[发明专利]基于汽车防撞雷达的道路中央隔离带检测方法

摘要

本发明公开了一种基于汽车防撞雷达的道路中央隔离带检测方法，其实现步骤为：(1)发射信号；(2)接收回波信号；(3)产生中频信号；(4)二维信号处理；(5)二维恒虚警检测；(6)确定动目标车辆位置和速度；(7)一维恒虚警检测；(8)确定静目标车辆和中央隔离带位置；(9)比较目标车辆与中央隔离带之间的位置关系；(10)防撞预警分析处理。本发明既可以较好的检测动目标车辆的位置和速度，又可以较好的检测静目标车辆和道路中央隔离带的位置，从而鉴别往返车道车辆，兼顾检测结果中的动目标漏检信息和预警系统中的虚警信息，具有较好的实时性和较高的检测精度，更好的辅助驾驶员，保障行驶安全、防止汽车碰撞，可应用于高速公路环境中的汽车防撞、导航以及自动驾驶等领域。

主权项

基于汽车防撞雷达的道路中央隔离带检测方法，包括如下步骤：(1)由自车防撞雷达阵列发射天线，连续发射多周期对称三角波调制的线性调频连续波信号；(2)接收回波信号2a)在一个雷达扫描周期内，防撞雷达的接收天线，持续接收每一时刻连续波信号经由前方道路环境中车辆、中央隔离带以及其它障碍物反射回来的多周期回波信号；2b)对雷达扫描周期内每一时刻由相邻阵列天线单元接收的不同相位回波信号进行比相，测出它们之间的相位差；2c)根据来波方向与相位差之间的换算公式得到每一时刻回波信号的来波方向；(3)产生中频信号3a)将步骤(1)发射的连续波信号输入中频信号处理系统中，作为混频器的本振信号；3b)将步骤2a)接收的回波信号输入混频器中与本振信号相乘，得到一个混频信号；3c)将混频信号通过低通滤波器产生一个中频信号；(4)二维信号处理4a)将这个中频信号作为中频信号处理单元；4b)根据一维快速傅里叶变换公式，对中频信号处理单元中的中频信号作一维快速傅里叶变换，得到包含距离信息的一维频谱，此一维频谱包含上扫频段一维频谱和下扫频段一维频谱；4c)根据离散快速傅里叶变换公式，对一维频谱作离散快速傅里叶变换，得到包含距离和相对速度信息的二维频谱，此二维频谱包含上扫频段二维频谱和下扫频段二维频谱；4d)根据多普勒频率配对公式，对上扫频段二维频谱和下扫频段二维频谱，作消除配对处理，得到距离‑相对速度二维频谱；4e)根据速度与相对速度之间的变换公式，对距离‑相对速度二维频谱进行变换，得到距离‑速度二维频谱；4f)对步骤3b)至4e)重复执行10次，将每次得到的距离‑速度二维频谱幅值相加积累，得到高信噪比二维频谱，将其幅值以二维矩阵的形式记录，此二维矩阵由M1行N1列元素组成；(5)二维恒虚警检测5a)将此M1行N1列元素组成的二维矩阵输入二维恒虚警检测系统；5b)选取二维矩阵中的第i行第j列矩阵元素，令i等于1，j等于1；5c)以第i行第j列矩阵元素作为二维被检测单元，分别提取以二维被检测单元为中心的相邻行和列中的4个矩阵元素和6个矩阵元素，组成二维检测参考单元，根据二维恒虚警检测参考单元的均值公式，求得二维检测参考单元的均值；5d)将二维检测参考单元的均值乘以阈值因子得到二维恒虚警检测门限；5e)将二维被检测单元的幅值与二维恒虚警检测门限作比较，当幅值大于检测门限时，记录此幅值，否则记为0；5f)若i的值不等于M1，则将i的值加1后，转到步骤5c)；否则，转到步骤5g)；5g)若j的值不等于N1，则将j的值加1后，转到步骤5c)；否则，转到步骤5h)；5h)将步骤5e)记录的全部幅值组成静止频谱和动目标频谱，将静止频谱幅值以一维矩阵的形式记录，此一维矩阵由L1个元素组成；(6)确定动目标车辆位置和速度6a)将动目标频谱最大幅值对应的横坐标值，作为自车与动目标车辆之间的距离，对应的纵坐标值作为动目标车辆的速度；6b)将与动目标频谱最大幅值对应的步骤2c)中同一时刻接收到的回波信号的来波方向作为动目标车辆的方位角；6c)以自车为坐标原点，根据三角变换公式，计算得到动目标车辆的位置；(7)一维恒虚警检测7a)将步骤5h)中L1个元素组成的一维矩阵输入一维恒虚警检测系统；7b)选取一维矩阵中的第k个矩阵元素，令k等于1；7c)以第k个矩阵元素作为一维被检测单元，分别提取以一维被检测单元为中心的相邻的4个矩阵元素，组成一维检测参考单元，根据一维恒虚警检测参考单元的均值公式，求得一维检测参考单元的均值；7d)将一维检测参考单元的均值乘以阈值因子得到一维恒虚警检测门限；7e)将一维被检测单元的幅值与一维恒虚警检测门限作比较，当幅值大于检测门限时，记录此幅值，否则记为0；7f)若k的值不等于L1，则将k的值加1后，转到步骤7c)；否则，转到步骤7g)；7g)将步骤7e)记录的全部幅值组成静目标频谱；7h)将步骤7e)记为0的每一个被检测单元的幅值作为一个中央隔离带单元频谱幅值，将所有的中央隔离带单元频谱幅值组成中央隔离带频谱；(8)确定静目标车辆和中央隔离带位置8a)将静目标频谱中最大幅值对应的横坐标值，作为自车与静目标车辆之间的距离；8b)将每一个中央隔离带单元频谱的横坐标值，作为自车与每一个中央隔离带单元之间的距离；8c)将与静目标频谱最大幅值对应的步骤2c)中同一时刻接收到的回波信号的来波方向作为静目标车辆的方位角；8d)将与频谱幅值对应的步骤2c)中同一时刻接收到的的回波信号的来波方向作为每一个中央隔离带单元的方位角；8e)以自车为坐标原点，根据三角变换公式，计算得到静目标车辆和每一个中央隔离带单元的位置；(9)比较目标车辆与中央隔离带之间的位置关系，若目标车辆的位置在中央隔离带位置的左方，则认为此目标车辆处于反向车道，视为虚警；否则，认为此目标车辆处于同向车道；(10)防撞预警分析处理10a)由防撞雷达预警系统对处于同向车道的目标车辆进行防撞预警分析，根据安全距离公式，计算得到自车与每个目标车辆之间的安全距离；10b)当自车与目标车辆之间的距离小于对应的安全距离时，自车的防撞雷达预 警系统对驾驶员发出声光报警或对车辆采取紧急制动。