CN104635216B - 利用代表值的为了检测目标的fmcw雷达***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用代表值的为了检测目标的FMCW雷达***及其方法。根据本发明的为了检测目标的FMCW雷达***，包括：频率发生器，其产生由正向线性调频脉冲(up chirp)与时间反向线性调频脉冲(down chirp)构成的一对FMCW波形，通过传输天线放射所述FMCW波形；混合器，其将从车辆目标反射的信号与放射信号混合，以其混合结果生成拍频频率；ADC，其将生成的所述拍频频率数字化；及信号处理部，其在数字化的所述拍频频率，在1线性调频脉冲内信号中检测多个峰值信号，利用其检测的多个峰值信号中计算的一个代表信号，计算对所述车辆目标的距离与速度。

Description

利用代表值的为了检测目标的FMCW雷达***及其方法
技术领域
本发明涉及FMCW雷达***，尤其是涉及利用代表值的为了检测目标的FMCW雷达***及其方法。
背景技术
FMCW雷达，其是在空间上放射FMCW波形接收在目标反射的信号，通过与接收的信号及与放射的信号解调获取拍频频率(beat frequency)，利用获取的拍频频率获取目标的距离及速度的装置。在这里，拍频频率包括根据目标距离的成分与根据目标速度的多普勒频移。
为了通过这种拍频频率来获取距离及速度信息，收发增加频率形态的波形(upchirp，正向线性调频脉冲)与减少频率形态的波形(down chirp，负向线性调频脉冲)，通过在分别获取的拍频频率的关系式获取距离及速度信息。
但是，车辆目标的情况是具有多个反射点的曲线目标，在一个线性调频脉冲(chirp)可具有大量的峰值，这在与另一线性调频脉冲配对时，可由检测包括实际目标及虚假目标的多重目标构成。这种检测结果，在雷达的正确检测目标距离、速度上，可导致诱发误差的结果。
发明内容
(要解决的问题)
因此为了解决这种现有技术的问题，本发明提供利用代表值的为了检测目标的FMCW雷达***及其方法的目的在于，在目标反射的多个信号中按顺序将一个信号设定为测试信号，比较其设定的测试信号与已设定范围内的其他信号之间的类似电导性，根据其比较结果使其可提取一个代表信号。
但是本发明的目的不限定在上述谈及的事项，未谈及或另一目标从以下记载可被技术人员明确理解。
(解决问题的手段)
为了达成上述目的，根据本发明一观点的为了检测目标的FMCW雷达***，可包括：频率发生器，其产生由正向线性调频脉冲(up chirp)与时间负向线性调频脉冲(downchirp)构成的一对FMCW波形，通过传输天线发射所述FMCW波形；混合器，其将从车辆目标反射的信号与放射信号混合，以其混合结果生成拍频频率；ADC，其将生成的所述拍频频率数字化；及信号处理部，其在数字化的所述拍频频率，在1线性调频脉冲内信号中检测多个峰值信号，利用其检测的多个峰值信号中计算的一个代表信号，计算对所述车辆目标的距离与速度。
优选为，所述信号处理部为若检测所述多个峰值信号，则其获取检测的所述多个峰值信号的特性信息，在所述多个峰值信号中按顺序将一个峰值信号设定为测试信号，基于所述多个峰值信号的特性信息，其分别判断所述测试信号与以所述测试信号为基准在已设定频率范围的剩余峰值信号之间的类似性。
优选为，所述特性信息是频率、角度、信号大小。
优选为，所述信号处理部在所述多个峰值信号的特性信息中，基于频率信息其判断所述测试信号与所述剩余侧峰值信号是否是位于车辆全长内的频率，在所述多个峰值信号的特性信息中，基于角度信息其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号中是否是位于车辆全宽内的频率，在所述多个峰值信号的特性信息中，基于信号大小信息其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是否是已设定的临界值以内，根据其判断结果，若判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似，则其在所述代表信号将所述判断为类似的剩余峰值信号除外。
优选为，所述信号处理部为若所述测试信号与所述剩余峰值信号是位于车辆全长内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号中是位于车辆全宽内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是已设定的临界值以内，则其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似。
根据本发明的另一观点在FMCW雷达***为了检测目标的方法，可包括：产生由正向线性调频脉冲(up chirp)与时间负向线性调频脉冲(down chirp)构成的一对FMCW波形，通过传输天线放射所述FMCW波形的步骤；将从车辆目标反射的信号与放射的信号混合，以其混合结果生成拍频频率的步骤；将生成的所述拍频频率数字化的步骤；及在数字化的所述拍频频率，在1线性调频脉冲中检测多个峰值信号，在其检测的多个峰值信号中利用计算的一个代表信号，计算对所述车辆目标的距离与速度的步骤。
优选为，所述计算的步骤，若检测所述多个峰值信号，则获取检测的所述多个峰值信号的特性信息，在所述检测的所述多个峰值信号中按顺序将一个峰值信号设定为测试信号，基于所述多个峰值信号的特性信息，分别判断所述测试信号与以所述测试信号为基准在已设定的频率范围内的剩余峰值信号之间的类似性
优选为，所述特性信息，其是频率、角度、信号大小。
优选为，所述计算的步骤在所述多个峰值信号的特性信息中，基于频率信息判断所述测试信号与所述剩余侧峰值信号是否是位于车辆全长内的频率，所述多个峰值信号的特性信息中，基于角度信息判断所述测试信号与所述剩余峰值信号中是否是位于车辆全宽内的频率，在所述多个峰值信号的特性信息中，基于信号大小信息判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是否是已设定的临界值以内，根据其判断结果，若判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似，则在所述代表信号将所述判断为类似的剩余峰值信号除外。
优选为，所述计算的步骤若所述测试信号与所述剩余峰值信号是位于车辆全长内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号中是位于车辆全宽内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是已设定的临界值以内，则判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似。
(发明的效果)
通过其，本发明在在目标反射的多个信号中的按顺序将一个信号设定为测试信号，比较其设定的测试信号与已设定范围内的其他信号之间的类似导电性，根据其比较结果使其提取一个代表信号，进而具有未检测虚假目标可检测正确的目标的效果。
另外，本发明由于提取一个代表信号未检测虚假目标检测正确的目标，因此具有减少对目标的距离、速度的误差的效果。
附图说明
图1是根据本发明一实施例，图示FMCW雷达***的概略性构成的图面。
图2是根据本发明一实施例，图示收发的FMCW波形的图面。
图3是根据本发明一实施例，图示目标检测方法的图面。
图4是根据本发明一实施例，图示代表信号计算方法的图面。
图5是根据本发明一实施例，为了说明测试信号设定原理的图面。
图6是根据本发明一实施例，为了说明代表信号计算原理的图面。
图7a至图7b是根据本发明一实施例，图示距离与速度的计算结果的图面。
(附图标记说明)
110：信号处理部
120：频率发生器
130：传输天线
140：接收天线
150：混合器
160：过滤器
170：ADC
具体实施方法
在以下，参照附图说明根据本发明实施例的利用代表值的为了检测目标的FMCW雷达***及其方法。在理解根据本发明的操作及作用上，以所需部分为中心进行详细说明。
另外，在说明本发明的构成要素，对相同名称的构成要素根据图面也可赋予其他参照符号，并且就算在相互不同的图面也可赋予相同的参照符号。但是，就算在与此相同的情况也不意味着该构成要素根据实施例具有相互不同的功能，或在相互不同的实施例具有相同的功能，各个构成要素的功能应基于在该实施例的对各个构成要素的说明来判断。
尤其是，在本发明提出的新方案是在FMCW(Frequency Modulation ContinuousWave，调频连续波)雷达***在目标反射的多个信号中按顺序将一个信号设定为测试信号，比较其设定的测试信号与已设定的范围内的其他信号之间的类似导电性，根据其比较结果使其提取一个代表信号。
图1是根据本发明一实施例，图示FMCW雷达***的概略性构成的图面。
如图1所示，根据本发明的FMCW雷达***的构成包括信号处理部110、频率发生器120、传输天线130、接收天线140、混合器(mixer)150、过滤器(filter)160、ADC(AnalogDigital Converter，模拟数字变换器)170等。
信号处理部110，其可提供为了产生一对FMCW波形的控制信号，一对FMCW波形由根据时间的增加线性增加频率的波形正向线性调频脉冲(up chirp)，与根据时间的增加线性减少频率的波形负向线性调频脉冲(down chirp)构成。
频率发生器120，若其接收控制信号则根据接收的控制信号产生FMCW波形，将产生的FMCW波形可通过传输天线130放射。
接收天线140，其可接收在目标反射的信号。这时，可通过多个接收天线140接收，以雷达***与目标的往返距离的时间延迟，与对目标相对速度的频率偏移引起的信号。
混合器150，其可将接收的信号变换为拍频频率(beat frequency)，拍频频率是具有低频信号即传输信号与接收信号之间的频率差异成分的信号。
过滤器160，其过滤拍频频率，ADC170可将过滤的拍频频率数字化。
信号处理部110，若其接收数字化的拍频频率，则基于接收的拍频频率中的代表信号，可计算对车辆目标的距离与速度。图2是根据本发明一实施例，图示收发的FMCW波形的图面。
如图2所示，显示了对各个时间的传输信号与接收信号，并且显示了对目标距离、速度的拍频频率。也就是说，显示了从传输的信号与移动的目标接收信号的时间的频率。
这种两个拍频频率因从目标的距离与相对速度具有频率迁移，可如下的(数学式1)、(数学式2)显示。
(数学式1)
(数学式2)
在这里，fbu是表示对正向线性调频脉冲的频率，fbd，是表示对负向线性调频脉冲的频率。BW表示带宽，Tm表示停留时间(dwell time)、td表示延迟时间、fd表示多普勒频率，r表示目标的距离，v表示相对速度，(+)符号表示与雷达远离的方向，(—)符号表示与雷达接近的方向，c表示光的速度。
利用实际雷达***计算目标的距离与速度的情况可利用fbu与fbd，所述(数学式1)、(数学式2)为未知数是2个的联立方程式，因此可如(数学式3)、(数学式4)分别显示以下的r与v。
(数学式4)
图3是根据本发明一实施例，图示目标检测方法的图面。
如图3所示，根据本发明的FMCW雷达***放射由正向线性调频脉冲与负向线性调频脉冲构成的一对FMCW波形，可接收从车辆目标反射的信号(S310)。
之后，FMCW雷达***基于接收的信号与放射的信号生成拍频频率(S320)，在其生成的拍频频率可检测1线性调频脉冲内信号中的多个峰值信号(S330)。
之后，FMCW雷达***基于检测的多个峰值信号之间的类似性，可计算多个峰值信号中的一个代表信号(S340)。
之后，若FMCW雷达***计算一个代表信号，则利用计算的一个代表信号可计算对车辆目标的距离与速度(S350)。
图4是根据本发明一实施例，图示代表信号计算方法的图面。
如图4所述，FMCW雷达***获取检测的多个峰值信号的特性信息，例如频率、角度、信号大小等(S341)，可将检测的多个峰值信号中的一个峰值信号设定为测试信号(S342)。
之后，FMCW雷达***基于获取的峰值信号的特性信息，以已设定的测试信号与测试信号为基准设定已设定的频率范围(S343)，可分别判断在设定的频率范围内的剩余峰值信号之间的类似性。
图5是根据本发明一实施例，为了说明测试信号设定原理的图面。
如图5所示，在1线性调频脉冲内接收的信号中检测多个峰值信号，检测的多个峰值信号中一个峰值信号设定为测试信号，以设定的测试信号为基准，可了解到设定了已设定的频率范围Test_Bin(测试箱)。
这时，频率范围可根据车辆的全长、雷达的线性调频脉冲波形等决定。
具体地说，FMCW雷达***基于特性信息中的频率信息，可判断一个测试信号与剩余峰值信号是否是位于车辆全长内的频率(S344)。
之后，FMCW雷达***若以判断的结果判断出是位于车辆全长内的频率，则基于特性信息中的角度信息，可判断一个测试信号与剩余峰值信号是否是位于车辆全宽内的频率(S345)。
相反，FMCW雷达***若判断是不位于车辆全长内的频率，则可确认是否有剩余的峰值信号(S348)。
这时，FMCW雷达***若一个测试信号与剩余峰值信号各个的频率差异是已设定范围以内，则判断是位于车辆全宽内的频率。
之后，FMCW雷达***若以判断的结果判断是位于车辆全宽内的频率，则基于特性信息中的信号大小信息，可判断一个测试信号与剩余峰值信号之间的信号大小是否类似(S346)。
相反，FMCW雷达***若判断不是位于车辆全宽之内的频率，则可确认是否有剩余的峰值信号(S348)。
这时，FMCW雷达***若一个测试信号与剩余峰值信号各个的角度差异是已设定范围以内，则判断是位于车辆全宽之内的频率。
之后，FMCW雷达***若以判断结果判断信号大小类似，则识别为相同车辆目标可将相当的峰值信号除外(S347)。
相反，FMCW雷达***若以判断结果判断信号大小不类似，则可确认是否有剩余的峰值信号(S348)。
这时，FMCW雷达***若一个测试信号与剩余峰值信号各个的信号大小差异在已设定的范围以内，则判断信号大小类似。
之后，FMCW雷达***以这种类似性判断结果，可计算一个峰值信号的代表信号(S349)。即，FMCW雷达***根据判断类似性的结果，将未除外的一个峰值信号计算为代表信号。
图6是根据本发明一实施例，为了说明代表信号计算原理的图面。
如图6所示，左侧图面是图示可在车辆目标反射传输的雷达信号的多样的信号。即，由于不是点目标而是曲线目标，因此根据雷达与车辆的角度可产生多样的反射点。
还有，右侧图面是图示了可支持这种假设的实测数据。图示了对于1个波束在1线性调频脉冲放射的雷达信号以实际车辆目标反射的信号，可确认到有经过多个频率检测的信号。
显示了从这种1线性调频脉冲内接收的信号计算的代表信号，可了解到在车辆目标反射的各种信号中只计算了一个代表信号。
在这里，检测信号的意思是指该信号超出了通过与周边频率指数的关系获取的CFAR(Constants False Alarm Rate，恒虚警率)的临界值。
之后，FMCW雷达***从车辆目标反射的1线性调频脉冲中利用计算的代表信号，可计算对车辆目标的距离与速度。
图7a至图7b是根据本发明一实施例，图示距离与速度的计算结果的图面。
参照图7a，显示了根据本发明的FMCW雷达不计算代表值的情况，利用3个线性调频脉冲计算对车辆目标的距离与速度的结果。
参照图7b，显示了根据本发明的FMCW雷达计算代表值的情况，使用3个线性调频脉冲计算对车辆目标的距离与速度的结果。
根据本发明的FMCW雷达只利用在车辆目标反射的信号中的一个代表信号，因此未检测虚假目标可检测正确的目标。
另一方面，记载了将构成在以上说明的本发明实施例的所有构成要素结合为一个或结合来操作，本发明并不是必须要限定于这种实施例，即只要是在本发明目的范围内，也可将其所有构成要素选择性的结合一个以上来操作。另外，其所有构成要素可分别实现为一个独立的硬件，但是也可作为电脑程序实现，电脑程序具有将各个构成要素的其一部分或全部选择性的组合，执行在一个或多个硬件组合的一部分或全部功能的程序模块。另外，与此相同的电脑程序保存在如同USB储存器、CD光盘、闪存等电脑可读取的保存媒体(Computer Readable Media)被电脑读取并实行，进而可实现本发明的实施例。作为电脑程序的保存媒体，可包括磁记录媒体、光记录媒体、载波介质等。
在以上说明的实施例作为其一示例，若是在本发明所属的技术领域具有通常知识的技术人员在不超过本发明的本质性特性范围，可多样的修改及变形。因此，在本发明公开的实施例不是为了限定本发明的技术思想，而是为了说明，根据这种实施例不是要限定本发明的技术思想。本发明的保护范围应根据以下的请求范围来解释，并且与其同等范围内的所有技术思想应解释为是包括在本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种为了检测目标的FMCW雷达***，其特征在于，包括：
频率发生器，其产生由正向线性调频脉冲与时间负向线性调频脉冲构成的一对FMCW波形，通过传输天线放射所述FMCW波形；
混合器，其将从车辆目标反射的信号与放射信号混合，以其混合结果生成拍频频率；
ADC，其将生成的所述拍频频率数字化；及
信号处理部，其在数字化的所述拍频频率，在一线性调频脉冲内信号中检测多个峰值信号，利用其检测的多个峰值信号中计算的一个代表信号，计算对所述车辆目标的距离与速度，
所述信号处理部，
若检测所述多个峰值信号，则其获取检测的所述多个峰值信号的特性信息，
在所述多个峰值信号中按顺序将一个峰值信号设定为测试信号，
基于所述多个峰值信号的特性信息，其分别判断所述测试信号与以所述测试信号为基准在已设定频率范围的剩余峰值信号之间的类似性，
若一个测试信号与剩余峰值信号各个的信号大小差异在已设定的范围以内，则判断信号大小类似。
2.根据权利要求1所述的为了检测目标的FMCW雷达***，其特征在于，
所述特性信息，其是频率、角度、信号大小。
3.根据权利要求2所述的为了检测目标的FMCW雷达***，其特征在于，
所述信号处理部，
在所述多个峰值信号的特性信息中，基于频率信息其判断所述测试信号与所述剩余侧峰值信号是否是位于车辆全长内的频率，
在所述多个峰值信号的特性信息中，基于角度信息其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号中是否是位于车辆全宽内的频率，
在所述多个峰值信号的特性信息中，基于信号大小信息其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是否是在已设定的临界值以内，
根据其判断结果，若判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似，则其在所述代表信号中将所述判断为类似的剩余峰值信号除外。
4.根据权利要求3所述的为了检测目标的FMCW雷达***，其特征在于，
所述信号处理部，
若所述测试信号与所述剩余峰值信号是位于车辆全长内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号中是位于车辆全宽内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是已设定的临界值以内，则其判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似。
5.一种在FMCW雷达***为了检测目标的方法，其特征在于，包括：
产生由正向线性调频脉冲与时间负向线性调频脉冲构成的一对FMCW波形，通过传输天线放射所述FMCW波形的步骤；
将从车辆目标反射的信号与放射的信号混合，以其混合结果生成拍频频率的步骤；
将生成的所述拍频频率数字化的步骤；及
在数字化的所述拍频频率，在一线性调频脉冲中检测多个峰值信号，在其检测的多个峰值信号中利用计算的一个代表信号，计算对所述车辆目标的距离与速度的步骤，
计算的所述步骤，
若检测所述多个峰值信号，则获取检测的所述多个峰值信号的特性信息，
在所述检测的所述多个峰值信号中按顺序将一个峰值信号设定为测试信号，
基于所述多个峰值信号的特性信息，分别判断所述测试信号与以所述测试信号为基准在已设定的频率范围内的剩余峰值信号之间的类似性，
若一个测试信号与剩余峰值信号各个的信号大小差异在已设定的范围以内，则判断信号大小类似。
6.根据权利要求5所述的在FMCW雷达***为了检测目标的方法，其特征在于，
所述特性信息，其是频率、角度、信号大小。
7.根据权利要求6所述的在FMCW雷达***为了检测目标的方法，其特征在于，
计算的所述步骤，
在所述多个峰值信号的特性信息中，基于频率信息判断所述测试信号与所述剩余侧峰值信号是否是位于车辆全长内的频率，
所述多个峰值信号的特性信息中，基于角度信息判断所述测试信号与所述剩余峰值信号中是否是位于车辆全宽内的频率，
在所述多个峰值信号的特性信息中，基于信号大小信息判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是否是在已设定的临界值以内，
根据其判断结果，若判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似，则在所述代表信号中将所述判断为类似的剩余峰值信号除外。
8.根据权利要求7所述的在FMCW雷达***为了检测目标的方法，其特征在于，
计算的所述步骤，
若所述测试信号与所述剩余峰值信号是位于车辆全长内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号中是位于车辆全宽内的频率，所述测试信号与所述剩余峰值信号之间的信号大小是在已设定的临界值以内，则判断所述测试信号与所述剩余峰值信号之间类似。
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