TW202409603A - 目標物偵測方法、目標物偵測裝置及毫米波雷達系統 - Google Patents
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Abstract
一種目標物偵測方法包括產生一調頻連續波訊號；一雷達模組發射該調頻連續波訊號；接收一目標物分別對應於一第一發射訊號及一第二發射訊號反射之一第一回波訊號及一第二回波訊號；對該第一回波訊號及該第二回波訊號進行處理而得到對應的一第一時域訊號S(t
1)及一第二時域訊號S(t
2)；將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t
2)- S(t
1)；將該差分時域訊號進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成一中頻訊號；基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
Description
本發明係與偵測技術有關；特別是指一種關於毫米波雷達之偵測裝置及偵測方法。
已知毫米波(millimeter wave) 為電磁波，對應的頻率範圍為30〜300GHz頻域(波長在1〜10毫米)，而毫米波雷達即是指工作在毫米波波段的雷達。
一般毫米波雷達是基於雷達所發射出的調頻連續波(FMCW)訊號以及接收目標物反射回來的訊號，進行訊號處理後經快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform，FFT)等計算後獲得雷達與目標物的相對速度、相對距離以及相對角度等位置資訊。
然而，由於雷達板材本身會生成許多低頻雜訊且目標物反射回來的訊號容易受到環境的影響並包含許多不必要的雜訊，進而影響毫米波雷達對目標物位置的偵測能力及偵測穩定度，因此，如何提供一種目標物偵測方法，能提升對目標物位置的偵測能力及偵測穩定度是亟待解決的問題。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種目標物偵測方法，能提升毫米波雷達系統對目標物位置的偵測能力及偵測穩定度。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種目標物偵測方法包括產生一調頻連續波訊號，該調頻連續波訊號包括週期性的複數個發射訊號；一雷達模組發射該些發射訊號，該些發射訊號中包含一第一發射訊號及一第二發射訊號；接收一目標物分別對應於該第一發射訊號及該第二發射訊號反射之一第一回波訊號及一第二回波訊號；對該第一回波訊號及該第二回波訊號進行處理而得到對應的一第一時域訊號S(t
1)及一第二時域訊號S(t
2)；將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t
2)- S(t
1)；將該差分時域訊號進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成一中頻訊號；基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
本發明另提供一種目標物偵測裝置，其中一雷達模組發射之一調頻連續波訊號分別經一目標物反射一第一回波訊號及一第二回波訊號，該第一回波訊號及該第二回波訊號經處理後而得到對應的一第一時域訊號S(t
1)及一第二時域訊號S(t
2)，該目標物偵測裝置用以處理該第一時域訊號S(t
1)及該第二時域訊號S(t
2)，該目標物偵測裝置包含一處理器，其特徵在於，該處理器將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t
2)-S(t
1)，且該處理器將該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以得到一中頻訊號，並基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
一種毫米波雷達系統，用以產生一調頻連續波訊號並接收目標物反射之訊號，其特徵在於，該毫米波雷達系統能執行如上所述之該目標物偵測方法。
本發明之效果在於，透過將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行差分處理得到之該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成該中頻訊號之設計，能將訊號中不必要的雜訊去除，藉此，能得到較準確之該中頻訊號，進而能達到提升對目標物位置之偵測能力及偵測穩定度之目的。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1所示，為本發明一較佳實施例之目標物偵測方法流程圖，其中一毫米波雷達系統能執行該目標物偵測方法，該毫米波雷達系統包含一雷達模組及一目標物偵測裝置。
於本實施例中，毫米波雷達系統主要用於移動目標物之偵測，也就是說，該目標物與該雷達模組中之一者相對該目標物與該雷達模組中之另一者移動，再說明的是，該毫米波雷達系統可以應用於偵測任何移動目標物之裝置，舉例來說，可以是用於家電，例如智慧門鈴及監視器等裝置，或是用於車輛，以作為盲點偵測、前方防碰撞偵測或是後方防碰撞偵測之應用。
其中該雷達模組能產生並發射一調頻連續波(FMCW)訊號並接收目標物反射之訊號，該調頻連續波(FMCW)訊號包括週期性的複數個發射訊號，各該發射訊號包括基於時間的複數掃描頻率，並且，目標物反射之訊號包括分別對應複數掃描頻率的複數反射頻率。該目標物偵測裝置包含一處理器。
其中該目標物偵測方法，包含以下步驟：
步驟S02，該雷達模組產生一調頻連續波訊號，該調頻連續波訊號包括週期性的複數個發射訊號，其中該些發射訊號中包含一第一發射訊號及一第二發射訊號，於本實施例中，該調頻連續波訊號的每個鋸齒波(Chirp)的週期時間Tc以為10ms~20ms為例說明。
步驟S04，該雷達模組發射該調頻連續波訊號。
步驟S06，該雷達模組接收一目標物分別對應於該第一發射訊號及該第二發射訊號反射之一第一回波訊號及一第二回波訊號。
步驟S08，對該第一回波訊號及該第二回波訊號進行處理而得到對應的一第一時域訊號S(t
1)及一第二時域訊號S(t
2)，所述處理舉例來說可以是透過該目標物偵測裝置將該調頻連續波訊號分別與該第一回波訊號及該第二回波訊號進行混頻處理，以及將混頻處理後之訊號分別進行濾波及加漢明窗處理而得到對應的一第一時域訊號S(t
1)及一第二時域訊號S(t
2)。
步驟S10，該處理器將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t
2)-S(t
1)，且該處理器將該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以執行時域頻域轉換處理得到一中頻（IF, Intermediate Frequency）訊號，並基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
其中，該些發射訊號中包含相鄰的該第一發射訊號及該第二發射訊號，且該第二發射訊號的發射時間晚於該第一發射訊號的發射時間，於本實施例中，t
2-t
1=Tc，也就是說，接收該第一時域訊號S(t
1)與接收該第二時域訊號S(t
2)的時間差為一個週期時間，於其他實施例中，不排除該第一時域訊號S(t
1)與接收該第二時域訊號S(t
2)的時間差為一個以上的週期時間。
再說明的是，透過本發明之該目標物偵測方法，最遠能偵測之偵測距離為20m之目標物且偵測該目標物之距離偵測正確率大於85%。
以下基於一比較例及一實施例進行說明，於該比較例中，是將該第一時域訊號S(t
1)或該第二時域訊號S(t
2)直接進行快速傅立葉轉換以執行時域頻域轉換處理所得到之中頻訊號，而於該實施例中，是將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行差分處理得到之該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成該中頻訊號，由圖2所示，可以看到相較於該比較例在10KHz以下之低頻雜訊表現，該實施例能有效抑制10KHz以下之低頻雜訊約達50%。
除此之外，如圖3所示，當目標物距離該雷達模組約20m時，透過該比較例之方法所得到之中頻訊號，不僅具有低頻雜訊且訊雜比的表現較該透過該實施例之方法所得到之中頻訊號差，其中透過該實施例之方法所得到之中頻訊號相較於該比較例其效能能提升約25%。
再說明的是，如表1所示，透過該實施例之目標物偵測方法所計算得出之目標物之正確距離相較於該比較例之方法所計算得出之目標物之正確距離，不論在目標物為人或是車的偵測準確率上都具有較佳的表現，各該偵測準確率其數值為在20次的量測中於特定距離內有偵測到目標物(人/轎車)的次數百分比。
表1
綜上所述，透過本發明之目標物偵測方法，將該第一時域訊號S(t
1)與該第二時域訊號S(t
2)進行差分處理得到之該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成該中頻訊號之設計，能將訊號中不必要的雜訊去除，藉此，能得到較準確之該中頻訊號，進而能達到提升對目標物位置之偵測能力及偵測穩定度之目的。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
［本發明］
S02,S04,S06,S08,S10:步驟
圖1為本發明一較佳實施例之目標物偵測方法流程圖。
圖2為比較例及實施例之距離與強度之關係示意圖。
圖3為比較例及實施例之距離與強度之關係示意圖。
S02,S04,S06,S08,S10:步驟
Claims (10)
- 一種目標物偵測方法，包含： 產生一調頻連續波訊號，該調頻連續波訊號包括週期性的複數個發射訊號； 一雷達模組發射該調頻連續波訊號，該些發射訊號中包含一第一發射訊號及一第二發射訊號； 接收一目標物分別對應於該第一發射訊號及該第二發射訊號反射之一第一回波訊號及一第二回波訊號； 對該第一回波訊號及該第二回波訊號進行處理而得到對應的一第一時域訊號S(t 1)及一第二時域訊號S(t 2)； 將該第一時域訊號S(t 1)與該第二時域訊號S(t 2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t 2)- S(t 1)； 將該差分時域訊號進行快速傅立葉轉換以將該差分時域訊號轉換成一中頻訊號； 基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，其中該調頻連續波訊號的每個鋸齒波 (Chirp)的週期時間為10ms~20ms。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，包含將該調頻連續波訊號分別與該第一回波訊號及該第二回波訊號進行混頻處理，以及將混頻處理後之訊號分別進行濾波及加漢明窗處理而得到對應的一第一時域訊號S(t 1)及一第二時域訊號S(t 2)。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，其中偵測該目標物之最遠的可偵測距離為20m。
- 如請求項4所述之目標物偵測方法，其中偵測該目標物之距離偵測正確率大於85%。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，其中該雷達模組產生並發射該調頻連續波訊號；該雷達模組接收該第一回波訊號及該第二回波訊號，且該目標物與該雷達模組中之一者相對該目標物與該雷達模組中之另一者移動。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，其中該些發射訊號中包含相鄰的該第一發射訊號及該第二發射訊號。
- 如請求項1所述之目標物偵測方法，其中該第二發射訊號的發射時間晚於該第一發射訊號的發射時間。
- 一種目標物偵測裝置，其中一雷達模組發射之一調頻連續波訊號分別經一目標物反射一第一回波訊號及一第二回波訊號，該第一回波訊號及該第二回波訊號經處理後而得到對應的一第一時域訊號S(t 1)及一第二時域訊號S(t 2)，該目標物偵測裝置用以處理該第一時域訊號S(t 1)及該第二時域訊號S(t 2)，該目標物偵測裝置包含一處理器，其特徵在於，該處理器將該第一時域訊號S(t 1)與該第二時域訊號S(t 2)進行處理而得到一差分時域訊號ΔS(t)，該差分時域訊號滿足ΔS(t)= S(t 2)-S(t 1)，且該處理器將該差分時域訊號ΔS(t)進行快速傅立葉轉換以得到一中頻訊號，並基於該中頻訊號計算出該雷達模組與該目標物之相對距離或相對速度。
- 一種毫米波雷達系統，用以產生及發射一調頻連續波訊號並接收經目標物反射之訊號，其特徵在於，該毫米波雷達系統能執行如請求項1至8任一項所述之目標物偵測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/085,876 US20240061095A1 (en) | 2022-08-22 | 2022-12-21 | Target detection method, target detection device, and millimeter wave radar system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202409603A true TW202409603A (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=
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