一种车辆周围多目标检测方法、处理器及毫米波雷达系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种车辆周围多目标检测方法、处理器及毫米波雷达系统，方法包括：生成三角波信号，基于三角波信号调制毫米波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使毫米波雷达前端射频电路通过发射天线发射三角波发射信号；获取信号采集器生成的多通道回波采样信号；对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分析，得到上升沿和下降沿对应的频谱幅度；对上升沿和下降沿对应的频谱幅度进行恒虚警检测，得到上升沿和下降沿对应的一个或多个目标；对上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标；对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量。本发明可有效检测车辆周围多目标。
【专利说明】
一种车辆周围多目标检测方法、处理器及毫米波雷达系统
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆安全技术领域，具体涉及一种车辆周围多目标检测方法、处理器 及毫米波雷达系统。
【背景技术】
[0002] 随着车辆的普及度越来越高，每年的行车事故数量急剧上升，车辆的安全性越来 越受到大众的关注。车辆主动安全系统近年来得到迅猛的发展。
[0003] 目前市面上的车辆主动安全系统采用的传感器主要为摄像头、超声波雷达或微波 雷达，车辆主动安全系统的基本原理是在车辆行驶过程中，通过传感器传回的信息进行车 辆周围目标检测，以确定车辆周围是否有其他车辆靠近或本车辆是否正行驶于危险区域。
[0004] 现有技术存在的问题是:摄像头严重依赖外界光条件，在夜间等光线不好的环境 中使用效果较差;超声波雷达的作用距离只有车辆周围两米左右的区域，无法有效检测车 辆周围更大范围的区域。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述问题，本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种 车辆周围多目标检测方法、处理器及毫米波雷达系统。
[0006] 为此目的，第一方面，本发明提出一种车辆周围多目标检测方法，包括：
[0007] 在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述三角波信号调制毫米 波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫米波雷达前端射频电 路通过发射天线发射所述三角波发射信号；
[0008] 获取信号采集器生成的多通道回波采样信号;所述多通道回波采样信号由所述信 号采集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由所述信号采集器通过多 通道接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角波发射信号形成的回波 信号；
[0009] 对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分析，得到各通道 回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度；
[0010]对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度进行恒虚警CFAR 检测，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标；
[0011] 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，确定 配对成功的目标为车辆周围的目标；
[0012] 对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆周围多目标检测。
[0013] 可选的，所述对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分 析，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度，包括：
[0014] 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的前半周期信号1_卯和0_卯组成三 角波上升沿回波的复数据Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并对Comp_up进行Nfft点快速傅 里叶变换FFT处理，获得三角波上升沿回波的频谱幅度Abs_up;
[0015] 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的后半周期信号I_d〇Wr^^_d 〇wn组 成三角波下降沿回波的复数据Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并对Comp_down进 行Nfft点FFT处理，获得三角波下降沿回波的频谱幅度Ab s_down。
[0016] 可选的，所述对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进 行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标，包括：
[0017] 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，若上 升沿对应的目标与下降沿对应的目标满足配对条件，则配对成功;所述配对条件为：
[0018] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0019] 其中，Am_upk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的第m个目标的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K为通道个数，Mk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对 应的目标个数;An_down k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的第n个目标的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的目标个数;Nfft为快速傅里叶 变换FFT的处理点数;G_A为预设的配对门限。
[0020] 可选的，所述对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，包括：
[0021]通过距离计算式，计算配对成功的目标的距离;所述距离计算式为：
[0023]其中，Rk为第k个通道中配对成功的目标的距离，B为三角波发射信号的带宽，fs为 采样频率，P_upk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的位置，P_ downk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的位置，c为光速，T为三 角波发射信号的周期；
[0024]通过速度计算式，计算配对成功的目标的速度;所述速度计算式为：
[0026]其中，Vk为第k个通道中配对成功的目标的速度，fo为三角波发射信号的中心频率；
[0027]通过角度计算式，计算配对成功的目标的角度;所述角度计算式为：
[0029] 其中，％为第k个通道中配对成功的目标的角度，A为发射信号的波长，dkq为第k个 通道与基准通道q之间的基线距离；
[0030] 其中，A (J) k_up = Ph_upk (p_upk) -Ph_upq (p_upk);
[0031] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0032]其中，Ph_upk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的 下降沿中的相位。
[0033] 第二方面，本发明还提出一种处理器，包括：
[0034]信号产生模块，用于在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述三 角波信号调制毫米波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫米 波雷达前端射频电路通过发射天线发射所述三角波发射信号；
[0035] 信号获取模块，用于获取信号采集器生成的多通道回波采样信号；所述多通道回 波采样信号由所述信号采集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由所 述信号采集器通过多通道接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角波 发射信号形成的回波信号；
[0036] 频谱分析模块，用于对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频 谱分析，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度；
[0037] 目标检测模块，用于对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅 度进行恒虚警CFAR检测，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目 标；
[0038] 目标配对模块，用于对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个 目标进行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标；
[0039] 目标测量模块，用于对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆周 围多目标检测。
[0040] 可选的，所述频谱分析模块，用于：
[0041] 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的前半周期信号1_卯和0_卯组成三 角波上升沿回波的复数据Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并对Comp_up进行Nfft点快速傅 里叶变换FFT处理，获得三角波上升沿回波的频谱幅度Abs_up;
[0042] 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的后半周期信号I_d〇Wr^^_d〇wn组 成三角波下降沿回波的复数据Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并对Comp_down进 行Nfft点FFT处理，获得三角波下降沿回波的频谱幅度Ab s_down。
[0043] 可选的，所述目标配对模块，用于：
[0044] 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，若上 升沿对应的目标与下降沿对应的目标满足配对条件，则配对成功;所述配对条件为：
[0045] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0046] 其中，Am_upk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的第m个目标的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K为通道个数，Mk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对 应的目标个数;An_down k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的第n个目标的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的目标个数;Nfft为快速傅里叶 变换FFT的处理点数;G_A为预设的配对门限。
[0047] 可选的，所述目标测量模块，用于：
[0048]通过距离计算式，计算配对成功的目标的距离;所述距离计算式为：
[0050]其中，Rk为第k个通道中配对成功的目标的距离，B为三角波发射信号的带宽，fs为 采样频率，P_upk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的位置，P_ d〇wnk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的位置，C为光速，T为三 角波发射信号的周期；
[0051]通过速度计算式，计算配对成功的目标的速度;所述速度计算式为：
[0053]其中，Vk为第k个通道中配对成功的目标的速度，fo为三角波发射信号的中心频率； [0054]通过角度计算式，计算配对成功的目标的角度;所述角度计算式为：
[0056] 其中，ft为第k个通道中配对成功的目标的角度，A为发射信号的波长，dkq为第k个 通道与基准通道q之间的基线距离；
[0057] 其中，A 伞 k_up = Ph_upk (P_upk) _Ph_upq (P_upk);
[0058] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0059]其中，Ph_upk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的 下降沿中的相位。
[0060] 第三方面，本发明还提出一种毫米波雷达系统，包括：
[0061] 发射天线、接收天线、毫米波雷达前端射频电路、信号采集器以及如第二方面所述 的处理器；
[0062] 所述处理器分别连接所述信号采集器以及所述毫米波雷达前端射频电路；
[0063] 所述信号采集器连接所述接收天线；
[0064] 所示毫米波雷达前端射频电路连接所述发射天线。。
[0065] 相比于现有技术，本发明提出的车辆周围多目标检测方法、处理器及毫米波雷达 系统，采用毫米波，相比于超声波，可以大幅增加作用距离，提高车辆安全系数，可对进行车 辆周围多目标检测和距离、速度、角度的准确测量，具有全天时、全天候的优势。
【附图说明】
[0066] 图1为本发明第一实施例提供的一种车辆周围多目标检测方法流程图；
[0067]图2为本发明第二实施例提供的一种处理器结构图。
【具体实施方式】
[0068] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0069] 如图1所示，本实施例公开一种车辆周围多目标检测方法，应用于车辆毫米波雷达 系统中，该方法可包括以下步骤1 〇 1~106:
[0070] 101、在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述三角波信号调制 毫米波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫米波雷达前端射 频电路通过发射天线发射所述三角波发射信号。
[0071] 本实施例中，三角波信号可由压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator， VC0)产生。三角波发射信号的周期为预设值T。
[0072] 在实际应用中，典型的调制频率范围为24-24.2GHz，信号带宽200MHz。调制周期根 据应用场景的不同来选取，车辆毫米波雷达一般在lms-10ms中选取。
[0073] 102、获取信号采集器生成的多通道回波采样信号;所述多通道回波采样信号由所 述信号采集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由所述信号采集器通 过多通道接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角波发射信号形成的 回波信号。
[0074]本实施例中，发射天线将三角波发射信号发射出去，三角波发射信号经车辆周围 各目标反射后形成回波信号，回波信号通过接收天线接收。回波信号经同一本振正交混频 后输出多个接收通道的I信号和Q信号，信号采集器以采样频率f s进行采样，生成的多通道 回波米样信号。
[0075]在实际应用中，采样频率fs需要满足奈奎斯特采样定理，在硬件和成本允许的情 况下，提高fs有利于提高回波信噪比，典型的采样频率fs可取100kHZ-1000kH Z。
[0076] 103、对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分析，得到各 通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度。
[0077]本实施例中，对每个通道的I信号和Q信号进行频谱分析。具体地如下：
[0078]分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的前半周期信号1_卯和0_卯组成三 角波上升沿回波的复数据Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并对Comp_up进行Nfft点快速傅 里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)处理，获得三角波上升沿回波的频谱幅度 Abs_up 和相位Ph_up;
[0079] 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的后半周期信号I_d〇Wr^^_d〇wn组 成三角波下降沿回波的复数据Comp_down，Comp_down = I_down+j Q_down，并对Comp_down进 行Nfft点FFT处理，获得三角波下降沿回波的频谱幅度Ab s_down和相位Ph_down 〇 [0080] 在实际应用中，根据频率分辨率的大小选取Nfft，Nfft-般选择2的n次幂，典型值为 512 或者 1024。
[0081] 104、对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度进行恒虚警 (Constant False-Alarm Rate，CFAR)检测，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对 应的一个或多个目标。
[0082] 本实施例中，对各通道回波采样信号的Abs_up和Abs_down分别进行CFAR检测，本 实施例中，CFAR检测的门限为G_CFAR，该门限值为预设值。
[0083]以第k个通道为例，若第k个通道的回波采样信号的上升沿检测到Mk个目标，位置 分别记为Pm_upk，m = 1，2，…，Mk，幅度大小分别记为Am_upk。若第k个通道的回波采样信号的 下降沿检测到Nk个目标，位置分别记为P n_downk，n = l，2,…，Nk，幅度大小分别记为An_ downk〇
[0084]在实际应用中，G_CFAR依据应用场景的实测数据处理经验获得，针对车辆毫米波 雷达系统，对车辆的检测门限设为30dB。
[0085] 105、对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对， 确定配对成功的目标为车辆周围的目标。
[0086] 本实施例中，以第k个通道为例，可将Am_upk，m= 1，2,…，Mk，An_downk，n = 1，2，…， Nk先依照从大到小的顺序进行排序，再进行配对，若上升沿对应的目标与下降沿对应的目 标满足配对条件，则配对成功;所述配对条件为：
[0087] | Am_upk~An_downk | /Nfft<G_A
[0088] 其中，Am_upk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的第m个目标的幅度；其 中，k=l，2,…，K;m=l，2,…，M k;K为通道个数，Mk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对 应的目标个数;An_down k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的第n个目标的幅度;n =1，2，…，Nk; Nk为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的目标个数;NFFT为快速傅里叶 变换FFT的处理点数;G_A为预设的配对门限。
[0089] 当然，若配对不成功，则视本帧数据无效，接着进行下一帧数据处理。
[0090] 在实际应用中，G_A的选取根据实际数据处理的经验获得，车辆毫米波雷达系统中 对车辆的检测门限一般取2-5。
[0091] 106、对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆周围多目标检测。 [0092]本实施例中，通过距离计算式，计算配对成功的目标的距离;所述距离计算式为：
[0094]其中，Rk为第k个通道中配对成功的目标的距离，B为三角波发射信号的带宽，fs为 采样频率，P_upk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的位置，P_ downk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的位置，c为光速，T为三 角波发射信号的周期。
[0095]本实施例中，通过速度计算式，计算配对成功的目标的速度;所述速度计算式为：
[0097]其中，Vk为第k个通道中配对成功的目标的速度，fo为三角波发射信号的中心频率。 [0098]本实施例中，通过角度计算式，计算配对成功的目标的角度;所述角度计算式为：
[0100] 其中，幾为第k个通道中配对成功的目标的角度，A为发射信号的波长，dkq为第k个 通道与基准通道q之间的基线距离；
[0101] 其中，A (J>k_up = Ph_upk(P_upk)-Ph_upq(P_upk);
[0102] A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)；
[0103]其中，Ph_upk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中 的相位，Ph_upq(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的上升 沿中的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中 的相位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的 下降沿中的相位。
[0104] 本实施例中，基准通道可从各通道中预先选取，选取后固定不变。
[0105] 本实施例中，以Pm_upk与Pn_downk配对成功为例，Ph_upk(Pm_upk)表示在Ph_upk中找 到位置为Pm_upk的相位值;Ph_UPq(Pm_Upk)表示在基准通道q的Ph_UPq中找到位置为Pm_upk的 相位值。
[0106] 本实施例公开的车辆周围多目标检测方法，对多目标进行准确的检测和测量，为 毫米波雷达系统的应用打下坚实的基础，可应用于汽车防撞、补盲、变道辅助等多种场景， 也可应用于安防、低空探测等其它毫米波雷达目标检测领域。
[0107] 本实施例公开的车辆周围多目标检测方法，采用毫米波，相比于超声波，可以大幅 增加作用距离，提高车辆安全系数，可对进行车辆周围多目标检测和距离、速度、角度的准 确测量，具有全天时、全天候的优势。
[0108] 如图2所示，本实施例公开一种处理器，可应用于毫米波雷达系统中，该处理器可 包括以下单元:信号产生模块21、信号获取模块22、频谱分析模块23、目标检测模块24、目标 配对模块25以及目标测量模块26。各模块具体说明如下：
[0109] 信号产生模块21，用于在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述 三角波信号调制毫米波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫 米波雷达前端射频电路通过发射天线发射所述三角波发射信号。
[0110] 信号获取模块22,用于获取信号采集器生成的多通道回波采样信号;所述多通道 回波采样信号由所述信号采集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由 所述信号采集器通过多通道接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角 波发射信号形成的回波信号。
[0111] 频谱分析模块23,用于对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行 频谱分析，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度。
[0112] 目标检测模块24,用于对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱 幅度进行恒虚警CFAR检测，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个 目标。
[0113] 目标配对模块25,用于对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多 个目标进行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标。
[0114]目标测量模块26,用于对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆 周围多目标检测。
[0115] 本实施例公开的处理器，可实现图1所示的车辆周围多目标检测的方法流程，因 此，本实施例中的处理器的效果及说明可参见图1所示的方法实施例，在此不再赘述。
[0116] 需要说明的是，本实施例公开的处理器的各模块均可由硬件实现，例如单片机、 DSP、ARM等，在此不再赘述。
[0117] 本发明实施例还公开一种毫米波雷达系统，该系统包括:发射天线、接收天线、毫 米波雷达前端射频电路、信号采集器以及如上述处理器实施例所述的处理器;所述处理器 分别连接所述信号采集器以及所述毫米波雷达前端射频电路;所述信号采集器连接所述接 收天线;所示毫米波雷达前端射频电路连接所述发射天线。
[0118] 本实施例公开的毫米波雷达系统可实现对车辆周围多目标的检测，相关内容可参 考上述方法实施例及处理器实施例，在此不再赘述。
[0119] 本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包 括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之 内并且形成不同的实施例。
[0120] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发 明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求 所限定的范围之内。
【主权项】
1. 一种车辆周围多目标检测方法，其特征在于，包括： 在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述三角波信号调制毫米波雷 达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫米波雷达前端射频电路通 过发射天线发射所述三角波发射信号； 获取信号采集器生成的多通道回波采样信号;所述多通道回波采样信号由所述信号采 集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由所述信号采集器通过多通道 接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角波发射信号形成的回波信 号； 对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分析，得到各通道回波 采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度； 对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度进行恒虚警CFAR检测， 得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标； 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，确定配对 成功的目标为车辆周围的目标； 对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆周围多目标检测。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获取的各通道回波采样信号的上升 沿和下降沿分别进行频谱分析，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅 度，包括： 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的前半周期信号I_i^^PQ_up组成三角波 上升沿回波的复数据Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并对Comp_up进行Nfft点快速傅里叶 变换FFT处理，获得三角波上升沿回波的频谱幅度Abs_up; 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的后半周期信号I_d〇wr^^_d〇Wn组成三 角波下降沿回波的复数据Comp_down，Comp_down = I_down+jQ_down，并对Comp_down进行 Nfft点FFT处理，获得三角波下降沿回波的频谱幅度Abs_d〇wn。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各通道回波采样信号的上升沿和下 降沿对应的一个或多个目标进行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标，包括： 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，若上升沿 对应的目标与下降沿对应的目标满足配对条件，则配对成功;所述配对条件为： Am_upk-An_downk | /Nfft^G_A 其中，Am_upk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的第m个目标的幅度;其中，k = 1，2,…，K;m=l，2,…，Mk;K为通道个数，Mk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的目 标个数;An_down k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的第n个目标的幅度;n=l， 2,…，Nk;N k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的目标个数;Nfft为快速傅里叶变换 FFT的处理点数;G_A为预设的配对门限。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对配对成功的目标进行距离、速度和 角度的测量，包括： 通过距离计算式，计算配对成功的目标的距离;所述距离计算式为：其中，Rk为第k个通道中配对成功的目标的距离，B为三角波发射信号的带宽，fs为采样 频率，P_upk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的位置，P_downk为 第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的位置，c为光速，T为三角波发射 信号的周期； 通过速度计算式，计算配对成功的目标的速度;所述速度计算式为：其中，Vk为第k个通道中配对成功的目标的速度，f〇为三角波发射信号的中心频率； 通过角度计算式，计算配对成功的目标的角度;所述角度计算式为：其中，钱为第k个通道中配对成功的目标的角度，A为发射信号的波长，dkq为第k个通道 与基准通道q之间的基线距离； 其中，A (H_up = Ph_upk(P_upk)_Ph_upq(P_upk); A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)； 其中，Ph_upk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的相 位，Ph_upq(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的上升沿中 的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的相 位，Ph_d 〇wnq(P_d〇wnk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的下降 沿中的相位。5. -种处理器，其特征在于，包括： 信号产生模块，用于在开始车辆周围多目标检测后，生成三角波信号，基于所述三角波 信号调制毫米波雷达前端射频电路的发射信号，得到三角波发射信号，以使所述毫米波雷 达前端射频电路通过发射天线发射所述三角波发射信号； 信号获取模块，用于获取信号采集器生成的多通道回波采样信号；所述多通道回波采 样信号由所述信号采集器对多通道回波信号进行采样得到;所述多通道回波信号由所述信 号采集器通过多通道接收天线接收;所述回波信号为车辆周围多目标反射所述三角波发射 信号形成的回波信号； 频谱分析模块，用于对获取的各通道回波采样信号的上升沿和下降沿分别进行频谱分 析，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度； 目标检测模块，用于对所述各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的频谱幅度进 行恒虚警CFAR检测，得到各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标； 目标配对模块，用于对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标 进行配对，确定配对成功的目标为车辆周围的目标； 目标测量模块，用于对配对成功的目标进行距离、速度和角度的测量，实现车辆周围多 目标检测。6. 根据权利要求5所述的处理器，其特征在于，所述频谱分析模块，用于： 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的前半周期信号I_i^^PQ_up组成三角波 上升沿回波的复数据Comp_up，Comp_up = I_up+jQ_up，并对Comp_up进行Nfft点快速傅里叶 变换FFT处理，获得三角波上升沿回波的频谱幅度Abs_up; 分别将各通道回波采样信号的I信号和Q信号的后半周期信号I_d〇wr^^_d〇Wn组成三 角波下降沿回波的复数据Comp_down，Comp_down = I_down+jQ_down，并对Comp_down进行 Nfft点FFT处理，获得三角波下降沿回波的频谱幅度Abs_d〇wn。7. 根据权利要求5所述的处理器，其特征在于，所述目标配对模块，用于： 对各通道回波采样信号的上升沿和下降沿对应的一个或多个目标进行配对，若上升沿 对应的目标与下降沿对应的目标满足配对条件，则配对成功;所述配对条件为： Am_upk-An_downk | /Nfft^G_A 其中，Am_upk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的第m个目标的幅度;其中，k = 1，2,…，K;m=l，2,…，Mk;K为通道个数，Mk为第k个通道的回波采样信号的上升沿对应的目 标个数;An_down k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的第n个目标的幅度;n=l， 2,…，Nk;N k为第k个通道的回波采样信号的下降沿对应的目标个数;Nfft为快速傅里叶变换 FFT的处理点数;G_A为预设的配对门限。8. 根据权利要求7所述的处理器，其特征在于，所述目标测量模块，用于： 通过距离计算式，计算配对成功的目标的距离;所述距离计算式为：其中，Rk为第k个通道中配对成功的目标的距离，B为三角波发射信号的带宽，fs为采样 频率，P_upk为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的位置，P_downk为 第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的位置，c为光速，T为三角波发射 信号的周期； 通过速度计算式，计算配对成功的目标的速度;所述速度计算式为：其中，Vk为第k个通道中配对成功的目标的速度，f〇为三角波发射信号的中心频率； 通过角度计算式，计算配对成功的目标的角度;所述角度计算式为：其中，各为第k个通道中配对成功的目标的角度，A为发射信号的波长，dkq为第k个通道 与基准通道q之间的基线距离； 其中，A (H_up = Ph_upk(P_upk)_Ph_upq(P_upk); A (}) k_down = Ph_downk (P_upk) -Ph_downq (P_downk)； 其中，Ph_upk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的上升沿中的相 位，Ph_upq(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的上升沿中 的相位，Ph_d 〇wnk(P_upk)为第k个通道中配对成功的目标在回波采样信号的下降沿中的相 位，Ph_d〇wnq(P_d〇wnk)为第k个通道中配对成功的目标在基准通道q的回波采样信号的下降 沿中的相位。9. 一种毫米波雷达系统，其特征在于，包括： 发射天线、接收天线、毫米波雷达前端射频电路、信号采集器以及如权利要求4~8任一 项所述的处理器； 所述处理器分别连接所述信号采集器以及所述毫米波雷达前端射频电路； 所述信号采集器连接所述接收天线； 所示毫米波雷达前端射频电路连接所述发射天线。
【文档编号】G01S13/42GK106054193SQ201610349849
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】方姝阳
【申请人】深圳市雷博泰克科技有限公司