CN111044987B - 基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及存储介质，属于雷达测速技术领域，用于解决目前解模糊运算量大、精度低的技术问题，采用的具体技术方案为：基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；采取假设验证法求解环境目标的真实速度。本发明的方法、***及存储介质均具有运算量小、精度高、操作简便等优点。

Description

基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及介质

技术领域

本发明涉及雷达测速技术领域，具体涉及一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及介质。

背景技术

车载毫米波雷达是一种安装在汽车上的用于障碍物目标探测的收发设备。它通过向汽车周围空间发射电磁波，电磁波遇到障碍物后一部分返回到雷达，雷达接受到回波信号后进行一系列信号处理技术来获得电磁波接触到的各个障碍物目标的距离、速度、角度等信息。雷达对上述目标信息有一定的检测范围，当目标位于检测范围内，上述检测信息是准确的；当目标超过检测范围后，上述检查结果就是模糊的，需要进行后续解模糊运算。其中环境目标(如树木、路牌、栅栏、建筑物等)占据检测结果的大多数，此类目标的速度测量结果也是模糊的，需要进行解模糊运算。

其中车载毫米波雷达通常采用脉冲多普勒形式的FMCW波形，在这种波形体制下，最大检测速度V_max由脉冲重复周期T_c决定：

若目标测量速度为V_a，目标真实速度为V_r，则其关系可以用下式表示：

V_r＝V_a+n·V_max

其中，n为模糊倍数，速度解模糊即求解使得上式成立的n。最常用的方法是基于中国余数定理的速度解模糊方法，但是存在以下缺点：

(1)现有速度解模糊方法对环境目标和非环境目标都进行无差别解模糊，造成了运算量的剧增，而且由于幅度匹配的误差，容易出现解模糊错误；

(2)由于解模糊有一定成功率，环境目标解模糊结果可能是错误的，导致解模糊容易出现错误；

(3)根据现有解模糊方法，目标越多，解模糊成功率越小，环境目标频谱容易对运动目标产生干扰，导致车、人等危险目标解模糊失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种运算量少、精度高的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及介质。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，包括步骤：

1)基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

2)统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

3)采取假设验证法求解环境目标的真实速度。

作为上述技术方案的进一步改进：在步骤1)中，对二维FFT数据做二维恒虚警检测(CFAR)，检测出的目标位置以坐标对{d,f}表示，其中d为目标距离维位置，f为目标多普勒位置；

每个被测目标t_i的检测结果为{d_i,f_i}，其中第一组发射脉冲对应的检测结果集合为{t₁ t₂ … t_m}；第二组发射波形检测结果集合为{t₁ t₂ … t_n}。

作为上述技术方案的进一步改进：在步骤2)中，对集合{t₁ t₂ … t_m}和{t₁ t₂ …t_n}统计出现次数最多的f位置，得到最大多普勒维f_max1、f_max2，即为环境目标所在的多普勒维位置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤3)的具体过程为：

3.1)通过环境目标所在的多普勒维位置，得到环境目标对应的检测速度V_a1、V_a2；

3.2)利用两个检测速度V_a1、V_a2与真实速度的关系：

V_r＝V_a1+n₁·V_max1＝V_a2+n₂·V_max2 (1)

式中n₁、n₂为整数，n₁、n₂取值范围为[-M,M]，M为最大模糊倍数；V_max1为其中一组脉冲信号对应的最大检测速度，V_max2为另外一组脉冲信号对应的最大检测速度；

求解[n₁ n₂]，得到环境目标的真实速度。

作为上述技术方案的进一步改进：在步骤3.2)中，根据中国余数定理，存在唯一解对[n₁ n₂]使得上式成立，采用假设验证法求解：

先假设n₁取值为[-M,M]中的任一值m，将m代入式(1)中，计算n₂，若该n₂为整数，则说明假设成立，否则假设不成立，继续下一次假设验证，最终得到正确解模糊倍数

对检测速度为V_a1的检测目标，认为其模糊倍数为

使用式(1)计算环境目标真实速度V_r＝V_a1+m·V_max1。

作为上述技术方案的进一步改进：除了最大多普勒维f_max1、f_max2，其它多普勒维位置为运动目标位置。

本发明进一步公开了一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊***，其特征在于，包括

第一模块，用于基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

第二模块，用于统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

第三模块，用于采取假设验证法求解环境目标的真实速度。

本发明还公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。

本发明进一步公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。

本发明还公开了一种终端，所述终端包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法所执行的操作。。

与现有技术相比，本发明具有下述优点：。

(1)本发明的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及存储介质，通过对大量检测目标进行分类，确定目标数量最多的多普勒维位置为环境目标的多普勒维位置，从而确定环境目标(或为静止目标)，再对环境目标进行统一解模糊运算，得到环境目标的真实速度，因此能够极大地减小解模糊运算量；另外，通过上述方法判断目标是否属于环境目标，能够减少环境目标对运动目标的频谱干扰；上述方法整体操作简便且精度高。

(2)本发明的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、***及存储介质，通过统计快慢调频的静止目标位置，直接对该位置进行解算模糊倍数，而不需要去对每个目标进行解模糊，因而效率高；利用快慢调频的模糊关系，只需要找到满足快慢调频速度关系的整数值对n₁、n₂即可，且由于静止目标的多数性，快慢调频静止目标的位置准确性极高，因而解模糊准确率极高。

附图说明

图1为本发明的方法在实施例的流程图。

图2为本发明中两组脉冲信号在实施例的波形图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，应用于汽车雷达或者防护雷达等场景中，具体包括步骤：

1)基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

2)统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

3)采取假设验证法求解环境目标的真实速度。

本发明的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，通过对大量检测目标进行分类，确定目标数量最多的多普勒维位置为环境目标的多普勒维位置，从而确定环境目标(或为静止目标)，再对环境目标进行统一解模糊运算，得到环境目标的真实速度，因此能够极大地减小解模糊运算量；另外，通过上述方法判断目标是否属于环境目标，能够减少环境目标对运动目标的频谱干扰；上述方法整体操作简便且精度高。

本实施例中，在步骤1)中，对二维FFT数据做二维恒虚警检测(CFAR)，检测出的目标位置以坐标对{d,f}表示，其中d为目标距离维位置，f为目标多普勒位置；

每个被测目标t_i的检测结果为{d_i,f_i}，其中第一组发射脉冲对应的检测结果集合为{t₁ t₂ … t_m}；第二组发射波形检测结果集合为{t₁ t₂ … t_n}；

在步骤2)中，对集合{t₁ t₂ … t_m}和{t₁ t₂ … t_n}统计出现次数最多的f位置，得到最大多普勒维f_max1、f_max2，即为环境目标所在的多普勒维位置。

本实施例中，所述步骤3)的具体过程为：

3.1)通过环境目标所在的多普勒维位置，得到环境目标对应的检测速度V_a1、V_a2；

3.2)利用两个检测速度V_a1、V_a2与真实速度的关系：

V_r＝V_a1+n₁·V_max1＝V_a2+n₂·V_max2 (1)

式中n₁、n₂为整数，n₁、n₂取值范围为[-M,M]，M为最大模糊倍数；V_max1为其中一组脉冲信号对应的最大检测速度，V_max2为另外一组脉冲信号对应的最大检测速度；

求解[n₁ n₂]，得到环境目标的真实速度。

在步骤3.2)中，根据中国余数定理，存在唯一解对[n₁ n₂]使得上式成立，采用假设验证法求解：

先假设n₁取值为[-M,M]中的任一值m，将m代入式(1)中，计算n₂，若该n₂为整数，则说明假设成立，否则假设不成立，继续下一次假设验证，最终得到正确解模糊倍数

对检测速度为V_a1的检测目标，认为其模糊倍数为

使用式(1)计算环境目标真实速度V_r＝V_a1+m·V_max1。

本发明通过统计快慢调频的静止目标位置，直接对该位置进行解算模糊倍数，而不需要去对每个目标进行解模糊，因而效率高；利用快慢调频的模糊关系，只需要找到满足快慢调频速度关系的整数值对n₁、n₂即可，且由于静止目标的多数性，快慢调频静止目标的位置准确性极高，因而解模糊准确率极高。

下面结合一完整的具体实施例对上述方法做进一步说明：

S01、毫米级雷达发射两组FMCW体制的脉冲多普勒信号，两组信号的起止频率、信号带宽、调制时间、采样点数、脉冲累积数、采样率等参数完全一致，唯一不同的是相邻两脉冲之间的等待时间不同，如图2所示，先发送第一种周期的信号，发送完成之后立即发送第二种周期的信号；

S02、对两组发送信号的回波信号分别同时进行目标检测，检测方法采用通用雷达检测方法，对雷达回波数据做数字信号处理，包括数字信号采样、动目标显示、傅里叶变换、恒虚警检测等；特别地，在此需要对二维FFT结果做二维恒虚警检测(CFAR)，检测出的目标位置以坐标对{d,f}表示,d为目标距离维位置，f为目标多普勒位置；每个被测目标t_i的检测结果为{d_i,f_i}，第一组发射波形对应的检测结果为集合为{t₁ t₂ … t_m}；第二组发射波形检测结果集合为{t₁ t₂ … t_n}；

S03、分别对检测集合{t₁ t₂ … t_m}、{t₁ t₂ … t_n}统计出现次数最多的f位置，得到最大多普勒维f_max1、f_max2，即为静止目标所在的多普勒维位置，从而计算得到静止目标对应的检测速度V_a1和V_a2；

S04、利用两个速度值V_a1，V_a2与真实速度的关系，即：

V_r＝V_a1+n₁·V_max1＝V_a2+n₂·V_max2 (1)

上式中n₁、n₂为整数，n₁、n₂取值范围为[-M,M]，M为最大模糊倍数。静止目标解模糊方法即为寻找使得上式成立的n₁、n₂，根据中国余数定理，存在唯一解对[n₁n₂]使得上式成立，故可采用假设验证法求解：

先假设n₁取值为[-M,M]中的任一值m，将m代入上式中，计算n₂，若该n₂为整数，则说明假设成立，否则假设不成立，继续下一次假设验证，最终得到正确解模糊倍数

对检测速度为V_a1的检测目标，认为其模糊倍数为

使用等式计算静止目标真实速度V_r＝V_a1+m·V_max1

对检测速度不为V_a1的检测目标，认为其为运动目标，采用常规解模糊方法运算。

本发明还公开了一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊***，包括

第一模块，用于基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

第二模块，用于统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

第三模块，用于采取假设验证法求解环境目标的真实速度。

本发明还公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。本发明进一步公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。本发明还公开了一种终端，所述终端包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如上所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法所执行的操作。

本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，其特征在于，包括步骤：

1)基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

2)统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

3)采取假设验证法求解环境目标的真实速度；

在步骤1)中，对二维FFT数据做二维恒虚警检测，检测出的目标位置以坐标对{d,f}表示，其中d为目标距离维位置，f为目标多普勒位置；

每个被测目标t_i的检测结果为{d_i,f_i}，其中第一组发射脉冲对应的检测结果集合为{t₁t₂…t_m}；第二组发射波形检测结果集合为{t₁t₂…t_n}；

在步骤2)中，对集合{t₁t₂…t_m}和{t₁t₂…t_n}统计出现次数最多的f位置，得到最大多普勒维f_max1、f_max2，即为环境目标所在的多普勒维位置；

除了最大多普勒维f_max1、f_max2，其它多普勒维位置为运动目标位置。

2.根据权利要求1所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，其特征在于，所述步骤3)的具体过程为：

3.1)通过环境目标所在的多普勒维位置，得到环境目标对应的检测速度V_a1、V_a2；

3.2)利用两个检测速度V_a1、V_a2与真实速度的关系：

V_r＝V_a1+n₁·V_max1＝V_a2+n₂·V_max2 (1)

式中n₁、n₂为整数，n₁、n₂取值范围为[-M,M]，M为最大模糊倍数；V_max1为其中一组脉冲信号对应的最大检测速度，V_max2为另外一组脉冲信号对应的最大检测速度；

求解[n₁n₂]，得到环境目标的真实速度。

3.根据权利要求2所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法，其特征在于，在步骤3.2)中，根据中国余数定理，存在唯一解对[n₁n₂]使得上式成立，采用假设验证法求解：

先假设n₁取值为[-M,M]中的任一值m，将m代入式(1)中，计算n₂，若该n₂为整数，则说明假设成立，否则假设不成立，继续下一次假设验证，最终得到正确解模糊倍数

对检测速度为V_a1的检测目标，认为其模糊倍数为

使用式(1)计算环境目标真实速度

4.一种基于汽车雷达的环境目标速度解模糊***，其特征在于，包括

第一模块，用于基于汽车雷达发射两组不同脉冲重复周期的脉冲多普勒信号，获得两组不同的二维FFT数据；

第二模块，用于统计两组二维FFT数据中不同多普勒维度的目标数量，获得目标数量最多的多普勒维位置，即为环境目标的多普勒维位置；

第三模块，用于采取假设验证法求解环境目标的真实速度；

在第一模块中，对二维FFT数据做二维恒虚警检测，检测出的目标位置以坐标对{d,f}表示，其中d为目标距离维位置，f为目标多普勒位置；

每个被测目标t_i的检测结果为{d_i,f_i}，其中第一组发射脉冲对应的检测结果集合为{t₁t₂…t_m}；第二组发射波形检测结果集合为{t₁t₂…t_n}；

在第二模块中，对集合{t₁t₂…t_m}和{t₁t₂…t_n}统计出现次数最多的f位置，得到最大多普勒维f_max1、f_max2，即为环境目标所在的多普勒维位置；

除了最大多普勒维f_max1、f_max2，其它多普勒维位置为运动目标位置。

5.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1-3中任意一项所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。

6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1-3中任意一项所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法的步骤。

7.一种终端，其特征在于，所述终端包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如权利要求1-3中任意一项所述的基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法所执行的操作。

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