车辆雷达控制的制作方法

本发明通常涉及车辆，并且更具体地涉及用于车辆的方法和雷达系统。

背景技术：

现今某些车辆利用雷达系统。例如，某些车辆利用雷达系统来检测该车辆正行驶的道路上的其它车辆、行人或其它对象。雷达系统可以此方式使用以例如实施自动制动系统、自适应巡航控制和回避特征以及其它车辆特征。某些车辆雷达系统(所谓的多输入多输出(mimo)雷达系统)具有多个发射器和接收器。虽然雷达系统通常用于这样的车辆特征，但是在某些情况下现有的雷达系统可具有某些限制。

因此，需要提供一种用于车辆中的雷达系统性能的改进技术，例如用于通过使用mimo雷达系统的对象分类。也希望提供利用这种技术的方法、系统和车辆。另外，结合附图和前述技术领域和背景技术，从后续详细描述和所附权利要求中将明白本发明的其它理想特征和特性。

技术实现要素：

根据示例性实施例，提供了一种用于控制车辆的雷达系统的方法，该雷达系统具有多个接收器。该方法包括：在短期观察时间内接收第一多个雷达回波；响应于第一多个雷达回波而估计第一对象和第二对象的位置；在更长持续时间内接收第二多个雷达回波；响应于第二多个雷达回波而确定第一对象是静止对象，并且响应于第二多个雷达回波而确定第二对象是动态对象；响应于第一对象是静止对象的确定而将第一对象从跟踪列表中丢弃，并且响应于第二对象是动态对象的确定而跟踪第二对象。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于车辆的雷达控制系统的设备。该设备包括：天线，其用于接收第一多个雷达回波和第二多个雷达回波；存储器，其用于存储跟踪列表；以及处理器，其用于在短期观察时间内观察第一多个雷达回波，并且估计第一对象和第二对象的位置，该处理器进一步操作以用于在更长观察时间内观察第二多个雷达回波并且确定第一对象是静止对象，且第二对象是动态对象，该处理器进一步操作以用于响应于第二对象是动态对象而向跟踪列表添加指示第二对象的数据，并且响应于第一对象是静态对象的确定而不添加指示第一对象的数据。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于控制车辆的雷达系统的方法，该雷达系统具有多个接收器。该方法包括：确定第一对象和第二对象在第一时间的第一位置；确定第一对象和第二对象在第二时间的位置；响应于第一对象的第一位置和第一对象的第二位置而确定第一对象是否是静态的；以及编辑跟踪列表以将第一对象从跟踪列表中移除。

附图说明

下面将结合以下附图描述本发明，其中相似附图标记标示相似元件，且其中：

图1是根据示例性实施例的具有包括雷达系统的控制系统的车辆的功能方框图。

图2是根据示例性实施例的包括雷达系统的图1的车辆的控制系统的功能方框图。

图3是根据示例性实施例的图1和图2的雷达系统的发射通道和接收通道的功能方框图。

图4a示出了根据示例性实施例的用于实施用于动态目标定位的静态杂波抑制的系统和方法的示例性环境。

图4b示出了根据示例性实施例的用于实施用于动态目标定位的静态杂波抑制的系统和方法的示例性环境，其中目标在许多雷达循环中显示为目标检测。

图5示出了用于动态目标定位的静态杂波抑制的设备500。

图6示出了根据示例性实施例的用于动态目标定位的静态杂波抑制的方法的流程图。

图7示出了根据示例性实施例的用于将多个雷达回波集群的方法。

具体实施方式

以下详细描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本发明或其应用和使用。另外，不存在被任何前述的技术背景或以下详细描述中提出的任何理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指单独或呈任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

图1提供根据示例性实施例的车辆10的功能方框图。如下文进一步详细描述，车辆10包括雷达控制系统12，该雷达控制系统具有雷达系统103和控制器104，该控制器使用雷达系统103的接收的雷达信号基于对象的三维表示来将对象分类。

在所描绘的实施例中，车辆10还包括底盘112、车身114、四个车轮116、电子控制系统118、转向系统150和制动系统160。车身114布置在底盘112上并且基本上包围车辆10的其它部件。车身114和底盘112可共同地形成车架。车轮116各自在车身114的相应拐角附近旋转地联接至底盘112。

在图1所说明的示例性实施例中，车辆10包括致动器组件120。致动器组件120包括安装在底盘112上来驱动车轮116的至少一个推进系统129。在所描绘的实施例中，致动器组件120包括发动机130。在一个实施例中，发动机130包括内燃机。在其它实施例中，代替或补充内燃机，致动器组件120可包括一个或多个其它类型的发动机和/或马达，诸如电动马达/发电机。

仍然参考图1，发动机130通过一个或多个传动轴134联接到至少一些车轮116。在一些实施例中，发动机130还机械联接至变速器。在其它实施例中，发动机130反而可联接至用于给机械联接至变速器的电动马达提供动力的发电机。

转向系统150安装在底盘112上，并且控制车轮116的转向。转向系统150包括方向盘和转向柱(未描绘)。方向盘从车辆10的驾驶员接收输入。转向柱基于来自驾驶员的输入经由传动轴134导致车轮116具有期望转向角。

制动系统160安装在底盘112上，并且为车辆10提供制动。制动系统160经由制动踏板(未描绘)从驾驶员接收输入，并且经由制动单元(也未描绘)提供适当的制动。驾驶员还经由加速器踏板(未描绘)提供关于车辆10的期望速度或加速度的输入以及各种车辆装置和/或系统的各种其它输入，这些车辆装置和/或系统诸如一个或多个车辆收音机、其它娱乐或信息娱乐系统、环境控制系统、照明单元、导航系统等(图1中未描绘)。

还如图1中所描绘，在某些实施例中，车辆10还可包括远程信息处理系统170。在一种这样的实施例中，远程信息处理系统170是车载装置，其通过与远离车辆10的呼叫中心(未描绘)进行通信来提供各种服务。在各种实施例中，除其它特征外，远程信息处理系统还可包括各种未描绘特征，诸如电子处理装置、一种或多种类型的电子存储器、蜂窝芯片集/部件、无线调制解调器、双模天线和包含gps芯片集/部件的导航单元。在某些实施例中，某些这样的部件可包括在控制器104中，例如下文结合图2进一步讨论。远程信息处理系统170可提供各种服务，包括：结合gps芯片集/部件提供的逐向和其它导航相关服务、结合遍布车辆的各种传感器和/或传感器接口模块提供的安全气囊展开通知和其它紧急情况或路边援助相关服务和/或诸如音乐、因特网网页、电影、电视节目、视频游戏和/或其它内容等信息娱乐相关服务。

雷达控制系统12安装在底盘112上。如上文所述，雷达控制系统12使用雷达系统103的接收的雷达信号基于对象的三维表示来将对象分类。在一个示例中，雷达控制系统12根据下文结合图4进一步描述的方法400提供这些功能。

虽然雷达控制系统12、雷达系统103和控制器104被描绘为同一系统的一部分，但是将明白的是，在某些实施例中，这些特征可包括两个或更多个系统。另外，在各种实施例中，雷达控制系统12可包括各种其它的车辆装置和系统的全部或一部分和/或可联接至各种其它的车辆装置和系统，这些各种其它的车辆装置和系统诸如致动器组件120和/或电子控制系统118等等。

参考图2，根据示例性实施例，提供图1的雷达控制系统12的功能方框图。如上所述，雷达控制系统12包括图1的雷达系统103和控制器104。

如图2中所描绘，雷达系统103包括一个或多个发射器220、一个或多个接收器224和处理单元226。在所描绘的实施例中，雷达系统103包括多输入多输出(mimo)雷达系统，其具有多个发射器(本文也称为发射通道)220和多个接收器(本文也称为接收通道)222。发射器220发射雷达系统103的雷达信号。在发射的雷达信号接触到车辆10正行驶的道路上或附近的一个或多个对象且朝雷达系统103反射/改向之后，改向的雷达信号被雷达系统103的接收器222接收以用于处理。

参考图3，根据示例性实施例，描绘了图3的雷达系统的发射通道220中的一个代表性发射通道以及接收通道222中的相应一个接收通道。如图3中所描绘，每个发射通道220包括信号发生器302、滤波器304、放大器306和天线308。还如图3中所描绘，每个接收通道222包括天线310、放大器312、混频器314和采样器/数字转换器316。在某些实施例中，天线308、310可包括单个天线，而在其它实施例中天线308、310可包括分离的天线。类似地，在某些实施例中，放大器306、312可包括单个放大器，而在其它实施例中放大器306、312可包括分离的放大器。另外，在某些实施例中，多个发射通道220可共享信号发生器302、滤波器304、放大器306和/或天线308中的一个或多个。同样地，在某些实施例中，多个接收通道222可共享天线310、放大器312、混频器314和/或采样器/数字转换器316中的一个或多个。

雷达系统103经由信号发生器302生成发射的雷达信号。发射的雷达信号经由滤波器304进行过滤、经由放大器306放大并且经由天线308从雷达系统103(且从雷达系统103所属的车辆10，该车辆在本文也称为“主车辆”)发射。发射的雷达信号随后接触在车辆10正行驶的道路上或沿途的其它车辆和/或其它对象。在接触其它车辆和/或其它对象之后，雷达信号被反射，并且从其它车辆和/或其它对象沿着各个方向行进，包括一些信号朝主车辆10返回。返回至主车辆10的雷达信号(在本文也称为接收的雷达信号)被天线310接收、被放大器312放大、被混频器314混频并且被采样器/数字转换器316数字化。

返回至图2，雷达系统103还包括存储器224和处理单元226以及其它可能特征。存储器224存储由接收器222和/或处理单元226接收的信息。在某些实施例中，这样的功能可全部地或部分地由计算机系统232的存储器242执行(下文进一步讨论)。

使用雷达系统103的接收的雷达信号基于对象的三维表示，处理单元226处理由接收器222获得的信息用于对象分类。所说明的实施例的处理单元226能够执行一个或多个程序(即，运行软件)来执行编码在程序内的各种任务指令。处理单元226可包括一个或多个微处理器、微控制器、专用集成电路(asic)或如本领域技术人员明白的其它合适装置，诸如(作为示例)单独或呈任何组合的电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

在某些实施例中，雷达系统103可包括一起或单独地工作的多个存储器224和/或处理单元226，也如本领域技术人员所明白。另外，应当注意，在某些实施例中，存储器224和/或处理单元226的功能可全部地或部分地通过设置在雷达系统103外部的一个或多个其它存储器、接口和/或处理器(诸如在下文进一步描述的控制器104的存储器242和处理器240)来执行。

如图2中所描绘，控制器104联接至雷达系统103。类似于上文的讨论，在某些实施例中，控制器104可全部地或部分地设置在雷达系统103内或作为其一部分。另外，在某些实施例中，控制器104还联接至一个或多个其它的车辆系统(诸如图1的电子控制系统118)。控制器104接收并处理由雷达系统103感测或确定的信息、使用雷达系统103的接收的雷达信息提供对基于对象的三维表示的检测、分类和跟踪，并且基于此信息实施适当车辆动作。控制器104通常根据下文结合图4至图6进一步讨论的方法400执行这些功能。

如图2中所描绘，控制器104包括计算机系统232。在某些实施例中，控制器104还可包括雷达系统103、其一个或多个部件和/或一个或多个其它系统。另外，将明白的是，控制器104可不同于图2中所描绘的实施例。例如，控制器104可联接至或可以其它方式利用一个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统，诸如图1的电子控制系统118。

如图2中所描绘，计算机系统232包括处理器240、存储器242、接口244、存储装置246和总线248。处理器240执行控制器104的计算和控制功能，并且可包括任意类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器等单个集成电路或配合工作来完成处理单元的功能的任意合适数量的集成电路装置和/或电路板。在一个实施例中，处理器240结合一个或多个计算机视觉模型使用雷达信号光谱数据来将对象分类。在操作期间，处理器240执行包含在存储器242内的一个或多个程序250，并且因而，控制该控制器104和计算机系统232的一般操作，通常是执行本文描述的过程，诸如下文结合图4至图6进一步描述的方法400的过程。

存储器242可为任何类型的合适存储器。这将包括各种类型的动态随机存取存储器(dram)(诸如sdram)、各种类型的静态ram(sram)和各种类型的非易失性存储器(rpom、eprom和闪速存储器)。在某些示例中，存储器242位于与处理器240相同的计算机芯片上，和/或与处理器共同位于相同计算机芯片上。在所描绘的实施例中，存储器242存储上面提及的程序250以及一个或多个存储值252(诸如(作为示例)来自接收的雷达信号的信息和来自其的光谱)。

总线248用于在计算机系统232的各部件之间传输程序、数据、状态和其它信息或信号。接口244允许例如从系统驱动器和/或另一个计算机系统与计算机系统232通信，并且可使用任何合适的方法和设备来实施。接口244可包括一个或多个网络接口来与其它系统或部件通信。在一个实施例中，接口244包括收发器。接口244还可包括与技术人员通信的一个或多个网络接口和/或连接至诸如存储装置246等存储设备的一个或多个存储接口。

存储装置246可为任何合适类型的存储设备，包括直接存取存储装置，诸如硬盘驱动、闪速系统、软盘驱动和光盘驱动。在一个示例性实施例中，存储装置246包括程序产品，存储器242可从该程序产品接收程序250，该程序执行本发明的一个或多个过程的一个或多个实施例，诸如下文结合图4至图6进一步描述的方法400(和其任意子过程)。在另一个示例性实施例中，程序产品可直接存储在诸如下文提及的存储器242和/或磁盘(例如，磁盘254)中和/或由其以其它方式存取。

总线248可为连接计算机系统和部件的任何合适的物理或逻辑装置。这包括但不限于直接硬接线连接、光纤、红外线和无线总线技术。在操作期间，程序250存储在存储器242中并且由处理器240执行。

将明白的是，虽然在完整功能的计算机系统的背景下描述了示例性实施例，但是本领域技术人员将明白的是，本发明的机制能够分布成一种程序产品，其具有一种或多种类型的非暂时性计算机可读信号承载介质，该介质用于存储程序和其指令并且执行其分布，诸如非暂时性计算机可读介质承载程序并且包含存储在其中的计算机指令用于使计算机处理器(诸如处理器240)运行和执行程序。这样的程序产品可采取各种形式，并且不管用于执行该分布的计算机可读信号承载介质的具体类型如何，本发明均可等同地应用。信号承载介质的示例包括：诸如软盘、硬盘、存储卡和光盘介质等可记录介质和诸如数字和模拟通信链路等传输介质。将类似地明白的是，计算机系统232还可其它方式不同于图2中所描绘的实施例，例如计算机系统232可联接至或可以其它方式利用一个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统。

现在转至图4a，示出了用于实施用于动态目标定位的静态杂波抑制的系统和方法的示例性环境。图4a描绘了具有发射和接收雷达脉冲440的装备雷达的车辆410的环境。环境进一步包括动态或移动目标420和静态或静止目标430。对于配备雷达的车辆，典型的操作环境非常密集，其中大多数目标是静态的，诸如道路、建筑物、停放的车辆、树木等。因此，由于对有效的雷达资源分配的要求，在存在动态对象和静态对象这两者的环境的映射是一项具有挑战性的任务。

图4b描绘了其中目标在许多雷达循环中显示为目标检测的环境。配备雷达的车辆415可操作以发射和接收雷达脉冲445。该目标现在由许多目标检测来表示，包括动态目标425和静止目标435。检测到的目标由于车辆和目标的移动、系统和环境中的目标和噪声的不均匀性等而被表示为检测点集群。

精确定位和分类对象的能力部分地取决于观察时间间隔。因此，静态杂波可比移动对象更准确地定位。希望利用精确检测和定位静态杂波以“清理”杂乱场景的能力，以改进动态对象检测和定位。

现在转至图5，示出了用于动态目标定位的静态杂波抑制的设备500。根据示例性实施例，该设备可操作以在视野内定位对象。该设备用于通过确定对象相对于主车辆或相对于某个全局参考坐标的位置来定位或确定它们的位置。定位可包括确定目标相对于主车辆的范围方位角和仰角以及目标速度。另外，设备500可操作以用于确定哪些对象是静态的，以及什么是场景理解中的动态帮助，这是因为存在非常多来自静态对象的雷达回波，而来自动态对象的较少，在计算复杂度方面，它需要确保我们为动态对象分配足够多资源。另外，对来自动态对象与静态对象的雷达回波的处理可能会有很大的不同。汽车雷达的典型场景包括多个来自静态对象的非常强大的、大尺寸的回波以及来自诸如行人的动态对象的少数弱得多的、较小尺寸的回波。因此静态对象可掩盖动态对象。因此，希望首先要将来自静态对象的雷达回波滤出以检测动态对象。

设备500具有用于发射和接收雷达脉冲的第一天线505和第二天线510。天线可为单个单元天线或天线元件阵列，诸如天线阵列，其中天线阵列的元件以某种方式连接以便以指定的振幅和相位关系组合接收的信号。每个天线元件可联接至放大器和/或移相器。

第一天线505和第二天线510中的每一个天线可为相控阵列，其采用多个固定天线元件，其中被馈送至固定天线元件的相应信号的相对相位可以下列方式进行调整：改变天线阵列的有效辐射图，使得阵列的增益沿着期望方向增强并且沿着非期望方向被抑制。这具有允许将静止天线阵列结合至车身中同时仍然允许增加天线的视野的期望效果。

第一天线505和第二天线510分别联接至第一a/d转换器515和第二a/d转换器520。第一a/d转换器515和第二a/d转换器520操作以将信号返回路径中接收到的雷达回波转换为所接收的雷达回波的数字表示。所接收的雷达回波的数字表示联接至第一数字信号处理器525和第二数字信号处理器530用于进一步的信号处理。第一数字信号处理器525和第二数字信号处理器530的输出联接至联合信号处理器540。

联合信号处理器540操作以处理从第一数字信号处理器525和第二数字信号处理器530接收的数据，以执行对象检测、对象确定和识别以及参数估计。联合信号处理器540进一步操作以根据示例性实施例的方面来跟踪确定的对象。联合信号处理器540然后可生成存储至存储器505的对象列表，并且可进一步操作以生成用于自主驾驶和/或障碍物回避的对象映射。

现在转至图6，示出了用于动态目标定位的静态杂波抑制的方法600的流程图。所提出的方法具有提高静态对象和动态对象这两者的定位精度、复杂场景感知的简化以及优化的雷达资源管理的期望益处。雷达系统首先操作以在短期观察时间内进行发射和接收操作605。雷达系统然后在存储器中积累确定的检测的位置和速度610。

然后该方法操作以响应于检测的位置和速度而将检测集群至对象中620。例如，如果检测彼此靠近，并且它们具有类似速度，那么可假设检测全部在同一个对象上。因此，这个检测集群然后被保存为单个对象用于跟踪目的。

该方法然后操作以通过考虑车速和对象相对于车辆的角位置来估计对象是动态还是静态的630。该系统然后操作以在更长观察时间内发射和接收雷达脉冲640。在更长观察时间内，动态集群可在多普勒中扩展，且静态对象可被更精确地定位。

然后该方法操作以确定对象是静态的还是动态的650。如果对象被确定为静态的，那么该方法可舍弃对该对象的跟踪，可由处理器取消来自静态对象的雷达回波可，和/或可将静态对象的位置保存至存储器660。静态对象可在用于自主驾驶操作的环境的映射中表示。一旦静态对象被识别，然后跟踪剩余的动态对象，且由于对象跟踪的处理需求减少而更准确地估计和定位剩余的动态对象670。在一段时间之后，该方法可操作以重复该过程以确定进入环境的新对象的位置。

在另一种示例性方法中，可在一定观察时间内执行该方法，其中所接收的信号包括两个信号的和：静态对象信号和动态对象信号。该方法然后可从接收到的信号中扣除静态对象信号，并且仅保留动态对象信号，然后将该动态对象信号联接至处理器。这是在相同观察时间内能够实施。例如，对于动态对象，该方法操作以消除由静态对象引起的杂波，且这可改进动态对象的检测和参数估计。这具有以下预期效果：因为我们知道主车辆速度且因此可更好地将目标的多普勒频率滤除，所以可比动态对象更准确地估计静态对象。另外，接收信号中包括静态目标反射信号会扰乱/降低动态对象的检测和参数估计。

现在转至图7，示出了用于将多个雷达回波集群的方法700。该方法首先操作以发射第一多个雷达脉冲并且接收对应于第一多个雷达脉冲的第一多个雷达回波705。该方法然后处理第一多个雷达回波以确定在雷达的视野内检测到的对象的位置和速度710。一种方法然后将检测到的对象的位置和速度进行比较，以确定任何一个检测到的对象是否是同一对象的多次检测720，且如果是，那么将对象分类至集群中。例如，如果两个邻近检测到的对象具有相同的速度，其中速度指示速度和方向，那么该系统假设邻近检测到的对象是一个对象并且生成指示该对象的集群。该方法然后利用集群的位置和速度来更新要跟踪的对象的列表730。

该方法然后操作以发射第二多个雷达脉冲并且接收对应于该集群的第二多个雷达回波740。该方法然后操作以确定集群的位置和速度740并且更新要跟踪的对象的列表730。周期性地，该系统操作以返回至步骤705并且生成检测到的对象和集群的新列表以确立是否有任何新对象已经进入视野或确定所确定的集群是否是多个对象，或确定多个集群是否是单个对象。跟踪可由诸如图5的联合信号处理器540等跟踪处理器执行，或可使用单个处理器来代替图5的第一数字信号处理器525和第二数字信号处理器530以及联合信号处理器540。

将明白的是，所公开的方法、系统和车辆可不同于附图中所描绘和本文描述的那些。例如，车辆10、雷达控制系统12、雷达系统103、控制器104和/或其各种部件可不同于图1至图3中所描绘且结合其描述的那些。

虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和布置作出各种改变。