[发明专利]利用雷达数据融合估计目标仰角的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碰撞避免(collision avoidance)与目标识别系统和方 法。

背景技术

常规的碰撞避免和目标识别系统一般采用雷达技术，因为雷达仍然 提供了一种更加易于实现和可更加高效操作的检测手段。短程雷达 (SRR)和远程雷达(LRR)在诸如汽车安全系统之类的许多产业中获得 了广泛的应用，并且通常用于重叠配置中。在这些系统中，一个或多个 横向扫描传感器被定向并且配置成对周围环境执行单维扫描，以便检测 可操作范围(operable range)内的地表物体。在其中检测物体的一些 配置中，评估一定时段内雷达返回信号强度的变化趋势，以便确定目标 (即被检测物体)正在接近还是正在离开。

常规雷达系统中的一个主要困扰是它们通常产生大量的虚警(即与 不是真正威胁的物体即将发生碰撞的警告)。这种困扰特别是因为所述 雷达系统不能区分位于不同仰角的物体而持续存在。例如，在汽车安全 应用中，路障的虚警通常由诸如高架标志和天桥之类的高仰角 (hyper-elevated)物体造成，因为SRR和LRR传感器两者都不能确定 目标的仰角。由于标志和天桥一般沿着州际高速公路或者其他干道大量 存在，因而由此产生的虚警数量会给司机带来很大的烦扰。类似地，诸 如坑洞和铁轨之类的许多低仰角(hypo-elevated)或低位置 (low-lying)特征也产生虚警。

在需要诸如目标的高度、幅度(amplitude)或仰角之类的三维信息 的情况下，碰撞避免系统结合了立体视觉、二维扫描激光雷达、二维扫 描雷达或者使用单脉冲、多波束、相控阵列或数字波束技术的具有方位 和仰角分辨率的雷达。然而，所有这些选项使得实现和操作成本高昂， 并且有些选项具有基于环境的性能限制。

因此，本领域中仍然需要能够有效估计目标仰角以便减少由高仰角 和低仰角物体产生的虚警数量的碰撞避免和目标识别系统。

发明内容

响应于这些和其他困扰，本发明提供了一种改进的碰撞避免和目标 识别系统，其利用单维扫描雷达技术和数据融合来估计目标的仰角尺寸 (elevation dimension)和/或模式。本发明适用于与各种要求物体检测 能力(例如自动制动、全速范围自适应行驶控制、智能恐慌刹车辅助、 预防碰撞等)的安全系统一起使用。对公众特别有益的是，本发明可用 于减少由诸如天桥的高仰角物体和诸如铁轨的低仰角设施造成的虚警 数量。

本发明的第一方面涉及用于利用常规的单维雷达技术估计至少一个 目标的仰角的系统。该系统包括第一雷达传感器，该第一雷达传感器具 有第一可操作范围和第一波束倾角，并且被配置成基于该第一传感器和 所述至少一个目标的每一个之间的相对距离、所述可操作范围和所述倾 角来产生第一返回信号。还包括第二雷达传感器，该第二雷达传感器具 有不同于所述第一范围的第二可操作范围以及不同于所述第一倾角的 第二波束倾角。该第二传感器被配置成基于该第二传感器和所述至少一 个目标的每一个之间的相对距离、所述可操作范围和所述倾角来产生第 二返回信号。最后，提供了通信地耦合到所述第一和第二传感器并且被 配置成基于所述第一和第二返回信号确定相对信号值的数字融合处理 器，以自主地执行本发明的预期功能。该处理器进一步被配置成基于所 述相对信号值来估计所述至少一个目标的所述每一个的仰角。

本发明的第二方面涉及一种利用单维扫描雷达技术和数据融合来估 计至少一个目标的仰角的方法。首先，从第一操作高度朝着目标引出 (direct)具有第一倾角和第一范围的短程雷达波束。从第二操作高度 朝着所述目标引出具有小于所述第一倾角的第二倾角以及长于所述第 一范围的第二范围的较远程(longer range)雷达波束。当该目标位于 所述第一和第二范围之内时，接收来自所述短程和较远程波束的返回信 号。对基于所述波束倾角的目标仰角信息进行融合以确定相对返回信号 值或者组合模式。最后，将该相对返回信号值或者组合模式与多个预定 的目标仰角识别类别进行比较，以便确定匹配类别。

当确定了真正的路中(in-path)目标时，所产生的优选输出是警告 或者自动响应的发布。本发明的其他方面包括添加用于使得能够进行物 体跟踪和趋势分析的记忆存储设备、通信地耦合到处理器并被配置为确 定操作角度的倾角计，以及进一步被配置成确定总的相对返回信号值的 处理器。