CN108398684A - 一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法 - Google Patents

一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，包括：步骤1发出发射信号，该发射信号遇到物体产生返回信号；步骤2接收返回信号；步骤3将返回信号与本振信号混频后输出中频信号；步骤4将中频信号分别进行距离和多普勒的快速傅氏变换；步骤5形成中频信号的距离‑多普勒二维谱；步骤6从距离‑多普勒二维谱中提取该目标位置上的距离维信息和速度维信息，并对距离维信息使用排序法进行恒虚警处理；步骤7，排序法恒虚警处理后的速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到目标位置的检测阈值；步骤8，根据设定的虚警概率获得最终检测阈值；步骤9，比较判断目标位置与最终检测阈值的大小；步骤10，判定目标位置是否存在目标物。

Description

一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法
技术领域
本发明涉及一种减少雷达干扰的方法，具体的涉及一种减少地面及隔离带在汽车运行过程中对毫米波雷达干扰的方法。
背景技术
在传统的雷达信号检测中，检测总是在干扰存在的情况下进行的，当这些干扰物和目标物的回波混在一起时，会使得目标物的判断变的十分困难。传统的雷达系统中通常采用恒虚警(CFAR)处理来解决这个问题，即保持恒定的恒虚警概率对干扰回波进行过滤。但由于目标物的回波是混在杂波环境中的，因此，如果制定的门限过高就会使得目标埋没在强杂波中，造成漏警，如果制定的门限过低就会造成强杂波被误报成目标物信号，造成虚警。
目前，传统雷达系统主要利用二维距离多普勒后的恒虚警处理减少干扰，但在使用过程中不同道路的地面情况和道路中央隔离带的返回信号会对雷达的运行造成干扰，例如接收信道被阻塞和恒虚警概率的上升，导致漏警或虚警。
发明内容
本发明是为了解决上述地面和隔离带的返回信号对传统汽车雷达产生干扰，导致目标物返回信号的漏警或虚警的问题，目的在于提供一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，用于提高行车过程中汽车毫米波雷达对目标物的识别效率，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用汽车毫米波雷达中的发射机发出发射信号，该发射信号遇到地面、隔离带以及目标物后产生返回信号；步骤2，采用汽车毫米波雷达中的接收机接收返回信号后输出至汽车毫米波雷达中的混频器；步骤3，采用混频器将返回信号与汽车毫米波雷达中的本地振荡器发出的本振信号混频后输出中频信号至汽车毫米波雷达中的信号处理器；步骤4，采用信号处理器将中频信号分别进行距离-快速傅氏变换和多普勒-快速傅氏变换处理，对应地得到每个中频信号的距离峰值和多普勒峰值；步骤5，将所有中频信号的距离峰值组成距离维，将所有中频信号的多普勒峰值组成速度维，形成中频信号的距离-多普勒二维谱；步骤6，汽车毫米波雷达的理论扫描范围由多个扫描点构成，每个扫描点为一个目标位置，从距离-多普勒二维谱中提取该目标位置上的距离维信息和速度维信息，并对距离维信息使用排序法进行恒虚警处理，获得目标位置上排序法恒虚警处理后的距离维信息和速度维信息；步骤7，将步骤6中获得的排序法恒虚警处理后的速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到目标位置的检测阈值，该检测阈值包括相应的距离峰值和多普勒峰；步骤8，根据预先设定的虚警概率获得目标位置的最终检测阈值；步骤9，比较判断目标位置的距离峰值和多普勒峰值与最终检测阈值的大小；步骤10，判定目标位置是否存在目标物，当目标位置的峰值不小于最终检测阈值时判定目标位置处存在目标物，当目标位置的峰值小于最终检测阈值时判定目标位置处不存在目标物。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，步骤S6中的排序法恒虚警处理包括以下子步骤：步骤6-1，预先设定距离维的参考单元数量为N；步骤6-2，将提取到的目标位置的距离维信息进行升序排列；步骤6-3，取升序排列后第0.75N位置处的数据作为目标位置的排序法恒虚警处理结果。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，步骤7中单元平均法恒虚警处理包括以下子步骤：步骤7-1，预先设定速度维的参考单元数量为M；步骤7-2，提取前M个排序法恒虚警处理后的速度维信息取平均值，作为目标位置的单元平均法恒虚警处理结果；步骤7-3，将目标位置的排序法恒虚警处理结果与目标位置的单元平均法恒虚警处理结果共同作为目标位置的检测阈值。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，步骤8包括以下子步骤：步骤8-1，根据预定的虚警概率Pfa获取相应的阈值因子aosca，步骤8-2，根据阈值因子aosca计算最终检测阈值，最终检测阈值＝目标位置的检测阈值×阈值因子aosca。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，汽车毫米波雷达为调频连续波雷达。
本发明提供的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，发射信号为线性调频信号。
发明的作用与效果
本发明中汽车毫米波雷达中的发射机发出发射信号；混频器将接收机接收的返回信号与本地振荡器发出的本振信号混频后输出中频信；信号处理器将中频信号分别进行距离-快速傅氏变换和多普勒-快速傅氏变换处理，得到距离峰值组成距离维和多普勒峰值组成速度的距离-多普勒二维谱；从距离-多普勒二维谱中提取目标位置上的距离维信息和速度维信息，并对距离维信息使用排序法进行恒虚警处理，再将排序后的速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到目标位置的检测阈值；根据预先设定的虚警概率获得目标位置的最终检测阈值；将目标位置的距离峰值和多普勒峰值与最终检测阈值的大小进行比较，判定是否目标物是否存在。
上述方法中对距离维采用排序法进行恒虚警处理，该方法在抗干扰方面作用显著，可以有效的减小遮蔽效应。避免了距离维存在多个目标物时，目标物会提高对干扰功率的估计值，导致目标范围内的最终检测阈值的升高使得目标物被遮蔽，进而产生漏警的问题。本发明中对速度维采用单元平均法进行恒虚警处理，减小整个信号处理器的量，减少了判断所需要的时间，提高了雷达的反应速度以及对目标物的识别效率。本发明很好的解决了地面和隔离带的反射的信号造成的信号堵塞和报虚警的问题，提高了有效的目标物识别率，避免了漏警和虚警。
附图说明
图1为减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法的流程图；
图2为排序法恒虚警处理的流程图；
图3为单元平均法恒虚警处理的流程图；以及
图4为获得最终检测阈值的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法的组成、工作原理以及有益效果作具体阐述。
本实施例中的汽车毫米波雷达为调频连续波雷达，发射信号为线性调频信号。
图1为减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法的流程图。
如图1所示，本实施例中的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法包括如下步骤：
步骤S1，采用汽车毫米波雷达中的发射机发出发射信号，该发射信号遇到地面、隔离带以及目标物后产生返回信号，然后进入步骤S2。
步骤S2，采用汽车毫米波雷达中的接收机接收返回信号后输出至汽车毫米波雷达中的混频器，然后进入步骤S3。
步骤S3，混频器将返回信号与汽车毫米波雷达中的本地振荡器发出的本振信号混频后输出中频信号SIF,2D(t)至汽车毫米波雷达中的信号处理器，然后进入步骤S4。
该中频信号SIF,2D(t)可以表示为：
该中频信号SIF,2D(t)还可以表示为：
上式中TRPI表示中频信号重复间隔，L表示中频信号的个数，fc表示线性调频信号的起始频率，R表示距离，v表示速度，c表示光速，l表示第l个中频信号，B表示调频连续波雷达的工作带宽，T表示调频连续波雷达的调频周期，Tc表示每个中频信号的持续时间。
步骤S4，对每个中频信号按照fA＝1/TA采样后，对该中频信号进行二维的傅里叶变换，即分别进行距离-快速傅氏变换和多普勒-快速傅氏变换处，得到每个中频信号的距离峰值k和多普勒峰值p，上式中fA表示每个中频信号的采样频率，TA表示每个中频信号的采样时间，然后进入步骤S5。
即，式(2)经过二维的傅里叶变换后得到如下公式：
上式中NZ和LZ表示矩阵S2D的大小，故式(3)又可以表示为：
对式(4)进行计算可以得到中频信号的距离峰值k和多普勒峰值p：
步骤5，所有中频信号的距离峰值k组成距离维，所有中频信号的多普勒峰值p组成速度维，形成中频信号的距离-多普勒二维谱，然后进入步骤S6。
步骤S6，汽车毫米波雷达的理论扫描范围由多个扫描点构成，每个扫描点为一个目标位置，从中频信号的距离-多普勒二维谱中提取该目标位置S2D(k,p)上的距离维信息和速度维信息，并对距离维信息使用排序法进行恒虚警处理，获得目标位置上排序后的距离维信息和速度维信息，然后进入步骤S7。
图2为排序法恒虚警处理的流程图。
如图2所示，步骤S6中的排序法恒虚警处理包括以下子步骤：
步骤6-1，预先设定距离维的参考单元数量为N；
步骤6-2，将提取到的目标位置的距离维信息进行升序排列；
即，S2D(k,p(1))<S2D(k,p(2))<…<S2D(k,p(N))， (7)
步骤6-3，取升序排列后第0.75N位置处的数据S2D(k,p(0.75N))作为目标位置的排序法恒虚警处理结果。
步骤7，将步骤6中获得的排序后的速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到目标位置的检测阈值，该检测阈值包括相应的距离峰值和多普勒峰，然后进入步骤8。
图3为单元平均法恒虚警处理的流程图。
如图3所示，步骤7中单元平均法恒虚警处理包括以下子步骤：
步骤7-1，预先设定速度维的参考单元数量为M；
步骤7-2，提取前M个排序法恒虚警处理后的速度维信息取平均值，作为目标位置的单元平均法恒虚警处理结果；
即，
步骤7-3，将目标位置的排序法恒虚警处理结果与目标位置的单元平均法恒虚警处理结果共同作为的目标位置的检测阈值μk,p，
即，
步骤8，根据预先设定的虚警概率Pfa获得目标位置的最终检测阈值Tk,p。
图4为获得最终检测阈值的流程图。
如图4所示，步骤8包括以下子步骤：
步骤8-1，根据预定的虚警概率Pfa获取相应的阈值因子aosca
步骤8-2，根据式(8)中的阈值因子aosca计算最终检测阈值Tk,p，
Tk,p＝aosca·μk,p， (11)。
步骤9，将目标位置的距离峰值k和多普勒峰值p与最终检测阈值Tk,p的大小进行比较判断，然后进入步骤10和步骤11。
步骤10，当目标位置的峰值不小于最终检测阈值时判断目标位置处存在目标物。
步骤11，当目标位置的峰值小于最终检测阈值时判断目标位置处不存在目标物。
即，
实施例的作用与效果
本发明中汽车毫米波雷达中的发射机发出发射信号；混频器将接收机接收的返回信号与本地振荡器发出的本振信号混频后输出中频信；信号处理器将中频信号分别进行距离-快速傅氏变换和多普勒-快速傅氏变换处理，得到距离峰值组成距离维和多普勒峰值组成速度的距离-多普勒二维谱；从距离-多普勒二维谱中提取目标位置上的距离维信息和速度维信息，并对距离维信息使用排序法进行恒虚警处理，再将排序后的速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到目标位置的检测阈值；根据预先设定的虚警概率获得目标位置的最终检测阈值；将目标位置的距离峰值和多普勒峰值与最终检测阈值的大小进行比较，判定是否目标物是否存在。
上述方法中对距离维采用排序法进行恒虚警处理，该方法在抗干扰方面作用显著，可以有效的减小遮蔽效应。避免了距离维存在多个目标物时，目标物会提高对干扰功率的估计值，导致目标范围内的最终检测阈值的升高使得目标物被遮蔽，进而产生漏警的问题。本发明中对速度维采用单元平均法进行恒虚警处理，减小整个信号处理器的量，减少了判断所需要的时间，提高了雷达的反应速度以及对目标物的识别效率。本发明很好的解决了地面和隔离带的反射的信号造成的信号堵塞和报虚警的问题，提高了有效的目标物识别率，避免了漏警和虚警。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，用于提高行车过程中所述汽车毫米波雷达对目标物的识别效率，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用所述汽车毫米波雷达中的发射机发出发射信号，该发射信号遇到所述地面、所述隔离带以及所述目标物后产生返回信号；
步骤2，采用所述汽车毫米波雷达中的接收机接收所述返回信号后输出至所述汽车毫米波雷达中的混频器；
步骤3，采用所述混频器将所述返回信号与所述汽车毫米波雷达中的本地振荡器发出的本振信号混频后输出中频信号至所述汽车毫米波雷达中的信号处理器；
步骤4，采用所述信号处理器将所述中频信号分别进行距离-快速傅氏变换和多普勒-快速傅氏变换处理，对应地得到每个所述中频信号的距离峰值和多普勒峰值；
步骤5，将所有所述中频信号的所述距离峰值组成距离维，将所有所述中频信号的所述多普勒峰值组成速度维，形成所述中频信号的距离-多普勒二维谱；
步骤6，所述汽车毫米波雷达的理论扫描范围由多个扫描点构成，每个所述扫描点为一个目标位置，从所述距离-多普勒二维谱中提取该目标位置上的距离维信息和速度维信息，并对所述距离维信息使用排序法进行恒虚警处理，获得所述目标位置上排序法恒虚警处理后的距离维信息和速度维信息；
步骤7，将步骤6中获得的排序法恒虚警处理后的所述速度维信息使用单元平均法进行恒虚警处理，得到所述目标位置的检测阈值，该检测阈值包括相应的距离峰值和多普勒峰；
步骤8，根据预先设定的虚警概率获得所述目标位置的最终检测阈值；
步骤9，比较判断所述目标位置的距离峰值和多普勒峰值与所述最终检测阈值的大小；
步骤10，判定所述目标位置是否存在所述目标物，当所述目标位置的峰值不小于所述最终检测阈值时判定所述目标位置处存在所述目标物，当所述目标位置的峰值小于所述最终检测阈值时判定所述目标位置处不存在所述目标物。
2.根据权利要求1所述的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，其特征在于：
其中，所述步骤S6中的排序法恒虚警处理包括以下子步骤：
步骤6-1，预先设定所述距离维的参考单元数量为N；
步骤6-2，将提取到的所述目标位置的所述距离维信息进行升序排列；
步骤6-3，取升序排列后第0.75N位置处的数据作为所述目标位置的排序法恒虚警处理结果。
3.根据权利要求2所述的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，其特征在于：
其中，所述步骤7中单元平均法恒虚警处理包括以下子步骤：
步骤7-1，预先设定所述速度维的参考单元数量为M；
步骤7-2，提取前M个排序法恒虚警处理后的所述速度维信息取平均值，作为所述目标位置的单元平均法恒虚警处理结果；
步骤7-3，将所述目标位置的排序法恒虚警处理结果与所述目标位置的单元平均法恒虚警处理结果共同作为所述目标位置的检测阈值。
4.根据权利要求3所述的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，其特征在于：
其中，所述步骤8包括以下子步骤：
步骤8-1，根据预定的虚警概率Pfa获取相应的阈值因子aosca
步骤8-2，根据阈值因子aosca计算所述最终检测阈值，所述最终检测阈值＝所述目标位置的检测阈值×所述阈值因子aosca。
5.根据权利要求1所述的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，其特征在于：
其中,所述汽车毫米波雷达为调频连续波雷达。
6.根据权利要求1所述的减少地面及隔离带对汽车毫米波雷达干扰的方法，其特征在于：
其中，所述发射信号为线性调频信号。
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