CN117214838A - 一种车载舱内雷达安装角度标定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，本发明通过建立规律微运动的标靶和雷达信号收发系统；通过所述雷达信号收发系统发出信号至微运动的标靶，每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算；在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况下，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的i ndex，计算对应该i ndex对应雷达多个接收通道的标靶的角度B；将角度A与标靶的角度B进行比较，确定补偿值C，得到标定角度；通过雷达探测规律微运动的标靶来确定雷达的安装角度是否存在偏差。

Description

一种车载舱内雷达安装角度标定的方法

技术领域

本发明属于车载雷达技术领域，具体涉及一种车载舱内雷达安装角度标定的方法。

背景技术

舱内雷达作为毫米波雷达在车载内的较新的应用领域，主要作用是用于车内儿童遗留检测，一般情况下，舱内雷达安装在车顶棚，检测车内的多个位置。如果雷达的安装的角度有偏差，则可能会出现探测位置不准确或是探测范围误差导致丢失目标。

目前现有针对舱内雷达的安装标定没有专门的方法，或是采用与前雷达、角雷达的类似的方法：使用一个固定的标靶在车内指定的位置作为目标，雷达获取目标后反推安装角度进行补偿或是上报安装错误事件。这种标定方法需要标靶处于一个无干扰的环境中，但是在车内部，无法保证标靶处于无干扰的环境中，容易受到车内其他座椅，车门等静态物体的回波干扰，导致识别不出来标靶，从而标定失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，通过雷达探测规律微运动的标靶来确定雷达的安装角度是否存在偏差。运动的标靶可以有效将车内的其他静止目标区分出来，能有效的处理标靶目标搜索和标靶目标确认，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提出一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，包括：建立规律微运动的标靶和雷达信号收发系统；通过所述雷达信号收发系统发出信号至微运动的标靶，每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率；在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况下，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的index，计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B；将角度A与标靶的角度B进行比较，确定补偿值C，得到标定角度。

优选的，所述微运动的标靶包括：滑座；滑动连接在所述滑座上的带有滑块的角反；转动连接在所述滑块一侧的运动杆；转动连接在所述运动杆端部的偏心轮；及安装在所述偏心轮上的低速电机。

优选的，所述角反的运动幅度控制在0cm-1cm。

优选的，所述雷达信号收发系统包括发射机和接收机，所述发射机的雷达发波周期为100ms。

优选的，所述对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率，包括：进行多帧缓存，然后对每一帧的相位角进行解算；通过FFT计算获取相位的变化频率；获得微动频率。

优选的，index的计算公式为：index＝Ra/d；其中，Ra为标靶的距离，d为距离精度。

优选的，所述计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B，包括：据相位谱找出对应正确的index，根据这个index，使用常规的雷达计算角度的方法，通过多个接收通道的2DFFT的数据：距离维的FFT为index，速度维的FFT为0的值通过DBF角度计算后即可得到雷达探测的标靶的角度B。

优选的，在将角度A与标靶的角度B进行比较时，正常情况下A＝B，如果两者之间存在偏差，则进行对应的角度补偿，如果偏差过大，则对系统报异常。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过建立规律微运动的标靶和雷达信号收发系统；通过所述雷达信号收发系统发出信号至微运动的标靶，每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率；在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况下，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的index，计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B；将角度A与标靶的角度B进行比较，确定补偿值C，得到标定角度；通过雷达探测规律微运动的标靶来确定雷达的安装角度是否存在偏差。运动的标靶可以有效将车内的其他静止目标区分出来，能有效的处理标靶目标搜索和标靶目标确认。毫米波雷达本身具备对目标的距离、速度、角度进行探测，使用微动多普勒技术能对微动的目标进行检测。在舱内毫米波雷达对微动的标靶进行探测，通过相位变化识别实际的标靶位置，这样有效的将车内的静态目标区分出来，最终可靠的判别标靶完成角度标定。

附图说明

图1为本发明实施例中0多普勒数据的图谱；

图2为本发明实施例中微运动的标靶和雷达信号收发系统的示例图；

图3为本发明实施例中物体实际距离在index＝9时的峰值图；

图4为本发明实施例中对应距离维度index＝9的多帧进行相位解模糊后的相位变化曲线图；

图5为本发明实施例一中一种车载舱内雷达安装角度标定的方法的流程图；

图6为本发明实施例中微运动的标靶的示意图；

图7为本发明实施例二中一种车载舱内雷达安装角度标定的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供了如图5所示的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，包括：

步骤一：建立规律微运动的标靶和雷达信号收发系统；

具体的，所述微运动的标靶包括：滑座1、角反2、运动杆3、偏心轮4、低速电机5，如图6所示。其中，角反2通过滑块滑动连接在所述滑座1上；运动杆3的两端分别转动连接在滑块一侧和偏心轮4上；偏心轮4上安装有转动连接在滑座1上的转轴，转轴的一端安装在低速电机5的输出轴上。通过低速电机5驱动偏心轮4通过运动杆3带动角反2来回移动。

优选的，角反2的运动幅度控制在0cm-1cm。

另外，所述雷达信号收发系统包括发射机和接收机，所述发射机的雷达发波周期为100ms。

步骤二：通过所述雷达信号收发系统发出信号至微运动的标靶，每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；

步骤三：对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率；

具体的，通过进行多帧缓存，然后对每一帧的相位角进行解算；通过FFT计算获取相位的变化频率；获得微动频率。

步骤四：在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况下，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的index，计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B；

步骤五：将角度A与标靶的角度B进行比较，确定补偿值C，得到标定角度。

具体的，在将角度A与标靶的角度B进行比较时，正常情况下A＝B，如果两者之间存在偏差，则进行对应的角度补偿，如果偏差过大，则对系统报异常。

本实施例中通过雷达探测规律微运动的标靶来确定雷达的安装角度是否存在偏差。运动的标靶可以有效将车内的其他静止目标区分出来，能有效的处理标靶目标搜索和标靶目标确认。毫米波雷达本身具备对目标的距离、速度、角度进行探测，使用微动多普勒技术能对微动的目标进行检测。在舱内毫米波雷达对微动的标靶进行探测，通过相位变化识别实际的标靶位置，这样有效的将车内的静态目标区分出来，最终可靠的判别标靶完成角度标定。

实施例二

在本实施例中是通过雷达探测规律微运动的标靶来确定雷达的安装角度是否存在偏差。运动的标靶可以有效将车内的其他静止目标区分出来，能有效的处理标靶目标搜索和标靶目标确认。毫米波雷达本身具备对目标的距离、速度、角度进行探测，使用微动多普勒技术能对微动的目标进行检测。

由于是使用规律微运动的标靶作为目标检测，雷达检测由于距离分辨率、速度分辨率的因素。

微运动的目标在信号处理后的2DFFT数据对应的信息点也会在0多普勒数据上(如图1所示，Range距离维度(x轴)的目标9，在Vel速度维度(y轴)上是1，matlab是从1开始计算，所以对应的是0多普勒)，通过对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计。通过多帧缓存，然后对每一帧的相位角进行解算，进行相位的解模糊后统计相位变化规律，对其每一帧的相位进行计算。对相位解模糊计算，然后计算相位的变化规律，通过FFT计算获取相位的变化频率则可以知道微动频率。

在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的index，计算对应该index对应雷达多个接收通道的目标角度B，这该角度B则为雷达探测出来的标靶的角度，使用这个角度A与标靶的角度B进行比较，正常情况下A＝B，如果两者之间存在偏差，则进行对应的角度补偿，如果偏差过大，则对系统报异常。

具体的，在雷达波形已知的情况下，计算FFT点数已知的情况下，可以计算出每个FFT的bin对应的距离精度，比如距离精度是0.04m，则index值为index＝Ra/0.04。

如图2所示：标靶以微动速度Va的前后运动，运动幅度较小，控制在1cm内即可。雷达探测到标靶的过程中，由于微动的原因，每次探测的雷达回波数据中的初始相位都是在变化的，如图中的a,b,c,d表现，频率是一样的，但是对应的初始相位是不一样的。但是由于相位的变化很微弱，单纯计算2DFFT的结果中速度分辨率不够，所以表现为没有变化，则需要使用本专利的方法进行计算。

在标靶震动的时候产生位移，位移产生的位置变化在相位上会产生变化，单个通道接收到的信号的相位是变化。根据φ＝4πR/λ可以计算出来相位的变化与移位R的距离有关系。由于R是规律运动的，对应的φ也是规律的变化，统计多帧的相位结果可以确定目标对应的FFT的index值。

如图4所示，其为微动目标的相位变化曲线，对应计算出来的index为9，根据该index，如图5所示，的2DFFT频谱中找到9对应的数据，可见，该目标对应的能量谱并不是最大的，但是其相位特征是很明显的，根据相位谱才能找出对应正确的index。

然后，根据这个index，使用常规的雷达计算角度的方法，通过多个接收通道的2DFFT的数据：距离维的FFT为index，速度维的FFT为0的值通过DBF角度计算后即可得到雷达探测的标靶角度B。

根据已知实际的标靶的角度A与探测的标靶角度B进行比较进行判断安装标定值，最终标定补偿值为C＝A-B，在实际使用中还需要对C进行判断，如果偏差过大，会影响实际的性能，则需要上报系统故障。

如图7所示的，流程步骤如下：

1、周期性的控制雷达发波，周期为100ms；

2、每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；

3、需要积累多个周期(N周期，N＝64)的0多普勒数据；

4、根据已知的标靶的距离Ra计算出来的距离index_a；

5、在index_a附近检索记录的0多普勒的数据存在相位变化的确定的index值；

6、确定index值后确定目标物体的实际2DFFT数据；

7、根据2DFFT数据通过DBF计算对应的目标角度A；

8、计算出来的目标角度A与实际标靶目标角度B进行比较后确定补偿值C；C即为需要标定补偿的角度。在舱内毫米波雷达对微动的标靶进行探测，通过相位变化识别实际的标靶位置，这样有效的将车内的静态目标区分出来，最终可靠的判别标靶完成角度标定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对应本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，包括：

建立规律微运动的标靶和雷达信号收发系统；

通过所述雷达信号收发系统发出信号至微运动的标靶，每次完成一次收发操作后都进行一次2DFFT计算，输出每一次的0多普勒数据；

对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率；

在已知标靶的距离Ra、微动速度Va、角度A的情况下，从0多普勒数据中获取对应距离范围内的，具有对应微动速度的目标的数据，根据该数据对应的距离维度的FFT的index，计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B；

将角度A与标靶的角度B进行比较，确定补偿值C，得到标定角度。

2.根据权利要求1所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，所述微运动的标靶包括：

滑座；

滑动连接在所述滑座上的带有滑块的角反；

转动连接在所述滑块一侧的运动杆；

转动连接在所述运动杆端部的偏心轮；及

安装在所述偏心轮上的低速电机。

3.根据权利要求2所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，所述角反的运动幅度控制在0cm-1cm。

4.根据权利要求1所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，所述雷达信号收发系统包括发射机和接收机，所述发射机的雷达发波周期为100ms。

5.根据权利要求1所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，所述对单个天线的0多普勒数据进行多帧的统计，对其每一帧的相位进行计算，获得微动频率，包括：

进行多帧缓存，然后对每一帧的相位角进行解算；

通过FFT计算获取相位的变化频率；

获得微动频率。

6.根据权利要求1所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，index的计算公式为：index＝Ra/d；其中，Ra为标靶的距离，d为距离精度。

7.根据权利要求6所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，所述计算对应该index对应雷达多个接收通道的标靶的角度B，包括：

据相位谱找出对应正确的index，根据这个index，使用常规的雷达计算角度的方法，通过多个接收通道的2DFFT的数据：距离维的FFT为index，速度维的FFT为0的值通过DBF角度计算后即可得到雷达探测的标靶的角度B。

8.根据权利要求7所述的一种车载舱内雷达安装角度标定的方法，其特征在于，在将角度A与标靶的角度B进行比较时，正常情况下A＝B，如果两者之间存在偏差，则进行对应的角度补偿，如果偏差过大，则对系统报异常。