[发明专利]具有自校准的自动车辆雷达系统

说明书

一种能够进行自校准的自动车辆雷达系统，包括天线、收发机和控制器。天线广播雷达信号并检测由物体反射的反射信号。收发机基于雷达信号和反射信号确定物体相对于天线的距离、角度和临近速率。控制器确定主车辆的速度；基于速度、角度和临近速率确定物体何时静止；在存储器中存储多个检测，所述多个检测对应于随着主车辆行驶经过物体时距离、角度和临近速率的多个实例；基于速度选择角度相对于临近速率的理想响应；基于多个检测与理想响应之间的差来确定系统的校准矩阵；以及根据校准矩阵来调整到后续物体的指示角度。

本申请是申请日为2017年10月30日、发明名称为“具有自校准的自动车辆雷达系统”的专利申请201711041885.X的分案申请。

技术领域

本公开内容总体上涉及自动车辆(automated vehicle)雷达系统，具体而言，涉及当主车辆(host vehicle)行驶经过静止物体时进行自校准的雷达系统。

背景技术

汽车雷达系统通常在诸如电波暗室之类的测试设施中被初始校准，然后安装在主车辆上，而无需进一步的再校准。因此，校准可能不是最佳的，因为校准没有补偿可能影响雷达系统的响应的主车辆的仪表板、车架或其它部件的影响。此外，这种初始校准没有补偿由于老化或环境条件变化所引起的响应的变化，这可能并且经常导致系统性能的劣化。雷达系统在被安装在主车辆之前的典型初始校准将目标放在室中的参考点处，并且旋转雷达天线，以便在对应于雷达系统的操作视场的角度集合上收集响应。在每个角度，针对天线的每个元件收集复电压形式的响应，并且这些响应可用于完全确定系统的默认或初始校准。即，注意到响应偏离预期或理想响应的地方，并且建立校正因子或校准矩阵以校正或补偿针对测试的每个角度的来自天线的每个元件的复电压。

发明内容

本文描述的是被编程具有汽车雷达系统的在线或动态校准方法的雷达系统，其中，校准不依赖于受控的室环境或预定的测试设施。当主车辆在系统的整个使用寿命期间行驶时，都可以执行校准。这提供了系统的更精确的校准，即使当系统或主车辆的部分随时间而改变(例如，退化)和/或由于操作环境的变化而改变时。该系统使用的前提是，随着主车辆行驶经过目标，可以针对多个角度找到来自单个目标的响应。该方法包括用于挑选这样的目标并更新/调节提供系统的完全校准的校准矩阵的过程。该方法利用多普勒散射现象，其中由于随着主车辆朝向静止物体行驶并最终超过静止物体而不断变化的径向速度，静止物体具有不同的多普勒值，其中，径向速度取决于主车辆的速度和与物体的角度。静止物体的物理角度的范围取决于其相对于主车辆的相对位置，其与初始范围相关。某一多普勒值与静止物体的物理角度之间可以存在一对一的映射。对于前向雷达，最初感兴趣的静止物体可以位于与系统的视轴(bore-site)偏移一度(1°)处。只要主车辆具有固定的轨迹(在相对笔直的道路上以恒定的速度行驶)，就可以跟踪诸如路灯柱或限速标志之类的静止物体，并且可以存储该数据并稍后用于校准。

以设计时确定的某种间隔，雷达进入在线校准模式。这可以基于行驶的里程、天气变化、时间间隔(周期性)或从传感器操作的初始时间开始的时间增量。在校准模式下，系统可以切换到感测模式，其给予其与车辆速度相适应的最高的多普勒分辨率。例如，系统可以被配置为以一度的角度间隔收集物体的离散检测。例如，如果主车辆以60kph的速度行驶并且物体处于一度的角度(最大压力)，则系统需要至少2.5mm/s的多普勒分辨率以便能够确定物体处于1度的位置。然而，当物体处于40度时，多普勒分辨率仅需要为185mm/s。检测范围限于5-40度而不是1-40度；可以放宽最低多普勒分辨率要求。

在基于主车辆的速度设置感测模式的参数之后，可以搜索系统的视场以获得主要的静止物体。然后跟踪该物体并以例如一度的角度间隔记录复电压，并持续直到物体超出系统的视场，例如四十五度。值得注意的是，不需要针对视场中的每个角度都完成数据收集，但是收集越完整，校准就将越准确。