CN116299301B - 一种毫米波雷达rcs实时估测方法、装置及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种毫米波雷达RCS实时估测方法、装置及相关设备，该方法包括：基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；基于目标体的角度，获取该角度下的距离参考值和功率参考值，其中，功率参考值为预先利用二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，距离参考值为定标体相对于二维收发阵列的距离，定标体相对于二维收发阵列的角度接近于目标体的角度；基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS。本申请利用定标体的相关参数作为参考，结合目标体的实测数据推算出目标体的RCS，实现了基于车载毫米波雷达对目标体的RCS实时估测。
Description
技术领域
本申请涉及毫米波雷达技术领域，更具体地说，是涉及一种毫米波雷达RCS实时估测方法、装置及相关设备。
背景技术
汽车行业正朝着智能化的方向迅猛发展，汽车的辅助驾驶功能正越来越多地成为汽车的标准配置，从高级辅助驾驶系统（Advanced Driver Assistance System，ADAS）到无人驾驶，这些功能的落地都需要车载传感器对车身周围环境做详尽的感知。毫米波雷达以其探测距离远、可以十分简单且精准地同时测距和测速、可以全天时全天候工作、尺寸小、成本低等优势，已经成为了汽车最核心的传感器之一。但是单一的传感器还没法做到对车身周围环境的详尽感知以达到自动驾驶对环境感知的需求，现阶段，车载环境感知的传感器主要包括：激光雷达、摄像头、毫米波雷达，自动驾驶在感知层面需要对这三种传感器的检测结果做融合处理以完成对车身周围环境的重建，并辅助决策。
车载毫米波雷达对目标完成测距、测速、测角后，我们就可以知道汽车和目标之间的相对位置以及相对速度关系了，但是这些信息还不足以让我们确定该目标的种类，该目标可能是行人、小汽车、公交车等各种道路使用者。前文提到，我们需要基于多种传感器的检测结果做融合处理以完成对车身周围环境的重建，融合效果的好坏取决于各传感器所提供信息的准确性和丰富性，毫米波雷达除可以提供目标的位置和速度信息外，还能提供目标的散射截面积（RCS）信息，不同目标的RCS值一般不同，于是目标的RCS值可以作为一个很重要的特征来辅助我们做目标的识别和分类。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种毫米波雷达RCS实时估测方法、装置及相关设备，以实现对目标体的RCS值的估测。
为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种毫米波雷达RCS实时估测方法，包括：
基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、所述距离参考值以及所述功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。
优选地，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS的过程，包括：
利用下述方程式计算得到目标体的RCS：
；
其中，为目标体的RCS，/>为目标体的距离，/>为目标体的回波功率，/>为RCS参考值，/>为距离参考值，/>为功率参考值。
优选地，在利用所述二维收发阵列检测定标体的回波功率时，所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离满足下述方程式：
；
其中，R为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，D为所述定标体的长度，λ为载波波长。
优选地，基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率的过程，包括：
对各回波数据矩阵进行二维快速傅立叶变换2D-FFT，得到各距离-多普勒谱；
对所述距离-多普勒谱进行非相干累积处理，得到累积后的距离-多普勒谱；
对累积后的距离-多普勒谱进行恒虚警率CFAR检测，得到目标体的距离和速度索引；
基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度、距离、速度和回波功率。
优选地，基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度和回波功率的过程，包括：
基于距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体对应的二维测角矩阵，并进行测角得到目标体的角度；
基于目标体的距离和速度索引，获取目标体在累积后的距离-多普勒谱中的位置所对应的目标幅值；
基于下述方程式计算得到目标体的回波功率：
；
其中，P为目标体的回波功率，A为所述目标幅值，B为环境噪声幅值，为所述二维收发阵列的发射通道数量，/>为所述二维收发阵列的接收通道数量。
优选地，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，包括：
从预设的映射表中，获取与目标体的角度最接近的参考角度，所述参考角度与目标体的角度的差值在所述预设范围内；
获取所述映射表中对应于所述参考角度的距离参考值和功率参考值；
其中，所述映射表记录有参考角度、距离参考值和功率参考值之间的映射关系，所述映射关系为预先利用所述二维收发阵列，对设置在多个参考角度下的所述定标体检测得到的。
优选地，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，包括：
获取所述定标体在参考角度为0时的距离值和功率值，所述距离值和所述功率值为预先利用所述二维收发阵列，对设置在所述二维收发阵列的法线处的所述定标体检测得到的；
基于目标体的角度、所述二维收发阵列的参数以及所述功率值，确定所述定标体在目标角度下的功率值，所述目标角度等于目标体的角度；
将所述定标体在参考角度为0时的距离值确定为距离参考值，将所述定标体在目标角度下的功率值确定为功率参考值。
本申请第二方面提供了一种毫米波雷达RCS实时估测装置，包括：
目标值检测单元，用于基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
参考值获取单元，用于基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
RCS确定单元，用于基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。
本申请第三方面提供了一种毫米波雷达RCS实时估测设备，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现上述的毫米波雷达RCS实时估测方法的各个步骤。
本申请第四方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述的毫米波雷达RCS实时估测方法的各个步骤。
经由上述的技术方案可知，本申请首先基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率。然后，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值。其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内。最后，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS。其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。本申请利用定标体的相关参数作为参考，结合目标体的实测数据推算出目标体的RCS，实现了基于车载毫米波雷达对目标体的RCS实时估测，以便于进一步对目标体的识别。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的毫米波雷达RCS实时估测方法的示意图；
图2为本申请实施例公开的毫米波雷达RCS实时估测装置的示意图；
图3为本申请实施例公开的毫米波雷达RCS实时估测设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面介绍本申请实施例提供的毫米波雷达RCS实时估测方法。请参阅图1，本申请实施例提供的毫米波雷达RCS实时估测方法可以包括如下步骤：
步骤S101，基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率。
其中，该二维收发阵列可以是车载毫米波雷达中的二维收发阵列，该目标体为行车途中检测到的感兴趣的目标体，如行人、车辆等交通参与者，或广告牌、植物等环境静物。
二维收发阵列包含多个发射天线和多个接收天线，以多发多收（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）的工作模式应用于车载4D毫米波雷达系统中。其中，多发多收是指雷达的天线面板使用按照一定的设计排布的多个发射天线和多个接收天线来完成电磁波信号的发射和接收，这种方法能以产生虚拟孔径的方式实现更高的分辨率，以实现天线孔径的拓展。
通常地，通过对回波数据矩阵进行2D-FFT（2-Dimention Fast FourierTransform，二维快速傅立叶变换）、非相干累积、CFAR（Constant False Alarm Rate，恒虚警率）检测等处理后，可以得到目标体的角度、距离和回波功率，可以理解，该角度可以是目标体相对于二维收发阵列的法线的角度，该距离可以是目标体相对于二维收发阵列的距离，该回波功率则可以是二维收发阵列检测到的由该目标体返回的电磁波能量。
步骤S102，基于目标体的角度，获取对应于该角度的距离参考值和功率参考值。
其中，该功率参考值为预先利用二维收发阵列对某一定标体进行检测而得到的回波功率；该距离参考值为对该定标体进行检测时，该定标体相对于该二维收发阵列的距离。需要注明的是，利用二维收发阵列对定标体进行检测时，应该尽量在无环境干扰的微波暗室中进行，以确保获得该定标体准确的回波功率值，此外，需保证该定标体位于雷达的远场。
其中，该定标体相对于该二维收发阵列的角度（）与目标体的角度（/>）之间的差值在预设范围内，即：
（1）
其中，为预设阈值。需要注明的是，目标体的角度指代步骤S101中检测得到的目标体的角度；利用二维收发阵列对该定标体进行检测时，该二维收发阵列的发射功率、收发参数等参数配置，与步骤S101中二维收发阵列工作时的参数配置应该保持一致。
步骤S103，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS。
其中，该RCS参考值为该定标体的雷达散射截面积。某一目标的RCS是雷达领域特有的一个名词，其定义为目标所散射出的电磁波的总功率与目标受到照射的电磁波的功率密度之比：
（2）
其中，P为目标散射的总功率，S为目标受到电磁波照射的功率密度。对于不同的目标，受到同样大小的电磁波功率密度S照射时，因尺寸、表面介质等属性的不同，导致目标所散射出去的总的功率P自然也就有所差异，于是RCS值也便不一样，所以RCS值是表征目标的一个重要特征。
本申请首先基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率。然后，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值。其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内。最后，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS。其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。本申请利用定标体的相关参数作为参考，结合目标体的实测数据推算出目标体的RCS，实现了基于车载毫米波雷达对目标体的RCS实时估测，以便于进一步对目标体的识别。
在本申请的一些实施例中，为保证定标体位于雷达的远场，在利用二维收发阵列检测定标体的回波功率时，定标体相对于该二维收发阵列的距离满足下述方程式：
（3）
其中，R为该定标体相对于该二维收发阵列的距离，D为该定标体的长度，λ为载波波长。可以理解，对于车载毫米波雷达而言，λ可以取值为对应于频率77GHz的波长。
在本申请的一些实施例中，步骤S101基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率的过程，可以包括：
S1，对各回波数据矩阵进行2D-FFT，得到各距离-多普勒谱。
其中，通过对各回波数据矩阵进行2D-FFT，可以完成回波数据在距离维度、速度维度的压缩。
S2，对各距离-多普勒谱进行非相干累积处理，得到累积后的距离-多普勒谱。
其中，该非相干累积处理实际上是对S1中得到的数据基于天线维度进行累积，从而得到每个通道下的数据。
S3，对累积后的距离-多普勒谱进行CFAR检测，得到目标体的距离和速度索引。
具体地，根据非相干积累结果进行恒虚警率检测，可以得到这一帧内所有可能的目标。根据CFAR检测的可能目标在距离-多普勒谱上的对应位置，可以计算出目标的距离和速度信息。
S4，基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度、距离、速度和回波功率。
在本申请的一些实施例中，上述S4基于累积前的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度的过程，可以包括：
S41，基于累积前的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体对应的二维测角矩阵。
S42，对该二维测角矩阵的各行进行FFT或DBF（Digital Beam Forming，数字波束成形）处理，得到水平维度压缩后的二维测角矩阵。
S43，从该水平维度压缩后的二维测角矩阵中确定包含实际阵元的数量最多的目标行，并基于这一目标行确定目标体的角度。
可以理解的是，每一阵元对应有一发射天线和一接收天线，在接收阵元均匀排布的前提下，包含阵元数量最多的行，意味着该行所对应的发射阵元数量最多，包含水平方向上的更多的角度信息，以该行作为目标行，即可满足水平方向上的角度计算。基于该目标行，通过找极大值等方法可以得到目标体在水平方向的角度信息以及在水平方向的索引信息。
在本申请的一些实施例中，上述S4基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的回波功率的过程，可以包括：
S44，基于距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体对应的二维测角矩阵。
S45，基于目标体的距离和速度索引，获取目标体在累积后的距离-多普勒谱中的位置所对应的目标幅值。
S46，基于下述方程式计算得到目标体的回波功率：
（4）
其中，P为目标体的回波功率，A为目标幅值，B为环境噪声幅值，为二维收发阵列的发射通道数量，/>为二维收发阵列的接收通道数量。
需要注明的是，环境噪声幅值可以是估测得到的，示例性地，可以选用CFAR检测时得到的噪底能量值作为该环境噪声幅值。
在本申请的一些实施例中，步骤S102基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，可以包括：
S1，从预设的映射表中，获取与目标体的角度最接近的参考角度。
其中，该参考角度与目标体的角度的差值在式（1）所限定的预设范围内。
S2，获取该映射表中对应于该参考角度的距离参考值和功率参考值。
其中，该映射表记录有参考角度、距离参考值和功率参考值之间的映射关系，这些映射关系为预先利用二维收发阵列，对设置在多个参考角度下的定标体检测得到的。
上述方法通过预先对多个参考角度下的相关数据进行实测，从而得到参考角度、距离参考值和功率参考值之间的映射关系。例如，可以在到/>的范围内，每隔/>做一次定标测量，那么存储在雷达内部的参考角度就是/>，接着，利用二维收发阵列测量得到定标体在每一参考角度下的距离和功率，从而得到映射表。
实际应用中，除了上述逐个角度地去实测的方法之外，也可以仅测量时（即法线处）的数据，并通过计算得到其他角度下的数据。
基于此，在本申请的另外一些实施例中，步骤S102基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，可以包括：
S1，获取该定标体在参考角度为0时的距离值和功率值。
其中，该距离值和该功率值为预先利用二维收发阵列，对设置在该二维收发阵列的法线处（即参考角度为0）的定标体检测得到的。
S2，基于目标体的角度、该二维收发阵列的参数以及该功率值，确定该定标体在目标角度下的功率值。
其中，该目标角度亦即目标体的角度；该二维收发阵列的参数包括目标角度下的天线增益。
S3，将该定标体在参考角度为0时的距离值确定为距离参考值，将该定标体在目标角度下的功率值确定为功率参考值。
具体地，假设目标角度下的发射天线增益及接收天线增益分别为、/>，法线处（参考角度为/>）的发射天线增益及接收天线增益分别为/>、/>，那么，可以采用下述方程式计算得到定标体在目标角度下的功率值/>：
（5）
其中，为该定标体在参考角度为0时的功率值。
下面对步骤S103所采用的数据理论进行详细的介绍。
根据雷达的相关数学理论，有如下方程式：
（6）
其中，为雷达的发射功率，/>和/>分别为雷达发射天线和接收天线的增益值，λ为电磁波的波长，pi为圆周率，R为目标与雷达之间的相对距离。
在雷达的使用过程中，可以认为发射功率、天线增益/>和/>以及波长λ都不会发生变化，于是从方程式（6）中，可以引申出两条有益的结论：
（1）同一距离R下，雷达所接收的功率和目标的RCS值满足线性关系：
（7）
其中，为常数。
（2）同一个RCS值下，雷达所接收的功率和目标与雷达之间的相对距离R的4次方的倒数也满足线性关系：
（8）
式中，为常数。
如果已知某一个定标体的距离、雷达对该定标体测量得到的功率值/>,并且该定标体的RCS值也预先知道（假设为/>），那么基于式（7），对于同样位于距离/>处的任一其它目标A，我们可以通过雷达测量得到该目标A的功率/>，则该目标的RCS值由式（7）可得：
（9）
然而，在雷达的实际应用中，目标的距离是不确定的，或者说目标可能出现在雷达探测范围内的任意距离R处，前述计算公式要求知道定标体在与目标相同距离处的功率值，我们显然不能事先在各个距离下都使用雷达对定标体进行测量。事实上我们也并不需要这样做：比如在雷达的应用过程中，得到了目标的距离为，功率值为/>，但是定标体的距离在/>处（/>可能不等于/>），此时，基于公式（8）可以得到该定标体在距离处的理论功率值：
（10）
结合式（9）和式（10），可以得到如下方程式：
（11）
其中，为目标体的RCS，/>为目标体的距离，/>为目标体的回波功率，/>为RCS参考值，/>为功率参考值（预先利用二维收发阵列对某一定标体进行检测而得到的回波功率），/>为距离参考值（对该定标体进行检测时，该定标体相对于该二维收发阵列的距离）。
基于此，在本申请的一些实施例中，步骤S103基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS的过程，可以包括：
利用式（11）计算得到目标体的RCS。
可以理解，在应用中，可以预先将RCS参考值、距离参考值以及功率参考值保存在雷达内部的存储器中，在利用式（11）计算目标体的RCS时，则直接从存储器中读出相关数据。
下面对本申请实施例提供的毫米波雷达RCS实时估测装置进行描述，下文描述的毫米波雷达RCS实时估测装置与上文描述的毫米波雷达RCS实时估测方法可相互对应参照。
请参见图2，本申请实施例提供的毫米波雷达RCS实时估测装置，可以包括：
目标值检测单元21，用于基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
参考值获取单元22，用于基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
RCS确定单元23，用于基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。
在本申请的一些实施例中，在利用所述二维收发阵列检测定标体的回波功率时，所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离满足下述方程式：
；
其中，R为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，D为所述定标体的长度，λ为载波波长。
在本申请的一些实施例中，目标值检测单元21基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率的过程，可以包括：
对各回波数据矩阵进行二维快速傅立叶变换2D-FFT，得到各距离-多普勒谱；
对所述距离-多普勒谱进行非相干累积处理，得到累积后的距离-多普勒谱；
对累积后的距离-多普勒谱进行恒虚警率CFAR检测，得到目标体的距离和速度索引；
基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度、距离、速度和回波功率。
在本申请的一些实施例中，目标值检测单元21基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度和回波功率的过程，可以包括：
基于距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体对应的二维测角矩阵，并进行测角得到目标体的角度；
基于目标体的距离和速度索引，获取目标体在累积后的距离-多普勒谱中的位置所对应的目标幅值；
基于下述方程式计算得到目标体的回波功率：
；
其中，P为目标体的回波功率，A为所述目标幅值，B为环境噪声幅值，为所述二维收发阵列的发射通道数量，/>为所述二维收发阵列的接收通道数量。
在本申请的一些实施例中，参考值获取单元22基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，可以包括：
从预设的映射表中，获取与目标体的角度最接近的参考角度，所述参考角度与目标体的角度的差值在所述预设范围内；
获取所述映射表中对应于所述参考角度的距离参考值和功率参考值；
其中，所述映射表记录有参考角度、距离参考值和功率参考值之间的映射关系，所述映射关系为预先利用所述二维收发阵列，对设置在多个参考角度下的所述定标体检测得到的。
在本申请的一些实施例中，参考值获取单元22基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，可以包括：
获取所述定标体在参考角度为0时的距离值和功率值，所述距离值和所述功率值为预先利用所述二维收发阵列，对设置在所述二维收发阵列的法线处的所述定标体检测得到的；
基于目标体的角度、所述二维收发阵列的参数以及所述功率值，确定所述定标体在目标角度下的功率值，所述目标角度等于目标体的角度；
将所述定标体在参考角度为0时的距离值确定为距离参考值，将所述定标体在目标角度下的功率值确定为功率参考值。
在本申请的一些实施例中，RCS确定单元23基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS的过程，可以包括：
利用下述方程式计算得到目标体的RCS：
；
其中，为目标体的RCS，/>为目标体的距离，/>为目标体的回波功率，/>为RCS参考值，/>为距离参考值，/>为功率参考值。
本申请实施例提供的毫米波雷达RCS实时估测装置可应用于毫米波雷达RCS实时估测设备，如计算机等。可选的，图3示出了毫米波雷达RCS实时估测设备的硬件结构框图，参照图3，毫米波雷达RCS实时估测设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器31，至少一个通信接口32，至少一个存储器33和至少一个通信总线34。
在本申请实施例中，处理器31、通信接口32、存储器33、通信总线34的数量为至少一个，且处理器31、通信接口32、存储器33通过通信总线34完成相互间的通信；
处理器31可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路等；
存储器33可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory）等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器33存储有程序，处理器31可调用存储器33存储的程序，所述程序用于：
基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、所述距离参考值以及所述功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、所述距离参考值以及所述功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
综上所述：
本申请首先基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率。然后，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值。其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内。最后，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS。其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积。本申请利用定标体的相关参数作为参考，结合目标体的实测数据推算出目标体的RCS，实现了基于车载毫米波雷达对目标体的RCS实时估测，以便于进一步对目标体的识别。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种毫米波雷达RCS实时估测方法，其特征在于，包括：
基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、所述距离参考值以及所述功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积；
在利用所述二维收发阵列检测定标体的回波功率时，所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离满足下述方程式：
；
其中，R为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，D为所述定标体的长度，λ为载波波长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS的过程，包括：
利用下述方程式计算得到目标体的RCS：
；
其中，为目标体的RCS，/>为目标体的距离，/>为目标体的回波功率，/>为RCS参考值，/>为距离参考值，/>为功率参考值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率的过程，包括：
对各回波数据矩阵进行二维快速傅立叶变换2D-FFT，得到各距离-多普勒谱；
对所述距离-多普勒谱进行非相干累积处理，得到累积后的距离-多普勒谱；
对累积后的距离-多普勒谱进行恒虚警率CFAR检测，得到目标体的距离和速度索引；
基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度、距离、速度和回波功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于累积前、后的距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体的角度和回波功率的过程，包括：
基于距离-多普勒谱以及目标体的距离和速度索引，确定目标体对应的二维测角矩阵，并进行测角得到目标体的角度；
基于目标体的距离和速度索引，获取目标体在累积后的距离-多普勒谱中的位置所对应的目标幅值；
基于下述方程式计算得到目标体的回波功率：
；
其中，P为目标体的回波功率，A为所述目标幅值，B为环境噪声幅值，为所述二维收发阵列的发射通道数量，/>为所述二维收发阵列的接收通道数量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，包括：
从预设的映射表中，获取与目标体的角度最接近的参考角度，所述参考角度与目标体的角度的差值在所述预设范围内；
获取所述映射表中对应于所述参考角度的距离参考值和功率参考值；
其中，所述映射表记录有参考角度、距离参考值和功率参考值之间的映射关系，所述映射关系为预先利用所述二维收发阵列，对设置在多个参考角度下的所述定标体检测得到的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值的过程，包括：
获取所述定标体在参考角度为0时的距离值和功率值，所述距离值和所述功率值为预先利用所述二维收发阵列，对设置在所述二维收发阵列的法线处的所述定标体检测得到的；
基于目标体的角度、所述二维收发阵列的参数以及所述功率值，确定所述定标体在目标角度下的功率值，所述目标角度等于目标体的角度；
将所述定标体在参考角度为0时的距离值确定为距离参考值，将所述定标体在目标角度下的功率值确定为功率参考值。
7.一种毫米波雷达RCS实时估测装置，其特征在于，包括：
目标值检测单元，用于基于二维收发阵列中各接收天线接收到的回波数据矩阵，确定目标体的角度、距离和回波功率；
参考值获取单元，用于基于目标体的角度，获取距离参考值和功率参考值，其中，所述功率参考值为预先利用所述二维收发阵列对定标体检测得到的回波功率，所述距离参考值为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，所述定标体相对于所述二维收发阵列的角度与目标体的角度之间的差值在预设范围内；
RCS确定单元，用于基于目标体的距离、目标体的回波功率、RCS参考值、距离参考值以及功率参考值，确定目标体的RCS，其中，所述RCS参考值为所述定标体的雷达散射截面积；
在利用所述二维收发阵列检测定标体的回波功率时，所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离满足下述方程式：
；
其中，R为所述定标体相对于所述二维收发阵列的距离，D为所述定标体的长度，λ为载波波长。
8.一种毫米波雷达RCS实时估测设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1~6中任一项所述的毫米波雷达RCS实时估测方法的各个步骤。
9.一种存储介质，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1~6中任一项所述的毫米波雷达RCS实时估测方法的各个步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310552664.8A CN116299301B (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 一种毫米波雷达rcs实时估测方法、装置及相关设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202310552664.8A CN116299301B (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 一种毫米波雷达rcs实时估测方法、装置及相关设备 |
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Also Published As
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|---|---|
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