車載毫米波雷達系統多目標檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于車載雷達領域，尤其涉及一種車載毫米波雷達系統目標檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著智能交通系統研究的不斷發展，汽車巡航控制和防撞雷達控制等領域需要越 來越多的雷達傳感器，雷達傳感器必將在汽車安全與舒適駕駛中發揮更重要的作用。相對 于一般雷達，線性調頻連續波(LFMCW)雷達具有大時帶積，因而，在理論上具有很高的速度 分辨率與距離分辨率，此外，其具有結構簡單、體積小、質量輕的優點，特別適用于雷達成 像、目標特征研究等領域，但是，由于LFMCW雷達進行運動目標檢測時，距離速度耦合問題是 的測量目標精度降低，采用單周期的對稱三角波信號，可以實現距離速度去耦合，但是在多 目標運動場景中，上下掃頻目標的準確配對，決定了該雷達對速度與距離的測量精度，也是 目前存在的主要難點。多方研究和實驗結果表明，毫米波雷達探測系統在實際應用中，存在 的最大問題就是多目標判決中產生虛假目標的問題。這些問題的根源除了電磁干擾，周圍 環境的影響外，主要是因為傳統波形體制雷達系統本身的多目標檢測能力欠缺，而頻繁的 虛假警報是實際應用中所不能接受的。
[0003] 目前主要解決多目標識別的方法有：
[0004] (1)根據最大相似性進行頻譜匹配。該方法主要是根據同一目標產生的回波頻率 的幅度在正/負調制段總是具有最大的相似性，可以在正/負調制段分別得到的差頻信號中 找到同一個目標產生的譜線。這種方法可以是通過計算差頻輻度譜的面積，根據相同目標 產生的差頻幅度譜的面積總是相近的來進行頻譜匹配。但是該方法存在問題是，原本應該 峰值A和峰值D匹配，峰值B和峰值C匹配，但卻進行了錯誤的匹配，可是卻無法檢測出該匹配 是錯誤的匹配，如果在該錯誤匹配下計算距離和相對速度，則不能算出原本應該的結果，特 別是相對速度的錯誤，對車輛的速度的控制等影響很大，因此該方法的可靠性存在很大的 問題。
[0005] (2)采用對稱發射波。在提高系統響應特性方面，日本專家IvhsahimAkasu首次提 出了對稱發射波形，達到了提高系統響應特性的目的。這個波形中，發射波形采用正、負調 頻段對稱同步發射的形式，在一個調制時間丁內就可以同時形成反映目標距離和相對速度 信息的差頻信號，相對于原來的三角調制波形，相當于將測時間壓縮了一半，因此它更能適 應多目標判決的掃描過程，能夠提高系統的響應特性。從分辨率分析中發現這個系統在保 持原有距離分辨率、速度分辨率不變的前提下，將測量周期壓縮一半，提高了系統的響應特 性，但是這個波形仍然不能解決多目標檢測中誤檢引起的虛警問題。
[0006] (3)采用多頻率步進連續波信號進行頻譜匹配。在一個調制周期內編碼步進調頻 連續波信號的頻率隨時間變化。信號的一個周期是一個三角波，該三角波并非線性，而是采 用N個子脈沖構成一個三角波周期。由于調頗步進連續波系統與調頻連續波系統在滿足一 定的等價條件時具有等價關系。使得適用于兩個系統之一的方法可以推廣到另外一個系 統。所以在多頻率步進連續波信號中應用逐次逼近法進行頻譜匹配同樣適用于調頻連續波 系統。
[0007] (4)通過選取適當的發射波形也可以達到頻譜匹配的目的。采用變周期的三角波 是該方法的一個典型應用。該方法是利用實目標的距離和速度與調頻周期無關，而虛假目 標的距離和速度計算值與調頻周期有關系的特性，找出真實目標的速度與距離。但是該方 法存在計算量大，犧牲了系統的實時性。
【發明內容】
[0008] 為了解決現有技術中，車載毫米波雷達多目標檢測存在的目標檢測不準確以及目 標漏檢的問題，提出了本發明的解決方案，使得對于多目標的檢測更加準確，實時性更高， 對于工程實現以及應用具有很好的價值。
[0009] 為了實現上述目的，本發明的技術方案是:一種車載毫米波雷達系統多目標檢測 裝置，包括：
[0010]組合波形發出單元，發射周期性的FMCW與CW的組合波形；
[0011]回波信號變換單元，接收回波信號，并對接收到的回波信號進行快速傅里葉變換；
[0012] 相對速度矩陣計算單元，使用頻率聚類算法，求得CW波形回波信號的多普勒頻率 矩陣，并計算出相對速度矩陣；
[0013] 解算單元，在FMCW上下掃頻中也使用頻率凝聚算法，獲得上下掃頻的頻率值，并解 算出目標的速度矩陣和距離矩陣。
[0014]進一步的，所述的裝置，還包括：
[0015] 速度匹配單元，使用速度匹配算法，將使用CW獲得的速度矩陣與使用第一個周期 FMCW和第二個周期FMCW獲得的速度矩陣進行速度匹配，并分別記錄速度矩陣的行和列；
[0016] 對應目標的距離值獲取單元，根據速度矩陣中獲得的行和列的位置，分別將距離 矩陣中相應行和列上的值作為對應目標的距離值。
[0017] 進一步的，所述的裝置，還包括：
[0018] 多目標的個數獲取單元，使用兩個周期FMCW獲得的距離值與速度值，建立距離與 速度的容錯函數，確定最終目標的速度值與距離值，得到多目標的個數。
[0019] 進一步的，所述頻率凝聚算法如下：
[0020] 1.建立所有過門限的頻率集合，使用其中的頻率值相近的頻率，建立一個相關頻 率集合A，其中元素個數為η，則元素為f i，i e [ 1，n ];
[0021] 對n個元素劃分相關頻率的的方法如下：將第一個過門限的頻率數據心作為凝聚 重心，同時記錄凝聚重心的個數m，設凝聚重心的寬度閾值為Th，若| fi-fi |〈Th，則對峰值進 行歸并，劃為相關頻率集合;若I fWi I 2 Th，則將h作為新的凝聚重心，依次將所有過門限 的頻率值進行處理，直到將所有頻率值全部進行劃分完畢，劃分后的相關頻率集合為B;
[0022] 2.對于相關頻率集合B內的頻率值，使用以下公式求得頻率重心，
[0024] f/為相關頻率集合B內的頻率值;依次將所有相關頻率集合求取各自相關頻率集 合的頻率重心。
[0025] 進一步的，對第三個周期的CW的頻率值進行頻率凝聚算法后，得到多普勒頻率矩 陣為fd;對第一個周期的FMCW的上下掃頻過門限的頻率值進行頻率凝聚算法后，得到該周 期上下掃頻頻率，上掃頻矩陣設為f bl+，下掃頻矩陣設為fbl-，對第二個周期的FMCW的上下掃 頻過門限的頻率值進行頻率凝聚算法后，得到該周期上下掃頻頻率，上掃頻矩陣設為f b2+， 下掃頻矩陣設為fb2-。
[0026] 進一步的，計算相對速度矩陣使用如下公式：
[0028]其中：c為光速，f為調制信號的發射頻率。
[0029]進一步的，解算目標的速度矩陣和距離矩陣是步驟是:對于FMCW波形，對其上掃頻 矩陣和下掃頻矩陣中的所有頻率值兩兩組合，使用下述公式，解算距離矩陣Rmm和速度矩 陣 Vfmcwi ;
[0031 ]其中：c為光速，B為調制帶寬，f為調制信號的發射頻率。
[0032]進一步的，所述速度匹配的步驟是：
[0033] 使用第三周期CW計算得到一維速度矩陣V?以及速度值的個數η，并將速度的個數 作為參考目標的數目，將速度的值作為多目標的參考速度，對獲得的第一周期FMCW的速度 矩陣V?m、第二周期FMCW的速度矩陣V?m，使用速度質心凝聚算法分別與V?進行配對處 理，在速度矩陣Vfmcwi和速度矩陣VFMCW2中，使用速度質心凝聚算法找出與速度矩陣Vcrf直相似 的速度值，在速度矩陣v?m和速度矩陣ν?? 2中獲得的速度相似值為多目標的速度值，同時 記錄速度矩陣VfMCWI和速度矩陣VFMCW2中對應的彳丁列坐標，在距尚矩陣Rfmcwi和距尚矩陣RFMCW2 中相應的行列坐標的距離值為多目標的距離值。
[0034] 進一步的，所述速度質心凝聚算法包括：
[0035] (1).設定速度相關的閾值Thv，將VCW-維矩陣中的