多目标检测的组合波形汽车变道辅助系统的信号处理方法和汽车变道辅助系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理领域，尤其设及一种组合波形汽车变道辅助系统的信号处理 方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会的进步，汽车的使用量W及使用率呈现出快速的增长，但是伴随着 汽车引发的问题也越来越多，甚至越来越严重，例如，汽车对于能源的消耗、环境危害，W及 交通安全等。其中交通安全问题，越来越引起人们的广泛关注，相应的汽车防撞功能，汽车 变道辅助功能，自动泊车功能，自动巡航功能等被更过的应用到了汽车上。
[0003] 汽车变道辅助系统，是为驾驶员在进行变更道路时提供有效地依据，可W有效地 降低由于汽车变道而发生的交通事故问题。随着传感器技术的不断的发展，毫米波雷达传 感器，由于其体较小、质量轻。可W在相对恶劣的雨雪天气使用的优点，被越来越多的应用 于汽车中。同时线性调频连续波(LFMCW)雷达具有很高的速度分辨率与距离分辨率，因此线 性调频连续波被更多的应用到毫米波雷达系统中。但是，线性调频连续波雷达在进行运动 目标检测时，如果只采用单一的波形设计，比如单独的恒频波，Ξ角波、银齿波等波形，很难 实现对多目标的解算问题。
【发明内容】
[0004] 为了更好的解决现有的车变道辅助系统对多目标的解算的问题，本发明提供了一 种多目标检测的组合波形汽车变道辅助系统的信号处理方法，W实现对多目标解算。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种多目标检测的组合波形汽车变道 辅助系统的信号处理方法，所述波形包括第一段恒频波CW1、第二段银齿波FMCW1、第Ξ段恒 频波CW2、第四段银齿波FMCW2，该方法包括W下步骤：
[0006] S1.对各段波形，A/D采集到的IQ数据，进行FFT计算；
[0007] S2.将各段波形FFT变换后的复数模值做口限检测，输出过口限点位置。
[000引本发明还设及一种汽车变道辅助系统，执行上述方法。
[0009]有益效果：由于采用四段波形，可W实现多目标检测功能，并且可W检测出真实目 标，去除虚假目标。
【附图说明】
[0010]图1恒频波CW与银齿波FMCW在一个扫频周期范围内的频率变化图；
[0011] 图2单目标的(R，V)空间图；
[0012] 图3多目标的(R，V)空间图；
[0013] 图4基于组和波形的汽车变道辅助系统信号处理流程图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:一种多目标检测的组合波形汽车变道辅助系统的信号处理方法，所述波 形包括第一段恒频波CW1、第二段银齿波FMCW1、第Ξ段恒频波CW2、第四段银齿波FMCW2，其 中，第一段恒频波CW1和第Ξ段恒频波CW2为恒频段，第二段银齿波FMCW1和第四段银齿波 FMCW2为银齿波段，该方法包括W下步骤：
[001引S1.对各段波形，A/D采集到的IQ数据，进行FFT计算;作为技术方案的优选，其可W 采用如下方法:对通道1中的第一段恒频波CW1、第二段银齿波FMCW1、第Ξ段CW2和第四段银 齿波FMCW2，A/D采集到的IQ数据，选取各段线性度高的256点数据，分别进行256点FFT，对通 道2中的第一段恒频波CW1和第二段银齿波FMCW1，A/D采集到的IQ数据，选取各段线性度高 的256点数据，分别进行256点FFT。其中，线性度高应该用指线性度好来表示会更好，线性度 好意思就是采集的数据存在一定的线性关系，线性度不好，就是该段的数据没有呈现出一 定的线性关系，表现出的是非线性关系等特点。为了更准确的分析数据，所W在采集到的数 据中只选取呈现出线性关系的部分做FFT分析。
[0016] S2.将各段波形FFT变换后的复数模值做口限检测，输出过口限点位置。作为技术 方案的优选，其可W采用如下方法:设通道1中，第一段恒频波CW1，有nl点过口限，则对应的 第一段恒频波过口限点的位置矩阵4側=[日1，日2，。'日。1]，第二段银齿波。1〔胖1，有112点过口 限，则对应的第二段银齿波FMCW1过口限点的位置矩阵为8。(^^1=化1加，-，13。2]，第；段恒频 波CW2，有n3点过口限，则对应的第；段恒频波CW2过口限点的位置矩阵为Cm = ，C2，… cn3]，第四段银齿波FMCW2,有n4点过口限，则对应的第四段银齿波FMCW2过口限点的位置矩 阵为0。(《哪2=[(11，(12，一山4]，设通道2中，第一段恒频波〔胖1，有115点过口限，则对应的第一段 恒频波CW1过口限点的位置矩阵为Em = [ei，Θ2，…en日]，第二段银齿波FMCW1，有n6点过口 限，则对应的第二段银齿波FMCW1过口限点的位置矩阵为6。(《1=[的，旨2，。'旨。6]。若过口限的 位置点等于1，则认为其是直流分量，不作为目标判定，直接剔除该位置点。
[0017] 本实施例是记载了一种中屯、频率在24GHz或77GHz，且基于恒频波调制的CW信号W 及银齿波调制的FMCW信号组合而成的波形(作为上述波形的优选形式），根据该调制波形实 现一种汽车变道辅助系统的信号处理方法。由该方法设计的汽车变道辅助系统可W实现对 汽车行驶后方，毫米波雷达波束覆盖范围内的目标，实现相对距离、相对速度W及方向角的 解算，同时由于采用恒频波CW与银齿波FMCW设计的组合波形，可W实现多目标的检测问题， 使得系统对于多目标检测具有更好的准确性、快速性，保障了驾驶员在驾驶中变换道路时 的安全性。
[0018] 波形设计W及波形分析：
[0019] 本实施例给出在中屯、频率f为24.128GHz工作频率下的具体波形图，第一段波形为 恒频波CW1，工作频率为24.128GHz，第二段波形为上升的银齿波FMCW1，工作频率变化范围 为从24.128GHz变化到24.278GHz，带宽为150MHz，第Ξ段为恒频波CW2,工作频率为 24278G化，第四段为银齿波FMCW2，工作频率变化范围为从24.278GHz到24.128GHz。每一段 的周期T为5ms。恒频波CW与银齿波FMCW在一个扫频周期范围内的频率变化图如图1所示。
[0020] 本实施例选择此设计波形的原因有：
[0021] (1)提高相对速度与相对距离的解算精度。
[0022] 在第一段波形---直频波CW1，根据恒频波的特性，可W获得由速度引起的多普勒 频率值fdl，根据第二段波形一一银齿波FMCW1，可W计算出目标的差频频率值fol。通过第 一段波形获得的多普勒频率值fdl，可W计算出目标的相对速度值VI，通过第一段波形获得 的多普勒频率值W及第二段波形获得的差频频率值fol，可W计算出目标的相对距离R1。
[0023] 同理，第Ξ段波形---直频波CW2,同样可W获得目标的多普勒频率值fd2,根据第 四段波形一一银齿波FMCW2,可W计算出目标的差频频率值fo2。通过第Ξ段波形获得的多 普勒频率值fd2,可W计算出目标的相对速度值v2,通过第四段波形获得的多普勒频率值W 及第二段波形获得的差频频率值f〇2,可W计算出目标的相对距离R2。
[0024] 利用通过四段组合波形，根据后期多目标匹配算法等处理最终获得真实目标的相 对距离W及相对速度。
[0025] 通过四段组合波形，获得相对速度VI和相对速度v2,相对距离R1和相对距离R2。理 论上，vl = v2，Rl=R2,但是由于设备使用环境的复杂性等因素，可能造成干扰等因素，造成 测量的VI值与v2值存在偏差，R1与R2也同样存在偏差，如果单一的使用VI或是v2作为目标 的相对速度，R1或是R2作为目标的相对速度，都会造成获取目标相对速度W及距离的不准 确性。如图2,为单目标的(R，V)空间图，从图中可W看出，四条直线确定一个交点，所获得的 相对距离值与相对速度值的准确性，要高于两条直线确定的相对距离值与相对速度值，同 时，即使有一个波段计算得值相对不准确，其他Ξ条直线确定的相对距离值和相对速度值， 也会强过两条直线确定的相对距离值与相对速度值，使得系统具有一定的抗干扰能力W及 鲁棒特性。因此，通过四个波段，可W有效的提高对目标速度W及距离解算的准确度，同时 使系统具有抗干扰的能力W及鲁棒特性；
[0026] (2)由于采用四段波形，可W实现多目标检测功能，并且可W检测出真实目标，去 除虚假目标。
[0027] 由于真实目标的相对速度和相对距离与调频周期T无关，而虚假目标的距离和速 度计算值与调频周期T有关系。所W，对于真实目标来说，在不同周期中，其真实值是一直存 在，而在不同周期虚假值是随周期T变化的。如图3,为多目标的(R，V)空间图。从图2中可W 看出，四个波段会更加准确的获得一个目标的相对距离和相对速度值，从图3中可W看出， 采用四段波形可W实现对多目标的检测，同时可W有效地将真实目标检测出来，去除掉虚 假目标。
[00%]通过如上两条证明，本实施例所设计的波形，可W有效地提高对目标相对距离值 与相对速度值的解算的准确性，同时使得系统具有抗干扰特性W及具有鲁棒特性，同时可 W有效地检测多目标，并且可W有效地获得真实目标，去除掉虚假目标。
[0029] 实施例2:具有与实施例1相同的技术方案，更为具体的是:所述方法还包括步骤: S3.计算得到恒频段的多普勒频率值，由此得到多普勒频率矩阵。
[0030] 实施例3:具有与实施例1或2相同的技术方案，更为具体的是:所述方法还包括步 骤:S4.计算得到银齿波段的差频频率值，由此得到差频频率矩阵。
[0031] 实施例4:具有与实施例1-3任一项相同的技术方案，更为具体的是:还包括步骤: S5.根据得到的多普勒频率值，计算相对速度矩阵。作为技术方案的优选，根据各段计算得 到的多普勒频率值矩阵，计算目标的速度矩阵的具体方法为：计算速度公式为
其中，C为光速，c = 3 X 108，f为中屯、频率f = 24.128GHz。根据第一段 恒频波CW1得到的多普勒频率矩阵FAm = [f dal，f cL·，…f cUi ]，得到其速度矩阵为VAm = [Val，Va2，... Vanl ]，根据第二段恒频波〔胖2得至。的多普勒频率矩阵FCCWI = [ f del，f dc2，... f dcn3 ]， 得到其速