多目標檢測的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法和汽車變道輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理領域，尤其設及一種組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會的進步，汽車的使用量W及使用率呈現(xiàn)出快速的增長，但是伴隨著 汽車引發(fā)的問題也越來越多，甚至越來越嚴重，例如，汽車對于能源的消耗、環(huán)境危害，W及 交通安全等。其中交通安全問題，越來越引起人們的廣泛關注，相應的汽車防撞功能，汽車 變道輔助功能，自動泊車功能，自動巡航功能等被更過的應用到了汽車上。
[0003] 汽車變道輔助系統(tǒng)，是為駕駛員在進行變更道路時提供有效地依據(jù)，可W有效地 降低由于汽車變道而發(fā)生的交通事故問題。隨著傳感器技術的不斷的發(fā)展，毫米波雷達傳 感器，由于其體較小、質量輕?？蒞在相對惡劣的雨雪天氣使用的優(yōu)點，被越來越多的應用 于汽車中。同時線性調頻連續(xù)波(LFMCW)雷達具有很高的速度分辨率與距離分辨率，因此線 性調頻連續(xù)波被更多的應用到毫米波雷達系統(tǒng)中。但是，線性調頻連續(xù)波雷達在進行運動 目標檢測時，如果只采用單一的波形設計，比如單獨的恒頻波，Ξ角波、銀齒波等波形，很難 實現(xiàn)對多目標的解算問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了更好的解決現(xiàn)有的車變道輔助系統(tǒng)對多目標的解算的問題，本發(fā)明提供了一 種多目標檢測的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法，W實現(xiàn)對多目標解算。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種多目標檢測的組合波形汽車變道 輔助系統(tǒng)的信號處理方法，所述波形包括第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段恒 頻波CW2、第四段銀齒波FMCW2，該方法包括W下步驟：
[0006] S1.對各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進行FFT計算；
[0007] S2.將各段波形FFT變換后的復數(shù)模值做口限檢測，輸出過口限點位置。
[000引本發(fā)明還設及一種汽車變道輔助系統(tǒng)，執(zhí)行上述方法。
[0009]有益效果：由于采用四段波形，可W實現(xiàn)多目標檢測功能，并且可W檢測出真實目 標，去除虛假目標。
【附圖說明】
[0010]圖1恒頻波CW與銀齒波FMCW在一個掃頻周期范圍內的頻率變化圖；
[0011] 圖2單目標的(R，V)空間圖；
[0012] 圖3多目標的(R，V)空間圖；
[0013] 圖4基于組和波形的汽車變道輔助系統(tǒng)信號處理流程圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:一種多目標檢測的組合波形汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法，所述波 形包括第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段恒頻波CW2、第四段銀齒波FMCW2，其 中，第一段恒頻波CW1和第Ξ段恒頻波CW2為恒頻段，第二段銀齒波FMCW1和第四段銀齒波 FMCW2為銀齒波段，該方法包括W下步驟：
[001引S1.對各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進行FFT計算;作為技術方案的優(yōu)選，其可W 采用如下方法:對通道1中的第一段恒頻波CW1、第二段銀齒波FMCW1、第Ξ段CW2和第四段銀 齒波FMCW2，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點數(shù)據(jù)，分別進行256點FFT，對通 道2中的第一段恒頻波CW1和第二段銀齒波FMCW1，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高 的256點數(shù)據(jù)，分別進行256點FFT。其中，線性度高應該用指線性度好來表示會更好，線性度 好意思就是采集的數(shù)據(jù)存在一定的線性關系，線性度不好，就是該段的數(shù)據(jù)沒有呈現(xiàn)出一 定的線性關系，表現(xiàn)出的是非線性關系等特點。為了更準確的分析數(shù)據(jù)，所W在采集到的數(shù) 據(jù)中只選取呈現(xiàn)出線性關系的部分做FFT分析。
[0016] S2.將各段波形FFT變換后的復數(shù)模值做口限檢測，輸出過口限點位置。作為技術 方案的優(yōu)選，其可W采用如下方法:設通道1中，第一段恒頻波CW1，有nl點過口限，則對應的 第一段恒頻波過口限點的位置矩陣4側=[日1，日2，。'日。1]，第二段銀齒波。1〔胖1，有112點過口 限，則對應的第二段銀齒波FMCW1過口限點的位置矩陣為8。(^^1=化1加，-，13。2]，第；段恒頻 波CW2，有n3點過口限，則對應的第；段恒頻波CW2過口限點的位置矩陣為Cm = ，C2，… cn3]，第四段銀齒波FMCW2,有n4點過口限，則對應的第四段銀齒波FMCW2過口限點的位置矩 陣為0。(《哪2=[(11，(12，一山4]，設通道2中，第一段恒頻波〔胖1，有115點過口限，則對應的第一段 恒頻波CW1過口限點的位置矩陣為Em = [ei，Θ2，…en日]，第二段銀齒波FMCW1，有n6點過口 限，則對應的第二段銀齒波FMCW1過口限點的位置矩陣為6。(《1=[的，旨2，。'旨。6]。若過口限的 位置點等于1，則認為其是直流分量，不作為目標判定，直接剔除該位置點。
[0017] 本實施例是記載了一種中屯、頻率在24GHz或77GHz，且基于恒頻波調制的CW信號W 及銀齒波調制的FMCW信號組合而成的波形(作為上述波形的優(yōu)選形式），根據(jù)該調制波形實 現(xiàn)一種汽車變道輔助系統(tǒng)的信號處理方法。由該方法設計的汽車變道輔助系統(tǒng)可W實現(xiàn)對 汽車行駛后方，毫米波雷達波束覆蓋范圍內的目標，實現(xiàn)相對距離、相對速度W及方向角的 解算，同時由于采用恒頻波CW與銀齒波FMCW設計的組合波形，可W實現(xiàn)多目標的檢測問題， 使得系統(tǒng)對于多目標檢測具有更好的準確性、快速性，保障了駕駛員在駕駛中變換道路時 的安全性。
[0018] 波形設計W及波形分析：
[0019] 本實施例給出在中屯、頻率f為24.128GHz工作頻率下的具體波形圖，第一段波形為 恒頻波CW1，工作頻率為24.128GHz，第二段波形為上升的銀齒波FMCW1，工作頻率變化范圍 為從24.128GHz變化到24.278GHz，帶寬為150MHz，第Ξ段為恒頻波CW2,工作頻率為 24278G化，第四段為銀齒波FMCW2，工作頻率變化范圍為從24.278GHz到24.128GHz。每一段 的周期T為5ms。恒頻波CW與銀齒波FMCW在一個掃頻周期范圍內的頻率變化圖如圖1所示。
[0020] 本實施例選擇此設計波形的原因有：
[0021] (1)提高相對速度與相對距離的解算精度。
[0022] 在第一段波形---直頻波CW1，根據(jù)恒頻波的特性，可W獲得由速度引起的多普勒 頻率值fdl，根據(jù)第二段波形一一銀齒波FMCW1，可W計算出目標的差頻頻率值fol。通過第 一段波形獲得的多普勒頻率值fdl，可W計算出目標的相對速度值VI，通過第一段波形獲得 的多普勒頻率值W及第二段波形獲得的差頻頻率值fol，可W計算出目標的相對距離R1。
[0023] 同理，第Ξ段波形---直頻波CW2,同樣可W獲得目標的多普勒頻率值fd2,根據(jù)第 四段波形一一銀齒波FMCW2,可W計算出目標的差頻頻率值fo2。通過第Ξ段波形獲得的多 普勒頻率值fd2,可W計算出目標的相對速度值v2,通過第四段波形獲得的多普勒頻率值W 及第二段波形獲得的差頻頻率值f〇2,可W計算出目標的相對距離R2。
[0024] 利用通過四段組合波形，根據(jù)后期多目標匹配算法等處理最終獲得真實目標的相 對距離W及相對速度。
[0025] 通過四段組合波形，獲得相對速度VI和相對速度v2,相對距離R1和相對距離R2。理 論上，vl = v2，Rl=R2,但是由于設備使用環(huán)境的復雜性等因素，可能造成干擾等因素，造成 測量的VI值與v2值存在偏差，R1與R2也同樣存在偏差，如果單一的使用VI或是v2作為目標 的相對速度，R1或是R2作為目標的相對速度，都會造成獲取目標相對速度W及距離的不準 確性。如圖2,為單目標的(R，V)空間圖，從圖中可W看出，四條直線確定一個交點，所獲得的 相對距離值與相對速度值的準確性，要高于兩條直線確定的相對距離值與相對速度值，同 時，即使有一個波段計算得值相對不準確，其他Ξ條直線確定的相對距離值和相對速度值， 也會強過兩條直線確定的相對距離值與相對速度值，使得系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力W及 魯棒特性。因此，通過四個波段，可W有效的提高對目標速度W及距離解算的準確度，同時 使系統(tǒng)具有抗干擾的能力W及魯棒特性；
[0026] (2)由于采用四段波形，可W實現(xiàn)多目標檢測功能，并且可W檢測出真實目標，去 除虛假目標。
[0027] 由于真實目標的相對速度和相對距離與調頻周期T無關，而虛假目標的距離和速 度計算值與調頻周期T有關系。所W，對于真實目標來說，在不同周期中，其真實值是一直存 在，而在不同周期虛假值是隨周期T變化的。如圖3,為多目標的(R，V)空間圖。從圖2中可W 看出，四個波段會更加準確的獲得一個目標的相對距離和相對速度值，從圖3中可W看出， 采用四段波形可W實現(xiàn)對多目標的檢測，同時可W有效地將真實目標檢測出來，去除掉虛 假目標。
[00%]通過如上兩條證明，本實施例所設計的波形，可W有效地提高對目標相對距離值 與相對速度值的解算的準確性，同時使得系統(tǒng)具有抗干擾特性W及具有魯棒特性，同時可 W有效地檢測多目標，并且可W有效地獲得真實目標，去除掉虛假目標。
[0029] 實施例2:具有與實施例1相同的技術方案，更為具體的是:所述方法還包括步驟: S3.計算得到恒頻段的多普勒頻率值，由此得到多普勒頻率矩陣。
[0030] 實施例3:具有與實施例1或2相同的技術方案，更為具體的是:所述方法還包括步 驟:S4.計算得到銀齒波段的差頻頻率值，由此得到差頻頻率矩陣。
[0031] 實施例4:具有與實施例1-3任一項相同的技術方案，更為具體的是:還包括步驟: S5.根據(jù)得到的多普勒頻率值，計算相對速度矩陣。作為技術方案的優(yōu)選，根據(jù)各段計算得 到的多普勒頻率值矩陣，計算目標的速度矩陣的具體方法為：計算速度公式為
其中，C為光速，c = 3 X 108，f為中屯、頻率f = 24.128GHz。根據(jù)第一段 恒頻波CW1得到的多普勒頻率矩陣FAm = [f dal，f cL·，…f cUi ]，得到其速度矩陣為VAm = [Val，Va2，... Vanl ]，根據(jù)第二段恒頻波〔胖2得至。的多普勒頻率矩陣FCCWI = [ f del，f dc2，... f dcn3 ]， 得到其速