[發明專利]一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法及裝置

在審

• 申請號: 202010982516.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112099038A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 韓巖松;張成先;方立新;林宗強;趙浩
• 申請（專利權）人: 上海波匯科技有限公司;平湖波匯通信科技有限公司
• 主分類號: G01S17/34
• 分類號: G01S17/34;G01S17/58;G01S7/48
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

本發明公開了一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法及裝置，所述識別方法包括以下步驟：步驟一、對單個啁啾周期的時域采樣K點，通過FFT計算K點的頻譜，若單個啁啾周期的頻譜存在兩個或兩個以上的差頻，則將K點按照采樣先后順序分成N個時間窗口，每個時間窗口包括M個點；步驟二、對每個時間窗口內的采樣序列進行M點的FFT計算獲得獨立的頻譜，找出存在額外差頻的窗口；步驟三、分析存在額外差頻窗口和前后窗口的特征，根據差頻數量的變化規律可以判斷出被掃描的多目標物體先后順序及位置關系，并解算多目標的距離值與速度值。本發明通過采用兩個不同點數的FFT計算和頻譜分析來處理同一啁啾周期的差頻信息，最終解算出不同物體的距離和速度。

技術領域

本發明屬于激光雷達信號處理方法領域，具體涉及一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法及裝置。

背景技術

調頻連續波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)體制是一種重要的雷達類型，有著高精度和可以測量速度的優點，配合掃描系統可以實現3D空間的信號捕捉。

線性掃描的FMCW激光雷達系統，上下啁啾掃描會產生不同的差頻信號，這兩個差頻信號通過解方程組的方式可以得出目標物體與掃描系統之間的距離和速度關系。若掃描對象是多物體，在掃描過程中，很有可能會掃描到物體的邊緣，此時單個啁啾周期的掃描過程中會在頻譜上得到兩個不同的差頻信號。例如，兩個同樣高度的被測物體2在被測物體1之前并部分遮擋被測物體1，在一個啁啾周期內采樣K個點，被測物體1和被測物體2的差頻信息會同時存在于FFT后的頻譜上，而在下一個啁啾周期內就沒有被測物體1的差頻信息，這種情況下無法計算出被測物體1的距離和速度。

同時，由于激光雷達的光斑在激光發射點距離目標較遠時可能很大，較大的光斑會照射到更多的物體上，最終產生的差頻信號很可能大于兩個，如何區分不同的差頻信號和被測物體的對應關系也是需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，本發明通過同時使用不同點數的FFT,配合掃描順序，推斷出不同被掃描物體的空間位置關系。此外，本發明還要提供一種基于FMCW激光雷達的多物體識別裝置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種基于FMCW激光雷達的多物體識別方法，包括以下步驟：

步驟一、在激光雷達掃描的過程中，光斑會照射到被掃描物體，物體的反射通過光學系統和光電轉換成為連續的模擬電信號。對單個啁啾周期的電信號進行連續采樣K點，通過K點的FFT計算獲得這個啁啾周期的頻譜，若單個啁啾周期的頻譜上存在兩個或兩個以上的差頻，則將K點按照采樣先后順序分成N個時間窗口，每個時間窗口包括M個點，K＝M*N；

步驟二、對每個時間窗口內的M個采樣點單獨進行FFT計算獲得頻譜，找出在頻譜上存在多個差頻的窗口；

步驟三、分析存在多個差頻窗口和前后窗口的狀態，差頻數量出現變化的相鄰窗口可以確定空間中被光斑掃描到的物體數量在這一時間段發生了變化，從而判斷出多個物體在空間上的先后順序及位置關系，進而根據該關系和前后啁啾的判斷結果解算出多目標的距離值與速度值。