車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)個(gè)數(shù)獲取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車載雷達(dá)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)個(gè)數(shù)獲取方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能交通系統(tǒng)研究的不斷發(fā)展，汽車巡航控制和防撞雷達(dá)控制等領(lǐng)域需要越 來越多的雷達(dá)傳感器，雷達(dá)傳感器必將在汽車安全與舒適駕駛中發(fā)揮更重要的作用。相對 于一般雷達(dá)，線性調(diào)頻連續(xù)波（LFMCW)雷達(dá)具有大時(shí)帶積，因而，在理論上具有很高的速度 分辨率與距離分辨率，此外，其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于雷達(dá)成 像、目標(biāo)特征研究等領(lǐng)域，但是，由于LFMCW雷達(dá)進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測時(shí)，距離速度耦合問題 是的測量目標(biāo)精度降低，采用單周期的對稱三角波信號，可以實(shí)現(xiàn)距離速度去耦合，但是在 多目標(biāo)運(yùn)動場景中，上下掃頻目標(biāo)的準(zhǔn)確配對，決定了該雷達(dá)對速度與距離的測量精度，也 是目前存在的主要難點(diǎn)。多方研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，毫米波雷達(dá)探測系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，存 在的最大問題就是多目標(biāo)判決中產(chǎn)生虛假目標(biāo)的問題。這些問題的根源除了電磁干擾，周 圍環(huán)境的影響外，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)波形體制雷達(dá)系統(tǒng)本身的多目標(biāo)檢測能力欠缺，而頻繁 的虛假警報(bào)是實(shí)際應(yīng)用中所不能接受的。
[0003] 目前主要解決多目標(biāo)識別的方法有：
[0004] (1)根據(jù)最大相似性進(jìn)行頻譜匹配。該方法主要是根據(jù)同一目標(biāo)產(chǎn)生的回波頻率 的幅度在正/負(fù)調(diào)制段總是具有最大的相似性，可以在正/負(fù)調(diào)制段分別得到的差頻信號 中找到同一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)生的譜線。這種方法可以是通過計(jì)算差頻輻度譜的面積，根據(jù)相同目 標(biāo)產(chǎn)生的差頻幅度譜的面積總是相近的來進(jìn)行頻譜匹配。但是該方法存在問題是，原本應(yīng) 該峰值A(chǔ)和峰值D匹配，峰值B和峰值C匹配，但卻進(jìn)行了錯(cuò)誤的匹配，可是卻無法檢測出 該匹配是錯(cuò)誤的匹配，如果在該錯(cuò)誤匹配下計(jì)算距離和相對速度，則不能算出原本應(yīng)該的 結(jié)果，特別是相對速度的錯(cuò)誤，對車輛的速度的控制等影響很大，因此該方法的可靠性存在 很大的問題。
[0005] (2)采用對稱發(fā)射波。在提高系統(tǒng)響應(yīng)特性方面，日本專家IvhsahimAkasu首次提 出了對稱發(fā)射波形，達(dá)到了提高系統(tǒng)響應(yīng)特性的目的。這個(gè)波形中，發(fā)射波形采用正、負(fù)調(diào) 頻段對稱同步發(fā)射的形式，在一個(gè)調(diào)制時(shí)間丁內(nèi)就可以同時(shí)形成反映目標(biāo)距離和相對速度 信息的差頻信號，相對于原來的三角調(diào)制波形，相當(dāng)于將測時(shí)間壓縮了一半，因此它更能適 應(yīng)多目標(biāo)判決的掃描過程，能夠提高系統(tǒng)的響應(yīng)特性。從分辨率分析中發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)在保 持原有距離分辨率、速度分辨率不變的前提下，將測量周期壓縮一半，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)特 性，但是這個(gè)波形仍然不能解決多目標(biāo)檢測中誤檢引起的虛警問題。
[0006] (3)采用多頻率步進(jìn)連續(xù)波信號進(jìn)行頻譜匹配。在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)編碼步進(jìn)調(diào)頻 連續(xù)波信號的頻率隨時(shí)間變化。信號的一個(gè)周期是一個(gè)三角波，該三角波并非線性，而是采 用N個(gè)子脈沖構(gòu)成一個(gè)三角波周期。由于調(diào)頗步進(jìn)連續(xù)波系統(tǒng)與調(diào)頻連續(xù)波系統(tǒng)在滿足一 定的等價(jià)條件時(shí)具有等價(jià)關(guān)系。使得適用于兩個(gè)系統(tǒng)之一的方法可以推廣到另外一個(gè)系 統(tǒng)。所以在多頻率步進(jìn)連續(xù)波信號中應(yīng)用逐次逼近法進(jìn)行頻譜匹配同樣適用于調(diào)頻連續(xù)波 系統(tǒng)。
[0007] (4)通過選取適當(dāng)?shù)陌l(fā)射波形也可以達(dá)到頻譜匹配的目的。采用變周期的三角波 是該方法的一個(gè)典型應(yīng)用。該方法是利用實(shí)目標(biāo)的距離和速度與調(diào)頻周期無關(guān)，而虛假目 標(biāo)的距離和速度計(jì)算值與調(diào)頻周期有關(guān)系的特性，找出真實(shí)目標(biāo)的速度與距離。但是該方 法存在計(jì)算量大，犧牲了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，車載毫米波雷達(dá)多目標(biāo)檢測存在的目標(biāo)檢測不準(zhǔn)確以及目 標(biāo)漏檢的問題，提出了本發(fā)明的解決方案，使得對于多目標(biāo)的檢測更加準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性更高， 對于工程實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用具有很好的價(jià)值。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)檢測 方法，包括如下步驟：
[0010] 1.發(fā)射周期性的FMCW與CW的組合波形；
[0011] 2.接收回波信號，并對接收到的回波信號進(jìn)行快速傅里葉變換；
[0012] 3.使用頻率聚類算法，求得CW波形回波信號的多普勒頻率矩陣，并計(jì)算出相對速 度矩陣；
[0013] 4.在FMCW上下掃頻中也使用頻率凝聚算法，獲得上下掃頻的頻率值，并解算出目 標(biāo)的速度矩陣和距離矩陣。
[0014] 5.使用速度匹配算法，將使用CW獲得的速度矩陣與使用第一個(gè)周期FMCW和第二 個(gè)周期FMCW獲得的速度矩陣進(jìn)行速度匹配，并分別記錄速度矩陣的行和列；
[0015] 6.根據(jù)速度矩陣中獲得的行和列的位置，分別將距離矩陣中相應(yīng)行和列上的值作 為對應(yīng)目標(biāo)的距離值。
[0016] 7.使用兩個(gè)周期FMCW獲得的距離值與速度值，建立距離與速度的容錯(cuò)函數(shù)，確定 最終目標(biāo)的速度值與距離值，得到多目標(biāo)的個(gè)數(shù)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述頻率凝聚算法如下：
[0018] 1.建立所有過門限的頻率集合，使用其中的頻率值相近的頻率，建立一個(gè)相關(guān)頻 率集合A，其中元素個(gè)數(shù)為n，則元素為A，ie[1，n];
[0019] 對η個(gè)元素劃分相關(guān)頻率的的方法如下：將第一個(gè)過門限的頻率數(shù)據(jù)匕作為凝聚 重心，同時(shí)記錄凝聚重心的個(gè)數(shù)m，設(shè)凝聚重心的寬度閾值為Th，若|匕-匕|〈Th，則對峰值進(jìn) 行歸并，劃為相關(guān)頻率集合；若II彡Th，則將&作為新的凝聚重心，依次將所有過門限 的頻率值進(jìn)行處理，直到將所有頻率值全部進(jìn)行劃分完畢，劃分后的相關(guān)頻率集合為B;
[0020] 2.對于相關(guān)頻率集合B內(nèi)的頻率值，使用以下公式求得頻率重心，
[0021]
[0022]f/為相關(guān)頻率集合B內(nèi)的頻率值；依次將所有相關(guān)頻率集合求取各自相關(guān)頻率 集合的頻率重心。
[0023] 進(jìn)一步的，對第三個(gè)周期的CW的頻率值進(jìn)行頻率凝聚算法后，得到多普勒頻率矩 陣為心;對第一個(gè)周期的FMCW的上下掃頻過門限的頻率值進(jìn)行頻率凝聚算法后，得到該 周期上下掃頻頻率，上掃頻矩陣設(shè)為fbl+，下掃頻矩陣設(shè)為fbl，對第二個(gè)周期的FMCW的上 下掃頻過門限的頻率值進(jìn)行頻率凝聚算法后，得到該周期上下掃頻頻率，上掃頻矩陣設(shè)為 fb2+，下掃頻矩陣設(shè)為fb2。
[0024] 進(jìn)一步的，步驟2中，計(jì)算相對速度矩陣使用如下公式：
[0025]
[0026] 其中：c為光速，f為調(diào)制信號的發(fā)射頻率。
[0027] 進(jìn)一步的，解算目標(biāo)的速度矩陣和距離矩陣是步驟是：對于FMCW波形，對其上掃 頻矩陣和下掃頻矩陣中的所有頻率值兩兩組合，使用下述公式，解算距離矩陣RFM1和速度 矩陣Vp?? :
[0028]
[0029] 其中：c為光速，B為調(diào)制帶寬，f為調(diào)制信號的發(fā)射頻率；
[0030] 進(jìn)一步的，所述速度匹配的步驟是：
[0031] 使用第三周期CW計(jì)算得到一維速度矩陣￥"以及速度值的個(gè)數(shù)n，并將速度的個(gè) 數(shù)作為參考目標(biāo)的數(shù)目，將速度的值作為多目標(biāo)的參考速度，對獲得的第一周期FMCW的速 度矩陣VFKW1、第二周期FMCW的速度矩陣VFM"2，使用速度質(zhì)心凝聚算法分別與^進(jìn)行配對 處理，在速度矩陣VFMewi和速度矩陣VFMew2中，使用速度質(zhì)心凝聚算法找出與速度矩陣V"值 相似的速度值，在速度矩陣VF_和速度矩陣V_2中獲