。在汽车应用中，雷达系统在动态环境中操作，该动态环境可以导致EM信号具有多路径反射。当反射表面(例如，墙壁、围栏、障碍物、护栏、标志或另一交通工具)对EM信号产生一个或多个附加反射时，发生多路径反射。多路径环境会导致直接路径反射和多路径反射两者。当反射的EM信号直接在雷达系统与对象之间行进时，发生直接路径反射。通常，当接收到的EM信号从一个或多个对象反射，并采用多个路径在对象和雷达系统之间行进时，发生多路径反射。在本文档中，应当理解，多路径反射也可以描述来自对象的单个间接路径。然而，多路径反射创建检测到的对象的镜像图像(例如，回波)。雷达系统通常没有简单的方法来在对象的直接返回和其多路径回波之间进行区分。结果是，由于它们的异常外观，NLOS对象通常被感知为噪声，并对雷达系统产生负面影响。结果是，雷达系统通常滤除多路径反射，因此无法检测NLOS对象。
相比之下，本文档描述了用于使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统。利用多路径反射，雷达系统可以被配置为一种重要的感测技术，基于交通工具的系统使用该感测技术来获取关于周围环境(包括NLOS对象)的信息。基于交通工具的系统可以使用雷达系统来检测盲角周围的对象、山顶的相对侧上的交通工具，并在必要时采取必要的动作(例如，停车、减速、改变车道)以避免碰撞。
例如，雷达系统可以包括用于发射EM能量的发射器和用于接收由交通工具附近区域中的对象反射的EM能量的接收器。雷达系统还包括用于执行NLOS对象检测和定位的一个或多个处理器。使用接收到的EM能量，处理器可以标识交通工具附近区域中的对象的检测。处理器可以使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射(例如，直接路径角和直接路径距离(range))是否位于道路内。响应于确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路内，处理器可以确定与检测相关联的多路径反射(例如，多路径距离和多路径角)是否可行。可行性可以包括但不限于由传感器在环境中、或在地图数据中标识的反射表面，以及在地图上配准多路径反射和多路径跟踪的NLOS对象，以确定其是否位于传感器范围以外的车道中。响应于确定多路径反射可行，处理器可以确定检测对应于NLOS对象，并将NLOS对象指示为给自主或半自主驾驶系统的输入。以此方式，所描述的系统和技术可以在不增加高精度激光雷达系统成本的情况下提供NLOS检测和定位。NLOS检测和定位还可以用于提高辅助驾驶或自主驾驶系统的安全性。
此示例只是所描述的使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统的一个示例。本文档描述了其他的示例和实现。
操作环境
图1示出了根据本公开的技术的其中雷达系统104可以使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的示例环境100。在所描绘的环境100中，雷达系统104被安装到在道路124上行驶的交通工具102或被集成在在道路124上行驶的交通工具102内。雷达系统104可以检测交通工具102附近区域中的一个或多个对象，包括不在雷达系统104的视线内的NLOS对象122。在所描绘的环境中，道路124包括遮挡雷达系统104的视野的盲角。
尽管示出为载客卡车，但是交通工具102可以表示其他类型的机动交通工具(例如，轿车、汽车、摩托车、公共汽车、拖拉机、半挂车)、非机动交通工具(例如，自行车)、有轨交通工具(例如，火车)、水运工具(例如，船只)或飞行器(例如，飞机)。通常，制造商可以将雷达系统104安装到任何移动平台，包括移动机械或机器人设备。
在所描绘的实现中，雷达系统104安装在交通工具102的前部，并经由反射表面120(例如，护栏)的反射照射对象122。雷达系统104能够从交通工具102的任何外表面检测NLOS对象122。例如，交通工具制造商可以将雷达系统104集成到保险杠、侧视镜、前灯、尾灯、或对象需要检测的任何其他内部位置或外部位置中。在一些情况下，交通工具102包括多个雷达系统104，诸如提供更大仪器视场的第一雷达系统104和第二雷达系统104。一般而言，交通工具制造商可以将雷达系统104的位置设计成提供包含感兴趣区域的特定视场。示例视场包括360度视场、一个或多个180度视场、一个或多个90度视场等，它们可重叠或被组合成特定尺寸的视场。
NLOS对象122和反射表面120由反射雷达信号的一种或多种材料组成。取决于应用，NLOS对象122可以表示感兴趣的目标。在一些情况下，NLOS对象122和反射表面120可以是移动对象(例如，其他交通工具)或静止对象(例如，路边标志、道路障碍物、碎片)。取决于应用，NLOS对象122可以表示感兴趣的目标，交通工具102可以根据该感兴趣的目标在道路124上安全地导航。
雷达系统104通过经由天线元件发射EM信号118或波形来发射EM辐射。在环境100中，雷达系统104可以通过发射和接收一个或多个雷达信号来检测和跟踪NLOS对象122。例如，雷达系统104可以发射在一百和四百千兆赫(GHz)之间、在四和一百GHz之间、或者在大约七十和八十GHz之间的EM信号。
雷达系统104可以是依赖于均匀线性阵列(ULA)将反射的EM信号与相对应的对象匹配的MIMO雷达系统。雷达系统104也可以操作为不依赖于MIMO技术的传统雷达系统。雷达系统104可以包括用于发射EM信号118的发射器106。雷达系统104还可以包括用于接收EM信号118的反射版本的接收器108。发射器106包括一个或多个组件，包括天线或天线元件，用于发射EM信号118。接收器108包括一个或多个组件，包括天线或天线元件，用于检测反射的EM信号。发射器106和接收器108可以一起并入同一集成电路(例如，收发器集成电路)上或分开地并入不同的集成电路上。在其他实现中，雷达系统104不包括分开的天线，但是发射器106和接收器108各自包括一个或多个天线元件。
雷达系统104还包括一个或多个处理器110(例如，能量处理单元或电子控制单元)和计算机可读存储介质(CRM)112。处理器110可以是微处理器或片上系统。处理器110可以执行存储在CRM 112中的指令。例如，处理器110可以处理由接收器108接收到的EM能量，并使用NLOS检测组件114和地图数据116确定与NLOS对象122相关联的检测和定位数据。处理器110还可以使用地图数据116将NLOS对象122配准到道路基础设施。处理器110还可以检测NLOS对象122的各种特征(例如，距离、方位角、距离变化率、仰角)。处理器110可以为至少一个汽车系统生成雷达数据，包括NLOS对象122的位置和速度。例如，处理器110能够基于来自接收器108的经处理的EM能量来控制交通工具102的自主或半自主驾驶系统。
地图数据116可以提供区域中行驶路线(例如，公路、高速公路、街道、道路)的地图以及行驶路线附近的对象(例如，道路障碍物、交通标志、护栏)。地图数据116可以存储在CRM 112中。在其他实现中，地图数据116可以存储在在线数据库中或远程计算设备上，并且处理器110可以经由通信设备下载地图数据116。如下文更详细地描述的，NLOS检测组件114可以使用地图数据116来确定与检测相关联的潜在直接路径和多路径反射的可行性。
NLOS检测组件114获得由接收器108接收的EM能量或来自中间组件的检测。NLOS检测组件114使用接收到的EM能量或检测来标识与NLOS对象122相关联的检测，并相对于雷达系统104定位NLOS对象122。如上所述，多路径反射是一种传播现象，其中返回的雷达信号经由间接路径行进。作为多路径反射的结果，目标(例如，NLOS对象122)的镜像图像或回波出现在雷达数据中。NLOS检测组件114可以使用下面关于图2至图5所描述的技术来在与对象相关联的潜在直接路径返回和多路径反射之间进行区分。NLOS检测组件114还可以生成检测到的NLOS对象的跟踪，以跟踪它们的位置和速度。雷达系统104可以将NLOS检测组件114实现为由处理器110执行的CRM 112、硬件、软件、或其组合中的指令。
雷达系统104可以基于EM信号从雷达系统104行进到NLOS对象122以及从NLOS对象122回到雷达系统104所花费的时间来确定到NLOS对象122的距离。雷达系统104还可以使用NLOS检测组件114，根据基于由雷达系统104接收到的一个或多个大振幅回波信号的方向的离去方向(DoD)和到达方向(DoA)来确定NLOS对象122的位置。
作为示例，图1示出了在道路124上行驶的交通工具102，该道路124包括盲角。反射表面120在道路124附近。反射表面120可以是墙壁、护栏、围栏、建筑物或另一交通工具。雷达系统104可以使用本公开的所描述的技术来检测交通工具102前方的NLOS对象122。
雷达系统104的发射器106在交通工具102前方发射EM信号118。EM信号118从反射表面120向NLOS对象122反射，该NLOS对象122可以位于雷达系统104的视场之外。NLOS对象122反射发射的EM信号118。反射的EM信号从反射表面120反射，并行进回到接收器108。NLOS检测组件114检测并定位NLOS对象122。例如，雷达系统104可以根据具有x轴(例如，在沿道路124的前进方向上)和y轴(例如，垂直于x轴122且沿道路124的表面)的交通工具坐标系来定位NLOS对象122。NLOS检测组件114还可以使用地图数据116确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路124内(例如，可构想地位于远离交通工具并且在包括图1的图纸之外)。
交通工具102还可以包括依赖于来自雷达系统104的数据的至少一个汽车系统，诸如驾驶员辅助系统、自主驾驶系统、或半自主驾驶系统。雷达系统104可以包括到依赖于该数据的汽车系统的接口。例如，处理器110经由该接口输出基于由接收器108接收的EM能量的信号。
通常，汽车系统使用由雷达系统104提供的雷达数据来执行功能。例如，驾驶员辅助系统可以提供NLOS监测，并生成指示与NLOS对象122的潜在碰撞的警报(例如，NLOS对象122与交通工具102在同一车道上并且正以较慢的速度行驶)。雷达数据还可以指示何时维持当前车道或速度是安全的或不安全的。自主驾驶系统可以将交通工具102移动到道路124上的特定位置，同时避免与NLOS对象122发生碰撞。由雷达系统104提供的雷达数据可以提供与到NLOS对象122的距离和NLOS对象122的位置有关的信息，以使自主驾驶系统能够执行紧急制动、执行车道改变、车道偏置、或调整交通工具102的速度。
图2示出了多路径雷达传播的示意性表示200，并且示出了使用多路径雷达反射来检测和定位NLOS对象的关键概念。对象20可以在相对于交通工具102的不同位置，包括在雷达系统104的视线之内或之外。反射表面120(例如，护栏、栏杆、施工区边界、围栏、另一交通工具)或反射对象位于交通工具102的右侧。雷达系统104通过发射EM信号118和接收反射的EM信号来检测对象202。
雷达系统104在不同的方向上发射EM信号118，并且当这些信号中的一些被反射时，这些信号中的一些可以经由多条路径到达接收器108。最短路径是雷达信号的直接路径发射和反射，如图2中的直接路径信号204所表示的。直接路径信号204通常还导致最强(例如，最高能量级)的反射信号。然后，由于障碍物、道路中的弯道或其他问题，直接路径信号204并不总是可用的。结果是，对象202可能在雷达系统104的视线之外。
反射信号还可以经由一个或多个间接路径传播到接收器108。当反射表面120重定向EM信号时，可以出现间接路径。例如，EM信号118可以在反射离开对象202之前从反射表面120反弹，并经由相同路径行进返回到接收器108，从而导致多路径反射。
多路径反射允许雷达系统104经由间接路径检测NLOS对象。作为多路径反射的结果，雷达系统104必须确定检测是直接路径返回的结果还是多路径返回的结果。直接路径返回与对象202的图像206相关联。图像206由基于由接收器108接收的EM能量的到达方向假设直接路径返回产生。如图2所示，多路径返回和直接路径返回的距离相似，但是NLOS检测组件114可以使用地图数据116来在多路径返回和直接路径返回之间进行区分，如下面关于图4和图5更详细描述的。
多路径反射通常可以经由镜面反射或漫反射发生。镜面反射假定平坦和光滑的镜面，而漫反射假定导致许多反射的粗糙表面。在汽车环境中，雷达系统104通常可以假定反射表面120近似镜面。
经由反射表面120的对象202的多路径反射可以被定义为直接路径和间接路径的总和，这在等式(1)中示出：
Figure BDA0003929739880000081
其中st是发射的信号118，Rd和Ri分别是直接路径距离和间距路径距离，G是地球的反射系数。如等式(2)所示，接收到的EM信号可以被进一步写为：
Figure BDA0003929739880000082
其中ΔR＝Ri-Rd。所描述的雷达系统104和NLOS检测组件114可以执行针对对象202的对象检测和定位，如下面关于图3至图5更详细地描述的。
交通工具配置
图3示出了具有可以使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的雷达系统的交通工具的示例配置。如针对图1所描述的，交通工具102可以包括雷达系统104、处理器110、CRM 112、NLOS检测组件114(包括NLOS定位组件308和NLOS跟踪组件310)以及地图数据116。此外，雷达系统包括距离和距离变化率组件304和测角(angle-finding)组件306。交通工具102还可以包括一个或多个通信设备302和到一个或多个基于交通工具的系统(包括一个或多个辅助驾驶系统314和一个或多个自主驾驶系统316)的控制接口。
通信设备302可以包括传感器接口和基于交通工具的系统接口。传感器接口和基于交通工具的系统接口可以例如在雷达系统104和/或NLOS检测组件114的各个组件集成在交通工具102内时，通过交通工具102的通信总线传输数据(例如，雷达数据、距离计算、跟踪、以及映射到NLOS对象122的其他特征)。
交通工具102还包括到一个或多个基于交通工具的系统(例如，辅助驾驶系统314和自主驾驶系统316)的控制接口312，该一个或多个基于交通工具的系统单独地或组合地提供用于接收雷达数据以控制交通工具102的方式。控制接口312向其提供雷达数据的基于交通工具的系统的一些示例包括辅助驾驶系统314和自主驾驶系统316；每个系统可以依赖于从NLOS检测组件114输出的信息。例如，基于交通工具的系统可以依赖于经由通信设备302传送并从雷达系统104获得的数据来操作交通工具102(例如，制动、变道)。通常，控制接口312可以使用由NLOS检测组件114提供的数据来控制交通工具102的操作，并执行某些不需要控制但还用于向乘客、行人和其他交通工具输出警告的功能。例如，辅助驾驶系统314可以向驾驶员警告NLOS对象122，并执行规避操纵以避免与NLOS对象122发生碰撞。作为另一示例，自主驾驶系统316可以将交通工具102导航到道路124中的特定位置，以避免与NLOS对象122发生碰撞。基于交通工具的系统还可以向驾驶员提供关于NLOS对象122的早期警告或警报(例如，如果NLOS对象与交通工具102位于同一车道中，并且呈现不安全状况)。
距离和距离变化率组件304接收雷达数据作为输入，然后输出经处理的雷达数据，经处理的雷达数据可以包括NLOS对象122的距离、距离变化率和分类。距离和距离变化率组件304的输入处理功能可以维持特征提取功能以及后处理或输出功能。输入处理功能使得距离和距离变化率组件304能够从发射器106和/或接收器108接收雷达数据(例如，用于构建合成阵列)。
在一些实现中，雷达数据被接收为从MIMO天线阵列获得的低级别时间序列数据，以生成合成阵列，合成阵列将雷达回波(例如，窄带信号)映射到合成阵列的输入通道和输出通道。使用低级别时间序列数据使NLOS检测组件114能够提供更好的检测分辨率，并且使距离和距离变化率组件304能够提取出与出现在环境100中的NLOS对象122相关联的特征。可以使用MIMO技术形成合成阵列，以通过从不同方向撞击(impinge)合成阵列来将获得的窄带宽信号映射到合成阵列的输入和输出通道。
测角组件306获得由接收器108接收到的EM能量，并确定与NLOS对象122相关联的角度。例如，测角组件306可以处理雷达数据，以生成距离-角度图或经插值的距离-角度图，包括距离-方位角图和/或距离-仰角图。经插值的距离方位角格式可以通过简化对NLOS对象122的标记来提高NLOS检测组件114的准确度，例如，以供机器学习模型使用，该机器学习模型被配置成根据被接收作为输入的雷达数据进行进一步的估计或预测。雷达系统104可以将测角组件306实现为由处理器110执行的CRM 112、硬件、软件或其组合中的指令。
如上所述，NLOS检测组件114可以检测和定位NLOS对象122。具体而言，NLOS定位组件308可以确定与NLOS对象122相关联的距离和方位角。NLOS定位组件308可以确定与NLOS对象122相关联的多路径距离和多路径角。
例如，NLOS定位组件308可以使用与NLOS对象122相关联的直接路径角，并确定反射对象或反射表面是否沿着与NLOS目标122的检测相关联的直接路径角定位。在确定反射对象或反射表面沿着与检测相关联的直接路径角定位时，NLOS定位组件308可以确定接收到的EM能量在反射对象或反射表面处的反射角。可以基于与检测相关联的直接路径角来确定反射角。还可以基于地图数据116或指示反射表面相对于雷达系统104的角度的其他传感器数据(例如，雷达数据、视觉数据或激光雷达数据)来确定反射角。NLOS定位组件308还可以基于反射角确定接收到的EM能量在反射对象或反射表面处的入射角。NLOS定位组件308然后可以基于入射角和直接路径距离来分别确定与检测或NLOS对象122相关联的多路径距离和多路径角。
NLOS跟踪组件310可以为每个检测到的NLOS对象122生成跟踪，并在为NLOS对象122确定附加定位信息时将数据附加到NLOS跟踪。以此方式，雷达系统104可以在不增加高精度激光雷达系统的成本或处理复杂度性的情况下，比其他雷达系统更早地检测和定位NLOS对象。此外，所描述的技术和系统可以通过提供NLOS对象122的检测和定位数据来提高辅助驾驶系统314和自主驾驶系统316的安全性。
示例方法
图4示出了雷达系统使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的示例方法400。方法400被示出为被执行的多组操作(或动作)，但不必限于在本文中示出操作的次序或组合。此外，可以重复、组合或重组任何一个或多个操作，以提供其他方法。在以下讨论的部分中，可以参考图1的环境100以及图1至图3中详述的实体，仅出于示例对它们作出参考。该技术不限于由一个实体或多个实体执行。
在402处，使用接收到的EM能量来标识对象的检测。例如，雷达系统104的发射器106可以发射EM能量，包括EM信号118。雷达系统104的接收器108可以接收由一个或多个对象(包括NLOS对象122)反射的EM能量。雷达系统104的处理器110可以使用接收到的EM能量来标识NLOS对象122的检测。NLOS对象122可以是静止对象或移动对象。雷达系统104可以使用多普勒数据来滤除静止的NLOS对象122。
在404处，使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内。例如，处理器110可以使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径角和直接路径距离是否位于道路124内。具体而言，处理器110可以使用接收到的EM能量来确定与检测相关联的角度(例如，方位角)。处理器110还可以使用EM能量来确定与检测相关联的直接路径距离。地图数据可以被包括在CRM 112中，或通过与远程数据库的通信链路获得。
在406处，并且响应于确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路内，确定与检测相关联的多路径反射(例如，多路径距离和多路径角)是否可行。例如，响应于确定与检测相关联的直接路径反射(例如，直接路径角和直接路径距离)不位于道路124内，处理器110可以确定与检测相关联的多路径距离和多路径角是否可行。可行性确定可以基于EM能量从包括在地图数据116中的对象(例如，护栏、标志、道路障碍物)或由一个或多个交通工具传感器(例如，视觉系统、相机系统、激光雷达系统或雷达系统104)检测到的附近对象(例如，另一交通工具、护栏、标志、广告牌)的潜在反射。可行性确定还可以基于与检测相关联的多路径距离和多路径角是否在地图数据116中所包括的道路基础设施或几何形状上是可配准的确定。
处理器110可以使用地图数据116或来自雷达系统104、激光雷达系统或视觉系统的数据来确定反射对象是否沿着与检测相关联的直接路径角定位。可以通过将反射对象的位置包括在先验地图中或当前传感器地图中来增强生成多路径反射的反射对象的可行性。响应于确定反射对象沿着与检测相关联的直接路径角定位，处理器110可以确定接收到的EM能量在反射对象处的反射角。可以基于与检测相关联的直接路径角来确定反射角。例如，处理器110可以使用地图数据或传感器数据来确定反射对象相对于雷达系统104的角度，然后基于直接路径角和该相对角度来确定反射角。然后，处理器110可以基于接收到的EM能量在反射对象处的反射角来确定接收到的EM能量在反射对象处的入射角。使用接收到的EM能量在反射对象处的入射角和与检测相关联的直接路径距离，处理器110可以确定与检测相关联的多路径距离和多路径角。然后，处理器110可以使用地图数据116来确定与检测相关联的多路径距离和多路径角是否可行。
在408处，响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，确定检测与NLOS对象相对应。例如，响应于确定与检测相关联的多路径距离和多路径角是可行的，处理器110可以确定检测与NLOS对象122相对应。在做出该确定时，处理器110还可以使用被包括在地图数据116中的道路几何形状来确定与检测相关联的多路径位置是否可行。处理器110还可以使用与检测相关联的多路径距离、多路径角、多路径距离变化率或多路径位置来开始或更新与NLOS对象122相关联的跟踪。处理器110可以使用到地图数据116的配准来维持被跟踪的NLOS对象112的可行性。
在410处，提供NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。例如，雷达系统104可以提供NLOS对象122的指示作为给辅助驾驶系统314或自主驾驶系统316的输入。NLOS数据可以包括与NLOS对象122相关联的多路径距离、多路径角、多路径位置、多路径距离变化率或跟踪。以此方式，辅助驾驶系统314或自主驾驶系统316可以提高其安全性。
图5示出了所描述的使用多路径雷达反射和地图数据检测和定位NLOS对象的技术和系统的示例流程图500。图5的雷达系统可以例如是图1和图3的雷达系统104，其包括NLOS检测组件114和地图数据116。
在502处，NLOS检测组件114确定是否检测到目标(例如，移动对象或静止对象)。具体而言，雷达系统104的发射器106可以发射EM能量，包括EM信号118。雷达系统104的接收器108可以接收由一个或多个对象(包括NLOS对象122)反射的EM能量。雷达系统104的处理器110可以使用接收到的EM能量来标识NLOS对象122的检测。处理器110还可以确定检测指示NLOS对象122是移动的还是静止的。
在504处，如果检测是目标，则NLOS检测组件114确定与检测相关联的角度和距离是否位于映射的道路上。具体而言，处理器110可以使用地图数据116并假设直接路径反射来确定与检测相关联的角度(例如，方位角)和距离是否位于道路124内。作为另一示例，处理器110可以确定反射表面沿着检测的直接路径定位。如果地图数据116指示移动对象不太可能位于反射表面的另一侧，则NLOS检测组件114可以以较高的确定性水平确定检测是来自NLOS对象的多路径反射的结果。作为另一示例，处理器110可以通过使用地图数据116来确定来自NLOS对象122的多路径反射在道路124上。
在506处，如果与检测相关联的直接路径角和直接路径距离不位于映射的道路上，则NLOS检测组件114基于附近对象来确定与检测相关联的多路径距离和多路径角是否可行。具体而言，可行性确定可以基于EM能量从包括在地图数据116中的对象(例如，护栏、标志、道路障碍物)或由一个或多个交通工具传感器(例如，视觉系统、相机系统、激光雷达系统或雷达系统104)检测到的附近对象(例如，另一交通工具、护栏、标志、广告牌)的潜在反射。如上所述，NLOS检测组件114可以使用直接路径角、直接路径距离和反射对象的相对角度来确定与检测相关联的多路径角和多路径距离。
在508处，如果多路径距离和多路径角是可行的，则NLOS检测组件114基于道路几何形状来确定与检测相关联的多路径位置是否可行。具体而言，处理器110可以使用地图数据116来确定多路径位置是否位于道路124上。具体而言，处理器110可以使用地图数据116来确定多路径位置(例如，多路径距离和多路径角)是否位于道路124的车道内。处理器110还可以使用多路径位置来确定检测位于道路124的哪个车道中。
在510处，如果基于道路几何形状多路径位置是可行的，则NLOS检测组件114确定检测到NLOS对象122。此外，如果地图数据116包括车道级别地图数据(例如，指示道路124的各个车道)或HD地图数据，则NLOS检测组件114还可以使用NLOS对象122的多路径位置来确定NLOS对象122位于哪个车道中，并将NLOS对象122配准到地图，以将多路径位置和轨迹与道路124的道路形状相匹配。
在512处，NLOS检测组件114还利用与NLOS对象122相关联的多路径距离、多路径角和/或多路径位置来开始、更新或附加对NLOS对象122的NLOS跟踪。
在514处，如果针对步骤502、506或508确定了否定响应，或者针对步骤504确定了肯定响应，则NLOS检测组件114继续下一个检测，并再次开始流程图500。
所描述的NLOS检测组件114的技术和系统允许雷达系统104使用多路径雷达反射和地图数据来检测和定位NLOS对象。以此方式，所描述的系统和技术在不增加高精度激光雷达系统成本的情况下提供了NLOS检测和定位。NLOS检测和定位还提高了辅助驾驶系统314和自主驾驶系统316的安全性和有效性。
图6-1至图6-4示出了根据本公开的技术的使用多路径雷达反射和地图数据对NLOS对象的示例检测和定位。在所示出的环境600-1至600-4中，交通工具(例如，交通工具102)正在具有向右弯道的道路上行驶。交通工具102包括雷达系统(例如，雷达系统104)、基于视觉的系统(例如，相机)和地图数据(例如，地图数据116)。视觉图像602-1至602-4示出了由交通工具前方的基于视觉的系统捕获的道路的示例静止图像。图604-1至604-4示出了由雷达系统104生成的示例雷达点云，提供了与检测相关联的沿y轴的距离(例如，以米为单位)和沿x轴的横向距离(例如，以米为单位)。
在图6-1中，交通工具102正在接近道路中的弯道。视觉图像602-1示出了在大约100米处弯道正接近。图604-1指示与护栏、围栏、标志柱、电线杆和沿道路侧的其他静止对象相关联的检测606。如视觉图像602-1和图604-1所示，当前沿道路未检测到另一交通工具。
在图6-2中，交通工具102继续接近道路中的弯道。视觉图像602-2和图604-2示出了弯道现在在大约80米远处。图604-2指示与护栏、围栏、标志柱、电线杆和沿道路侧的其他静止对象相关联的检测606。图604-2还指示与移动NLOS对象(例如，另一交通工具)相关联的NLOS检测608，该对象向下距离约180米、并向右约45米并且在拐角周围。NLOS对象(例如，NLOS对象122)当前在图像602-2内不可见。如关于图4和图5所描述的，NLOS检测组件114可以确定NLOS检测608是由于静止检测606中之一(例如，道路左侧的护栏)的多路径反射。
在图6-3中，交通工具102继续接近道路中的弯道。视觉图像602-3和图604-3示出了弯道现在在大约50米远处。图604-3指示与护栏、围栏、标志柱、电线杆和沿道路侧的其他静止对象相关联的检测606。图604-3还指示与移动NLOS对象相关联的NLOS检测608，该对象现在向下距离约100米、并向右约35米并在拐角周围。然而，NLOS对象当前在图像602-2内仍然不可见。
在图6-4中，交通工具102继续接近道路中的弯道。视觉图像602-4和图604-4示出了弯道现在在大约25米远处。图604-4指示与护栏、围栏、标志柱、电线杆和沿道路侧的其他静止对象相关联的检测606。图604-4还指示与图604-2和图604-3中的先前NLOS检测608相对应、并且当前在图像602-4中可见的另一交通工具610。另一交通工具610现在在道路中的弯道上、向下距离约70米、并向右约15米。在图6-1至图6-4所示出的场景中，雷达系统104能够在另一交通工具610仍然不在基于视觉的系统的视场内并且在基于视觉的系统能够检测到它之前至少70米时检测和定位另一交通工具610。
示例
在以下部分中，提供了示例。
示例1：一种雷达系统，该雷达系统包括：发射器，发射器被配置成用于发射电磁(EM)能量；接收器，接收器被配置成用于接收由一个或多个对象反射的EM能量；以及一个或多个处理器，一个或多个处理器被配置成用于：使用接收到的EM能量来标识对象的检测；使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；响应于确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路内，确定与检测相关联的多路径反射是否可行；响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，确定检测与非视线NLOS对象相对应；以及提供NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
示例2：示例1的雷达系统，其中一个或多个处理器被进一步配置成用于：使用接收到的EM能量来确定与检测相关联的直接路径角和直接路径距离；以及响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，使用接收到的EM能量和地图数据来确定与检测相关联的多路径距离和多路径角。
示例3：示例2的雷达系统，其中一个或多个处理器被配置成用于：通过使用地图数据确定与检测相关联的直接路径角和直接路径距离是否位于道路内来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于道路内。
示例4：示例2或3的雷达系统，其中一个或多个处理器被进一步配置成用于使用地图数据、多路径距离和多路径角来确定与检测相关联的多路径位置是否可行。
示例5：示例4的雷达系统，其中确定与检测相关联的多路径位置是可行的包括确定多路径位置是否位于道路的车道内。
示例6：示例2至5中任一项的雷达系统，其中一个或多个处理器被配置成用于通过以下方式确定与检测相关联的多路径反射是否可行：确定反射对象是否沿着与检测相关联的直接路径角定位；响应于确定反射对象沿着与检测相关联的直接路径角定位，基于与检测相关联的直接路径角来确定接收到的EM能量在反射对象处的反射角；基于接收到的EM能量在反射对象处的反射角来确定接收到的EM能量在反射对象处的入射角；以及基于接收到的EM能量在反射对象处的入射角和与检测相关联的直接路径距离来分别确定与检测相关联的多路径距离和多路径角。
示例7：示例6的雷达系统，其中一个或多个处理器被配置成用于基于被包括在地图数据中的反射对象或由雷达系统、激光雷达系统或视觉系统检测到的反射对象来确定反射对象是否沿着与检测相关联的直接路径角定位。
示例8：任一前述示例的雷达系统，其中：NLOS对象是移动的；并且一个或多个处理器被进一步配置成用于开始或更新与NLOS对象相关联的跟踪。
示例9：示例8的雷达系统，其中一个或多个处理器被进一步配置成用于提供与NLOS对象相关联的跟踪作为给自主或半自主驾驶系统的另一输入。
示例10：任一前述示例的雷达系统，其中：NLOS对象是静止的；并且一个或多个处理器被进一步配置成用于开始或更新与NLOS对象相关联的跟踪。
示例11：示例10的雷达系统，其中一个或多个处理器被进一步配置成用于提供与NLOS对象相关联的跟踪作为给自主或半自主驾驶系统的另一输入。
示例12：任一前述示例的雷达系统，其中雷达系统被配置为安装在交通工具中。
示例13：示例12的雷达系统，其中地图数据被包括在交通工具的存储器中。
示例14：示例12的雷达系统，其中地图数据是从远程计算机系统获得的。
示例15：一种计算机可读存储介质，包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时，使雷达系统的处理器用于：使用由一个或多个对象反射的EM能量来标识对象的检测；使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；响应于确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路内，确定与检测相关联的多路径反射是否可行；响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，确定检测与非视线(NLOS)对象相对应；以及提供NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
示例16：示例15的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于：使用接收到的EM能量来确定与检测相关联的直接路径角和直接路径距离；以及响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，使用接收到的EM能量和地图数据来确定与检测相关联的多路径距离和多路径角。
示例17：示例16的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于：通过使用地图数据确定与检测相关联的直接路径角和直接路径距离是否位于道路内来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于道路内。
示例18：示例16或17的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于；使用地图数据、多路径距离和多路径角来确定与检测相关联的多路径位置是否可行。
示例19：示例16至18中任一项的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于通过以下方式确定与检测相关联的多路径反射是否可行：确定反射对象是否沿着与检测相关联的直接路径角定位；响应于确定反射对象沿着与检测相关联的直接路径角定位，基于与检测相关联的直接路径角来确定接收到的EM能量在反射对象处的反射角；基于接收到的EM能量在反射对象处的反射角来确定接收到的EM能量在反射对象处的入射角；以及基于接收到的EM能量在反射对象处的入射角和与检测相关联的直接路径距离来分别确定与检测相关联的多路径距离和多路径角。
示例20：示例19的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于：基于被包括在地图数据中的反射对象或由雷达系统、激光雷达系统或视觉系统检测到的反射对象来确定反射对象是否沿着与检测相关联的直接路径角定位。
示例21：示例15至20中任一项的计算机可读存储介质，其中：NLOS对象是移动的；并且计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于开始或更新与NLOS对象相关联的跟踪。
示例22：示例21的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使雷达系统的处理器用于提供与NLOS对象相关联的跟踪作为给自主或半自主驾驶系统的另一输入。
示例23：一种计算机可读存储介质，包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时，使雷达系统的处理器用于如示例1至14中的任一项所配置的那样执行。
示例24：一种方法，该方法包括：使用由一个或多个对象反射并由雷达系统的接收器接收到的EM能量来标识对象的检测；使用地图数据来确定与检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；响应于确定与检测相关联的直接路径反射不位于道路内，确定与检测相关联的多路径反射是否可行；响应于确定与检测相关联的多路径反射是可行的，确定检测与非视线(NLOS)对象相对应；以及提供NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
结语
虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。根据前述描述，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由所附权利要求所限定的本公开的范围。

Claims (20)

1.一种雷达系统，所述雷达系统包括：
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成用于：
使用由一个或多个对象反射的电磁EM能量来标识对象的检测；
使用地图数据来确定与所述检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；
响应于确定与所述检测相关联的所述直接路径反射不位于所述道路内，确定与所述检测相关联的多路径反射是否可行；
响应于确定与所述检测相关联的所述多路径反射是可行的，确定所述检测与非视线NLOS对象相对应；以及
提供所述NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
2.如权利要求1所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：
使用接收到的EM能量来确定与所述检测相关联的直接路径角和直接路径距离；以及
响应于确定与所述检测相关联的所述多路径反射是可行的，使用所述接收到的EM能量和所述地图数据来确定与所述检测相关联的多路径距离和多路径角。
3.如权利要求2所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被配置成用于：通过使用所述地图数据确定与所述检测相关联的所述直接路径角和所述直接路径距离是否位于所述道路内来确定与所述检测相关联的所述直接路径反射是否位于所述道路内。
4.如权利要求2所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于使用所述地图数据、所述多路径距离和所述多路径角来确定与所述检测相关联的多路径位置是否可行。
5.如权利要求4所述的雷达系统，其特征在于，确定与所述检测相关联的所述多路径位置是可行的包括确定所述多路径位置是否位于所述道路的车道内。
6.如权利要求2所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被配置成用于通过以下方式确定与所述检测相关联的所述多路径反射是否可行：
确定反射对象是否沿着与所述检测相关联的所述直接路径角定位；
响应于确定所述反射对象沿着与所述检测相关联的所述直接路径角定位，基于与所述检测相关联的所述直接路径角来确定所述接收到的EM能量在所述反射对象处的反射角；
基于所述接收到的EM能量在所述反射对象处的所述反射角来确定所述接收到的EM能量在所述反射对象处的入射角；以及
基于所述接收到的EM能量在所述反射对象处的所述入射角和与所述检测相关联的所述直接路径距离来分别确定与所述检测相关联的所述多路径距离和所述多路径角。
7.如权利要求6所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被配置成用于基于被包括在所述地图数据中的反射对象或由所述雷达系统、激光雷达系统或视觉系统检测到的反射对象来确定所述反射对象是否沿着与所述检测相关联的所述直接路径角定位。
8.如权利要求1所述的雷达系统，其特征在于：
所述NLOS对象是移动的；并且
所述一个或多个处理器被进一步配置成用于开始或更新与所述NLOS对象相关联的跟踪。
9.如权利要求8所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于提供与所述NLOS对象相关联的所述跟踪作为给所述自主或半自主驾驶系统的另一输入。
10.如权利要求1所述的雷达系统，其特征在于：
所述NLOS对象是静止的；并且
所述一个或多个处理器被进一步配置成用于开始或更新与所述NLOS对象相关联的跟踪。
11.如权利要求10所述的雷达系统，其特征在于，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于提供与所述NLOS对象相关联的所述跟踪作为给所述自主或半自主驾驶系统的另一输入。
12.如权利要求1所述的雷达系统，其特征在于，所述雷达系统被配置为安装在交通工具中。
13.如权利要求12所述的雷达系统，其特征在于，所述地图数据被包括在所述交通工具的存储器中。
14.如权利要求12所述的雷达系统，其特征在于，所述地图数据是从远程计算机系统获得的。
15.一种计算机可读存储介质，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时，使雷达系统的处理器用于：
使用由一个或多个对象反射的EM能量来标识对象的检测；
使用地图数据来确定与所述检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；
响应于确定与所述检测相关联的所述直接路径反射不位于所述道路内，确定与所述检测相关联的多路径反射是否可行；
响应于确定与所述检测相关联的所述多路径反射是可行的，确定所述检测与非视线NLOS对象相对应；以及
提供所述NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
16.如权利要求15所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使所述雷达系统的所述处理器用于：
使用接收到的EM能量来确定与所述检测相关联的直接路径角和直接路径距离；以及
响应于确定与所述检测相关联的所述多路径反射是可行的，使用所述接收到的EM能量和所述地图数据来确定与所述检测相关联的多路径距离和多路径角。
17.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使所述雷达系统的所述处理器用于：通过使用所述地图数据确定与所述检测相关联的所述直接路径角和所述直接路径距离是否位于所述道路内来确定与所述检测相关联的所述直接路径反射是否位于所述道路内。
18.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使所述雷达系统的所述处理器用于：使用所述地图数据、所述多路径距离和所述多路径角来确定与所述检测相关联的多路径位置是否可行。
19.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质进一步包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使所述雷达系统的所述处理器用于通过以下方式确定与所述检测相关联的所述多路径反射是否可行：
确定反射对象是否沿着与所述检测相关联的所述直接路径角定位；
响应于确定反射对象沿着与所述检测相关联的所述直接路径角定位，基于与所述检测相关联的所述直接路径角来确定所述接收到的EM能量在所述反射对象处的反射角；
基于所述接收到的EM能量在所述反射对象处的所述反射角来确定所述接收到的EM能量在所述反射对象处的入射角；以及
基于所述接收到的EM能量在所述反射对象处的所述入射角和与所述检测相关联的所述直接路径距离来分别确定与所述检测相关联的所述多路径距离和所述多路径角。
20.一种方法，所述方法包括：
使用由一个或多个对象反射并由雷达系统的接收器接收到的EM能量来标识对象的检测；
使用地图数据来确定与所述检测相关联的直接路径反射是否位于与交通工具的行驶路径相对应的道路内；
响应于确定与所述检测相关联的所述直接路径反射不位于所述道路内，确定与所述检测相关联的多路径反射是否可行；
响应于确定与所述检测相关联的所述多路径反射是可行的，确定所述检测与非视线NLOS对象相对应；以及
提供所述NLOS对象的指示作为给自主驾驶系统或辅助驾驶系统的输入。
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