CN117406227A - 一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法，通过数据采集模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块的配合，在使用时，通过数据采集模块采集车辆周围的环境信号，再将采集的信号进行滤波、时域和频域的处理，得到具有可读性和操作性的数据，然后根据障碍物分类模块进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，再通过障碍物定位模块对障碍物进行位置和距离的确认，通过此方式可有效的对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，并通过碰撞预警模块给驾驶人员发出不同的预警信号，使驾驶人员能够根据障碍物的类型灵活做出相应的应对措施，一定程度上给驾驶人员的安全驾驶带来便捷。

Description

一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法

技术领域

本发明属于车载雷达预警位置判定技术领域，具体涉及一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法。

背景技术

汽车雷达是利用超声波原理，在车身上的器件探头发出超声波，遇到障碍物后反射声波，从而计算出车身与障碍物的实际距离。当汽车雷达发射电磁波信号后，如果有目标物体碰到雷达信号就会反射回波，雷达接收器就会收到回波信号，回波信号包含了目标的距离、方向和速度信息，雷达天线接收反射波后送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息，根据雷达发射波束还能测出目标的角度。

目前市面上的车载雷达在进行预警位置的判定时，通常是借助增加传感器的数量来进行障碍物位置的感应，但是，传感器在感应障碍物的位置时，不便于具体判定障碍物的类型，如可移动的障碍物或不可移动的障碍物，可移动的障碍物包括行人、车辆、动物等，不可移动的障碍物包括柱体、礅子、石块等，从而使驾驶人员不能够根据障碍物的类型灵活做出相应的应对措施，给驾驶人员带来不便，因此我们需要提出一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法，可有效的对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，并通过碰撞预警模块给驾驶人员发出不同的预警信号，使驾驶人员能够根据障碍物的类型灵活做出相应的应对措施，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：

一种用于车载雷达的预警位置判定系统，包括数据采集模块、车辆控制模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块，所述车辆控制模块包括车辆ECU，所述数据采集模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块均与车辆ECU电性连接；

所述数据采集模块包括车载雷达，车载雷达通过发射雷达波束进行环境扫描，并将接收到的反射信号被传输到车辆ECU中；

所述数据处理模块：用于在车辆ECU接收到的反射信号后对反射信号进行信号滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和操作性的数据；

所述障碍物分类模块：用于根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

所述障碍物定位模块：用于根据障碍物反射信号的时间延迟和信号强度确定障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

所述碰撞预警模块：当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，会向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施。

优选的，所述车载雷达包括发射单元、接收单元、分析单元和显示单元，所述发射单元通过发射天线向前发射一束雷达波，该束雷达波传输速度快，且遇到物体时会被反射回来；所述接收单元是利用接收天线接收反射回来的信号，并将反射回来的信号发送到车辆ECU中；所述分析单元是利用处理芯片对接收到的信号进行分析，通过计算反射信号的时间延迟强度和频率信息来确定障碍物的位置、距离、速度和方向；所述显示单元以图像或声音的形式在仪表盘上显示。

优选的，所述车辆ECU包括微处理器、内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件，所述内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件均与微处理器电性连接。

优选的，所述传感器组件包括氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器，所述氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器均与微处理器电性连接。

优选的，所述数据处理模块包括信号滤波单元、时域处理单元、频域处理单元和合并处理单元；

所述信号滤波单元使用数字滤波器对反射信号进行滤波处理，去除掉噪声和干扰信号；

所述时域处理单元通过时域分析方法对反射信号的时间序列进行统计和分析，计算出反射信号的平均值、最大值、最小值和标准差，以确定信号的特征参数；

所述频域处理单元通过傅里叶变换频域分析方法，将反射信号从时域转换为频域，以分析信号的频率成分和频谱特征，计算出反射信号的频谱密度和功率谱密度，以确定信号的频域特征；

所述合并处理将时域和频域处理结果综合起来，得出反射信号的全面特征描述，以实现更准确的信号识别、分类和评估。

优选的，所述障碍物分类模块在进行可移动障碍物和不可移动障碍物分类的分类方法如下：

A1、当反射强度信号为动态的反射信号时，即反射信号会随着障碍物的运动而变化时，判定为可移动障碍物；

A2、当反射强度信号为静态信号反射信号时，即反射信号不会随着障碍物的移动而产生变化，则判定为不可移动障碍物；

A3、当反射形状的信号随着障碍物距离的变化而逐渐扩散或缩小时，则判定为可移动障碍物；当反射形状的信号不随着障碍物距离的变化而产生变化，呈现固定的形态，则判定为不可移动障碍物；

A4、当障碍物反射频率高时，则判定为可移动障碍物，当障碍物反射频率低时，则判定为不可移动障碍物。

优选的，所述障碍物定位模块根据反射信号强度确定障碍物与车载雷达之间的相对位置，其根据反射信号的时间延迟计算出障碍物与车载雷达之间的距离，计算公式为：

d＝(t*c)/2

其中，d为障碍物与车载雷达之间的距离，t表示从发射信号到接收到反射信号之间的时间延迟，c表示光速。

优选的，所述碰撞预警模块包括声光报警器，所述声光报警用于给驾驶人员提供视觉和听觉双方面的警示，且所述碰撞预警模块针对不可移动障碍物或可移动障碍物的报警声音与指示颜色不同，使驾驶人员可及时根据不可移动障碍物或可移动障碍物的报警信息做出相应的处理措施。

优选的，驾驶人员在对可移动障碍物进行的应急措施为：避让、刹车和喊叫中的一种或多种，以使可移动障碍物迅速离开危险区域；驾驶人员在对不可移动障碍物进行的应急措施为：预判、减速和避让中的一种或多种，使驾驶人员可以避让不可移动障碍物，确保车辆安全通过。

基于以上叙述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，本发明还提供一种用于车载雷达的预警位置判定方法，包括如下步骤：

S1、通过数据采集模块发射雷达光束进行环境扫描，并将接收到的反射信号传输到车辆ECU；

S2、车辆ECU控制数据处理模块对接收到的反射信号进行滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和可操作性的数据；

S3、根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号，通过障碍物分类模块对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

S4、根据障碍物反射信号的时间延迟和强度确定相对障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

S5、当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，通过碰撞预警模块向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施。

本发明提出的一种用于车载雷达的预警位置判定系统及方法，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过数据采集模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块的配合，在使用时，通过数据采集模块采集车辆周围的环境信号，再将采集的信号进行滤波、时域和频域的处理，得到具有可读性和操作性的数据，然后根据障碍物分类模块进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，再通过障碍物定位模块对障碍物进行位置和距离的确认，通过此方式可有效的对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，并通过碰撞预警模块给驾驶人员发出不同的预警信号，使驾驶人员能够根据障碍物的类型灵活做出相应的应对措施，一定程度上给驾驶人员的安全驾驶带来便捷。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的流程框图。

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。

本发明提供了如图1-2所示的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，包括数据采集模块、车辆控制模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块，车辆控制模块包括车辆ECU，数据采集模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块均与车辆ECU电性连接；

车辆ECU包括微处理器、内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件，内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件均与微处理器电性连接，传感器组件包括氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器，氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器均与微处理器电性连接，通过车辆ECU监测和控制车辆发动机的性能和行驶特性。

数据采集模块包括车载雷达，车载雷达通过发射雷达波束进行环境扫描，并将接收到的反射信号被传输到车辆ECU中；车载雷达包括发射单元、接收单元、分析单元和显示单元，发射单元通过发射天线向前发射一束雷达波，该束雷达波传输速度快，且遇到物体时会被反射回来；接收单元是利用接收天线接收反射回来的信号，并将反射回来的信号发送到车辆ECU中；分析单元是利用处理芯片对接收到的信号进行分析，通过计算反射信号的时间延迟强度和频率信息来确定障碍物的位置、距离、速度和方向；显示单元以图像或声音的形式在仪表盘上显示。

数据处理模块：用于在车辆ECU接收到的反射信号后对反射信号进行信号滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和操作性的数据；

数据处理模块包括信号滤波单元、时域处理单元、频域处理单元和合并处理单元；

信号滤波单元使用数字滤波器对反射信号进行滤波处理，去除掉噪声和干扰信号；数字滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和陷波滤波器。

时域处理单元通过时域分析方法对反射信号的时间序列进行统计和分析，计算出反射信号的平均值、最大值、最小值和标准差，以确定信号的特征参数；

频域处理单元通过傅里叶变换频域分析方法，将反射信号从时域转换为频域，以分析信号的频率成分和频谱特征，计算出反射信号的频谱密度和功率谱密度，以确定信号的频域特征；

合并处理将时域和频域处理结果综合起来，得出反射信号的全面特征描述，以实现更准确的信号识别、分类和评估。

障碍物分类模块：用于根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

障碍物分类模块在进行可移动障碍物和不可移动障碍物分类的分类方法如下：

A1、当反射强度信号为动态的反射信号时，即反射信号会随着障碍物的运动而变化时，判定为可移动障碍物；

A2、当反射强度信号为静态信号反射信号时，即反射信号不会随着障碍物的移动而产生变化，则判定为不可移动障碍物；

A3、当反射形状的信号随着障碍物距离的变化而逐渐扩散或缩小时，则判定为可移动障碍物；当反射形状的信号不随着障碍物距离的变化而产生变化，呈现固定的形态，则判定为不可移动障碍物；

A4、当障碍物反射频率高时，则判定为可移动障碍物，当障碍物反射频率低时，则判定为不可移动障碍物，在判断障碍物反射频率高低时是通过多普勒效应来判断，当障碍物静止时，它会发出一个特定的频率信号，当声波或雷达波经过运动的障碍物时，其速度会影响反射回来的频率信号，如果障碍物向着源头运动，反射频率将比静止时高，如果障碍物远离源头运动，则反射频率将比静止时低，因此，通过测量反射回来的频率偏移量，就能判断障碍物的运动方向和速度。

障碍物定位模块：用于根据障碍物反射信号的时间延迟和信号强度确定障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

障碍物定位模块根据反射信号强度确定障碍物与车载雷达之间的相对位置，其根据反射信号的时间延迟计算出障碍物与车载雷达之间的距离，计算公式为：

d＝(t*c)/2

其中，d为障碍物与车载雷达之间的距离，t表示从发射信号到接收到反射信号之间的时间延迟，c表示光速；

根据信号强度可以确定物体和雷达之间的相对位置。因为信号强度的弱强取决于反射面的形状、材质、大小、角度等因素，这些因素决定了信号的散射和吸收情况，从而影响到信号强度。如果反射面对着车辆，则信号强度会较大；如果反射面侧向车辆，则信号强度会较小。

碰撞预警模块：当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，会向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施；

碰撞预警模块包括声光报警器，声光报警用于给驾驶人员提供视觉和听觉双方面的警示，且碰撞预警模块针对不可移动障碍物或可移动障碍物的报警声音与指示颜色不同，声光报警器利用控制电路控制蜂鸣器和闪光灯等部件，当接收到报警信号时，发出响亮的声音和闪烁的光芒，以提醒人们注意到可能存在的危险情况，使驾驶人员可及时根据不可移动障碍物或可移动障碍物的报警信息做出相应的处理措施；

驾驶人员在对可移动障碍物进行的应急措施为：避让、刹车和喊叫中的一种或多种，以使可移动障碍物迅速离开危险区域；驾驶人员在对不可移动障碍物进行的应急措施为：预判、减速和避让中的一种或多种，使驾驶人员可以避让不可移动障碍物，确保车辆安全通过。

基于以上叙述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，本发明还提供一种用于车载雷达的预警位置判定方法，包括如下步骤：

S1、通过数据采集模块发射雷达光束进行环境扫描，并将接收到的反射信号传输到车辆ECU；

S2、车辆ECU控制数据处理模块对接收到的反射信号进行滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和可操作性的数据；

S3、根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号，通过障碍物分类模块对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

S4、根据障碍物反射信号的时间延迟和强度确定相对障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

S5、当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，通过碰撞预警模块向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施。

综上，在使用时，通过数据采集模块采集车辆周围的环境信号，再将采集的信号进行滤波、时域和频域的处理，得到具有可读性和操作性的数据，然后根据障碍物分类模块进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，再通过障碍物定位模块对障碍物进行位置和距离的确认，通过此方式可有效的对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类，并通过碰撞预警模块给驾驶人员发出不同的预警信号，使驾驶人员能够根据障碍物的类型灵活做出相应的应对措施，一定程度上给驾驶人员的安全驾驶带来便捷。

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，对于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 (10)

1.一种用于车载雷达的预警位置判定系统，包括数据采集模块、车辆控制模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块，其特征在于：所述车辆控制模块包括车辆ECU，所述数据采集模块、数据处理模块、障碍物分类模块、障碍物定位模块和碰撞预警模块均与车辆ECU电性连接；

所述数据采集模块包括车载雷达，车载雷达通过发射雷达波束进行环境扫描，并将接收到的反射信号被传输到车辆ECU中；

所述数据处理模块：用于在车辆ECU接收到的反射信号后对反射信号进行信号滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和操作性的数据；

所述障碍物分类模块：用于根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

所述障碍物定位模块：用于根据障碍物反射信号的时间延迟和信号强度确定障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

所述碰撞预警模块：当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，会向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施。

2.根据权利要求1所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述车载雷达包括发射单元、接收单元、分析单元和显示单元，所述发射单元通过发射天线向前发射一束雷达波，该束雷达波传输速度快，且遇到物体时会被反射回来；所述接收单元是利用接收天线接收反射回来的信号，并将反射回来的信号发送到车辆ECU中；所述分析单元是利用处理芯片对接收到的信号进行分析，通过计算反射信号的时间延迟强度和频率信息来确定障碍物的位置、距离、速度和方向；所述显示单元以图像或声音的形式在仪表盘上显示。

3.根据权利要求2所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述车辆ECU包括微处理器、内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件，所述内存存储器、输入接口、输出接口和传感器组件均与微处理器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述传感器组件包括氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器，所述氧气传感器、节气门位置传感器和加速器踏板传感器均与微处理器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述数据处理模块包括信号滤波单元、时域处理单元、频域处理单元和合并处理单元；

所述信号滤波单元使用数字滤波器对反射信号进行滤波处理，去除掉噪声和干扰信号；

所述时域处理单元通过时域分析方法对反射信号的时间序列进行统计和分析，计算出反射信号的平均值、最大值、最小值和标准差，以确定信号的特征参数；

所述频域处理单元通过傅里叶变换频域分析方法，将反射信号从时域转换为频域，以分析信号的频率成分和频谱特征，计算出反射信号的频谱密度和功率谱密度，以确定信号的频域特征；

所述合并处理将时域和频域处理结果综合起来，得出反射信号的全面特征描述，以实现更准确的信号识别、分类和评估。

6.根据权利要求5所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述障碍物分类模块在进行可移动障碍物和不可移动障碍物分类的分类方法如下：

A1、当反射强度信号为动态的反射信号时，即反射信号会随着障碍物的运动而变化时，判定为可移动障碍物；

A2、当反射强度信号为静态信号反射信号时，即反射信号不会随着障碍物的移动而产生变化，则判定为不可移动障碍物；

A3、当反射形状的信号随着障碍物距离的变化而逐渐扩散或缩小时，则判定为可移动障碍物；当反射形状的信号不随着障碍物距离的变化而产生变化，呈现固定的形态，则判定为不可移动障碍物；

A4、当障碍物反射频率高时，则判定为可移动障碍物，当障碍物反射频率低时，则判定为不可移动障碍物。

7.根据权利要求6所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述障碍物定位模块根据反射信号强度确定障碍物与车载雷达之间的相对位置，其根据反射信号的时间延迟计算出障碍物与车载雷达之间的距离，计算公式为：

d＝(t*c)/2

其中，d为障碍物与车载雷达之间的距离，t表示从发射信号到接收到反射信号之间的时间延迟，c表示光速。

8.根据权利要求7所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：所述碰撞预警模块包括声光报警器，所述声光报警用于给驾驶人员提供视觉和听觉双方面的警示，且所述碰撞预警模块针对不可移动障碍物或可移动障碍物的报警声音与指示颜色不同，使驾驶人员可及时根据不可移动障碍物或可移动障碍物的报警信息做出相应的处理措施。

9.根据权利要求8所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：驾驶人员在对可移动障碍物进行的应急措施为：避让、刹车和喊叫中的一种或多种，以使可移动障碍物迅速离开危险区域；驾驶人员在对不可移动障碍物进行的应急措施为：预判、减速和避让中的一种或多种，使驾驶人员可以避让不可移动障碍物，确保车辆安全通过。

10.一种用于车载雷达的预警位置判定方法，基于根据权利要求1-9任意一项所述的一种用于车载雷达的预警位置判定系统，其特征在于：包括如下步骤：

S1、通过数据采集模块发射雷达光束进行环境扫描，并将接收到的反射信号传输到车辆ECU；

S2、车辆ECU控制数据处理模块对接收到的反射信号进行滤波、时域和频域处理，得到具有可读性和可操作性的数据；

S3、根据不同种类的障碍物所产生的特征反射信号，通过障碍物分类模块对障碍物进行可移动障碍物和不可移动障碍物的分类；

S4、根据障碍物反射信号的时间延迟和强度确定相对障碍物相对于车辆的位置和距离，并将其显示在车辆的仪表盘或中控屏上；

S5、当检测到某个障碍物可能引起与车辆碰撞的距离时，通过碰撞预警模块向驾驶人员发出警报信号，提醒驾驶人员采取相应的应急措施。