達檢測波從發(fā)出到返回的過程中，雷達的位置已經發(fā)生了一定的偏移，雖然這段時間很短， 但是當旋轉速度較高時，這部分的誤差仍然不可忽視，這是本裝置與其他固定雷達檢測裝 置不一樣的地方，因此必須引入專用的延時修正系數。延時修正子單元14包括距離測量修 正模塊、水平掃描修正模塊和垂直掃描修正模塊:距離測量修正模塊，用于對距離值Ρ的測 量值進行針對雷達檢測波往返過程中延時效應的修正，其輸出的修正因子為：
[0109]當Ιαχ+Θ^ > |α2+θ2|且也| > |β2|時，說明裝置的旋轉是朝著目標點的方向運動 的，此時測得的實際值偏小，故上式采用正號，此時λΡ>1，反之采用負號，此時λΡ<1;同時， 由于ti-ts是一個很小的值，因此此修正模塊的具體修正值完全取決于電機的旋轉周期Τ，旋 轉越快T越小，則修正系數與1的差的絕對值越大，反之則越小。
[0110] 垂直旋轉修正模塊，用于對垂直旋轉角α進行針對雷達檢測波往返過程中延時效 應的修正，其輸出的修正因
；當| W | > | α21時，上式取正號，否則 取負號；
[0111] 水平旋轉修正模塊，用于對水平旋轉角β進行針對雷達檢測波往返過程中延時效 應的修正，其輸出的修正因
當|&| > |β2|時，上式取正號，否則
取負號；
[0112] 其中m為毫米波雷達1的最大可探測距離， .用于反應檢測目標17和毫米 波雷達1之間距離對延時效應的影響，目標17越靠近毫米波雷達1則延時越小，反之延時越 大;為對該目標17雷達檢測波發(fā)出的時間，t2為雷達檢測波返回的時間，則I ti-ts I代表了 雷達檢測波往返于目標17和毫米波雷達1之間所需的時間；為毫米波雷達1的水平旋轉周 期，t2為毫米波雷達1的豎直旋轉周期;a^ti時的α值，α 2為t2時的α值;時的β值，為 城寸的|3值;91為。時的0值，0 2為七2時的9值;1'1 = 28，1'2 = 2.48，毫米波雷達的采樣間隔為2°/ So
[0113] 坐標輸出子單元15:經延時修正子單元修正后輸出的目標空間坐標為：
[0116]數據處理單元還包括目標RCS起伏特性測量子單元，用于對目標的RCS序列變異系 數進行測量，雷達截面積(RCS)值表征接收天線方向目標反射信號的能力，通過測量目標 RCS起伏特性即可對比判別出不同的目標類型。
[0117]對于處在光學區(qū)域的復雜目標，假設由N個散射中心構成，根據雷達散射理論可 知，雷達回波可以看做是多散射中心的回波矢量合成，由于各個散射中心相對雷達的視線 角度不同，使得在矢量合成時，各自相對相位隨機變化導致回波信號幅度的起伏變化，RCS 值跟隨也出現起伏變化。因此雷達目標RCS對目標的姿態(tài)角變化非常敏感，目標RCS時間序 列本質上是RCS隨目標方位角的變化量，是一個起伏量，則多散射中心目標的RCS表示為目 標方位角的函數：
[0119] 其中，〇1表示第i個散射中心RCS，a+0表示目標相對毫米波雷達的方位角表示第 i個散射中心相對雷達中心距離;λ為人為設定的參數；
[0120] 則RCS序列變異系數表示為：
其中0(k)表示第k次探測 目標的RCS值，RCS序列均
。將序列變異系數和方位角作為特征參數輸入 目標識別系統(tǒng)即完成對目標的識別。
[0121] 在此實施例中，為倒車裝置設計了新的毫米波雷達三維環(huán)境感知系統(tǒng)，從而實現 倒車方向水平180°和豎直方向180°的無死角掃描覆蓋，且結構簡單經濟耐用，抗干擾能力 強;利用步進式電動機配合其它部件實現全自動控制功能，控制方便精確;針對新式旋轉雷 達系統(tǒng)的特點以及延時效應設計了距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊、垂直掃描修正 模塊等修正模塊，使得雷達的坐標定位功能更精確，?\ = 2.6s，T2 = 2.9s，毫米波雷達的采樣 間隔為1.2°/s，在實現無死角檢測的同時，測量誤差小于0.5%，測量延時率小于0.2%，且 實時性更強;給出了精確的坐標計算方法，為自動控制和誤差控制提供了基礎;針對該新型 旋轉機械裝置，采用了新的RCS起伏特性測量裝置，使得RCS變異系數的測量更加精準，對目 標識別更有利;旋轉盤、旋轉軸等部件的尺寸可根據具體情況靈活選取，為各種不同大小的 倒車裝置的適用性提供了條件；用毫米波雷達取代傳統(tǒng)的光波雷達，利用大氣窗口傳播時 的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小，能夠在惡劣的天氣狀況下對目標進行有效識別，為 安全倒車提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天線口徑等優(yōu)越性，取得了意想不到的 效果。
[0122]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保 護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應 當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實 質和范圍。
【主權項】
1. 一種具有識別功能的自動倒車裝置，其特征是，包括倒車裝置和安裝在倒車裝置上 的毫米波雷達三維環(huán)境感知系統(tǒng);毫米波雷達三維環(huán)境感知系統(tǒng)包括毫米波雷達、旋轉機 械裝置、控制單元和數據處理單元;旋轉機械裝置包括第一旋轉軸、旋轉盤和第二旋轉軸， 第一旋轉軸豎直布置且與旋轉盤的中心固接，所述第一旋轉軸通過第一步進電機驅動旋 轉；由第二步進電機驅動旋轉的第二旋轉軸水平套裝在軸承座內，所述軸承座通過2個豎直 布置的支撐軸固接在旋轉盤上;所述第二旋轉軸的中點處設置有連接部，所述連接部垂直 于第二旋轉軸且與第二旋轉軸一體成型，毫米波雷達與連接部垂直固接;所述毫米波雷達 的自身固有掃描平面垂直于旋轉盤所在平面，且掃描范圍角為± 30° ;所述旋轉盤在布置支 撐軸的一側有切口，切口所在的直線平行于第二旋轉軸所在的直線，且任一支撐軸與切口 所在直線的距離小于50mm;所述第一步進電機和第二步進電機均通過單片機來控制，單片 機用于接收控制命令，并將控制命令轉化為控制信號發(fā)送給電機，同時根據裝置的初始位 置和兩個步進電機轉過的角度計算出旋轉機械裝置的當前位置，并將旋轉機械裝置的當前 位置狀態(tài)反饋給數據處理單元;所述旋轉機械裝置整體在第一步進電機的帶動下面向倒車 方向做水平180°的周期往返運動，同時毫米波雷達在第二步進電機的帶動下面向倒車方向 做豎直180°的周期往返運動； 數據處理單元包括數據采集子單元、延時修正子單元和坐標輸出子單元;數據采集子 單元接收毫米波雷達測量得到的其與目標的距離值P，同時接收單片機發(fā)送的垂直旋轉角α 和水平旋轉角β，以及毫米波雷達的自身掃描角Θ ;設激光雷達對某一目標的讀數為(Ρ，α，β， Θ )，并定義：當雷達處于水平位置時α = 0°，當雷達處于水平位置上方時α值為正，雷達處于 水平位置下方時α值為負，當第二旋轉軸與倒車裝置正前方方向垂直時β = 0°，當雷達位于β =0°的右側時β為正值，當雷達位于β = 〇°的左側時β為負值；當毫米波雷達的自身掃描方向 與毫米波雷達所在平面垂直時Θ = 0°，當自身掃描方向位于Θ = 0°的上方時Θ為正值，當自身 掃描方向位于Θ = 0°的下方時θ為負值。2. 根據權利要求1所述的一種具有識別功能的自動倒車裝置，其特征是，延時修正子單 元包括距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊和垂直掃描修正模塊:距離測量修正模塊，用 于對距離值Ρ的測量值進行針對雷達檢測波往返過程中延時效應的修正，其輸出的修正因 子為：當| Μ+θ: I > I α2+θ21且I I > I β21時，上式取正號，否則取負號； 垂直旋轉修正模塊，用于對垂直旋轉角α進行針對雷達檢測波往返過程中延時效應的 修正，其輸出的修正因'；當| W I > I α21時，上式取正號，否則取負 號； 水平旋轉修正模塊，用于對水平旋轉角β進行針對雷達檢測波往返過程中延時效應的 修正，其輸出的修正因'；當I如I > I β21時，上式取正號，否則取負 號； 其中m為毫米波雷達的最大可探測距離，且pgm;^用于反應檢測目標和毫米波雷達之 間距離對延時效應的影響，目標越靠近雷達則延時越小，反之延時越大;七為對該目標雷達 檢測波發(fā)出的時間，t2為雷達檢測波返回的時間；| t-ts |代表了雷達檢測波往返于目標和 雷達之間所需的時間汀:為毫米波雷達的水平旋轉周期，T2為毫米波雷達的豎直旋轉周期； 〇1為七時的α值，α 2為t2時的α值辦為七時的β值，&為t2時的β值々為七時的Θ值，θ 2為t2時的Θ 值;1^ = 2^1^ = 2.4s，毫米波雷達的采樣間隔為2°/s; 坐標輸出子單元:經延時修正子單元修正后輸出的目標空間坐標為：,,,1~ a + α - 13 + β： θ + θ 其中，α =\ ρ =; ' 2, θ = χ2 數據處理單元還包括目標RCS起伏特性測量子單元，用于對目標的RCS序列變異系數進 行測量： 對于處在光學區(qū)域的復雜目標，假設由N個散射中心構成，貝lj多散射中心目標的RCS表 示為目標方位角的函數：其中，σ,表示第i個散射中心RCS，a+0表示目標相對毫米波雷達的方位角，Ri表示第i個 散射中心相對雷達中心距離;λ為人為設定的參數； 貝1JRCS序列變異系數表示為：其中〇(k)表示第k次探測目標 的RCS值，RCS序列均值^
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有識別功能的自動倒車裝置，包括倒車裝置和安裝在倒車裝置上的毫米波雷達三維環(huán)境感知系統(tǒng)；毫米波雷達三維環(huán)境感知系統(tǒng)包括毫米波雷達、旋轉機械裝置、控制單元和數據處理單元；旋轉機械裝置包括第一旋轉軸、旋轉盤和第二旋轉軸。本倒車裝置結構簡單實用，能實現前方無死角掃描覆蓋，且具有控制精確、定位精確度高、實時性好等優(yōu)點。
【IPC分類】G01S13/93
【公開號】CN105607060
【申請?zhí)枴緾N201610089515
【發(fā)明人】韋醒妃
【申請人】韋醒妃
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月17日