[發明專利]車載高分辨毫米波雷達對于中高速車輛的檢測與跟蹤方法

有效

• 申請號: 202011302063.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112098990B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 唐德琴;鄧斌;虢俊
• 申請（專利權）人: 長沙莫之比智能科技有限公司
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S13/72;G01S7/41
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明公開了一種車載高分辨毫米波雷達對于中高速車輛的檢測與跟蹤方法，利用兩個不同配置的子幀交替運行，子幀1為主幀，完成高分辨目標檢測與跟蹤，子幀2為從幀，配置較寬的測速范圍但角分辨力不高，完成自身車速V0的測量，輔助主幀進行檢測與跟蹤時的速度補償，本發明中的中高速運動車輛的檢測與跟蹤方法針對車載高分辨毫米波雷達受速度模糊影響較大的問題，能夠在獲得較高角分辨的同時，獲得自身車速V0和目標車速的準確估計值，使目標車輛的跟蹤更加穩定，有效提高了預警準確率。

技術領域

本發明涉及車輛檢測技術領域，尤其涉及車載高分辨毫米波雷達對于中高速車輛的檢測與跟蹤方法。

背景技術

隨著經濟的飛速發展，全國機動車保有量高達3.4億輛, 并且還在不斷增大。普通的車載雷達的角分辨能力差，已不能滿足日益增長的需求，而高分辨雷達的角分辨能力強可以成像。在前向預警的使用過程中對運動車輛的檢測是個重要的問題。因此如何利用各種智能傳感器探測技術解決運動車輛的檢測與跟蹤問題一直以來備受關注。

目前常用的車輛的檢測與跟蹤包括以下幾種：（1）激光雷達檢測技術。激光雷達向前方車輛發射激光束，將車輛反射回的信號與發送信號進行比較，就可以獲得車輛的位置，速度。優點：結構簡單、精度高、測量距離遠、響應速度快；缺點：易受天氣的影響，尤其是強光的影響。（2）超聲波檢測技術。超聲波在空氣中傳播，遇到車輛會反射回來，由發射與接收的時間差，可計算發射器到車輛的距離。優點：超聲波指向性強、能耗低；缺點：測距近、精度低、測量復雜，需對準目標，易受其它物體影響。（3）毫米波檢測技術。車載毫米波雷達一般發射高頻連續波，其頻率隨時間按照三角波規律變化。雷達接收的回波的頻率與發射的頻率變化規律相同，都是三角波規律，只是有一個時間差，利用這個微小的時間差可計算出目標距離。通過頻譜分析、恒虛警目標檢測、點云聚類及跟蹤等技術，即可實現對運動車輛的檢測與跟蹤。優點：準確測量遠距離運動車輛距離和速度等信息，造價較低，可以全天候工作，受天氣影響較小；缺點：角分辨率不高，技術復雜。高分辨毫米波雷達為獲得較高的角分辨，通常需要多個發射天線，且分時打開，chirp(線性調頻)時間間隔較長，導致速度模糊嚴重，難以檢測跟蹤速度較高的車輛。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中車載高分辨毫米波雷達受速度模糊影響較大的問題，而提出的車載高分辨毫米波雷達對于中高速車輛的檢測與跟蹤方法，在獲得較高角分辨的同時，獲得自身車速和目標車速的準確估計值。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本技術方案利用兩個不同配置的子幀交替運行。子幀1為主幀，完成高分辨目標檢測與跟蹤。子幀2為從幀，配置較寬的測速范圍但角分辨力不高，完成自身車速V0的測量，輔助主幀進行檢測與跟蹤時的速度補償。主要步驟如下：

S1：射頻前端交替發射兩種配置的波形，接收機采集回波數據后分別進行混頻和ADC采樣；

S2：子幀2的ADC數據經過距離維和速度維傅里葉變換后，得到距離-多普勒矩陣，經過恒虛警目標檢測和AOA(到達角估計)后得到場景內目標點云；

S3：從子幀2的點云中篩選出相對背景靜止的目標點，根據角度信息和得到其徑向相對速度在車輛行駛方向上的速度投影值，經統計平均后得到自身車速V0；

S4：子幀1的ADC數據經過距離維和速度維傅里葉變換后，得到距離-多普勒矩陣，在AOA環節中，利用子幀2傳入的自身車速V0進行chirp間運動補償，以獲得更聚焦的空間譜和更準確的高分辨點云。

S5：子幀1的點云中，運動目標的測量速度與自身車速V0相疊加，得到相對地面的真實速度，與距離、角度等信息一并輸入濾波器進行目標跟蹤。