[发明专利]车载毫米波雷达系统多目标检测方法

说明书

一种车载毫米波雷达系统多目标检测方法，属于车载雷达领域，用于解决车载毫米波雷达多目标检测存在的目标检测不准确以及目标漏检的问题，技术要点是：发射周期性的FMCW与CW的组合波形；接收回波信号，并对接收到的回波信号进行快速傅里叶变换；使用频率聚类算法，求得CW波形回波信号的多普勒频率矩阵，并计算出相对速度矩阵；在FMCW上下扫频中也使用频率凝聚算法，获得上下扫频的频率值，并解算出目标的速度矩阵和距离矩阵。效果是：车载毫米波雷达多目标检测存在的目标检测更准确。

技术领域

本发明属于车载雷达领域，尤其涉及一种车载毫米波雷达系统目标检测方法。

背景技术

随着智能交通系统研究的不断发展，汽车巡航控制和防撞雷达控制等领域需要越来越多的雷达传感器，雷达传感器必将在汽车安全与舒适驾驶中发挥更重要的作用。相对于一般雷达，线性调频连续波(LFMCW)雷达具有大时带积，因而，在理论上具有很高的速度分辨率与距离分辨率，此外，其具有结构简单、体积小、质量轻的优点，特别适用于雷达成像、目标特征研究等领域，但是，由于LFMCW雷达进行运动目标检测时，距离速度耦合问题是的测量目标精度降低，采用单周期的对称三角波信号，可以实现距离速度去耦合，但是在多目标运动场景中，上下扫频目标的准确配对，决定了该雷达对速度与距离的测量精度，也是目前存在的主要难点。多方研究和实验结果表明，毫米波雷达探测系统在实际应用中，存在的最大问题就是多目标判决中产生虚假目标的问题。这些问题的根源除了电磁干扰，周围环境的影响外，主要是因为传统波形体制雷达系统本身的多目标检测能力欠缺，而频繁的虚假警报是实际应用中所不能接受的。

目前主要解决多目标识别的方法有：

(1)根据最大相似性进行频谱匹配。该方法主要是根据同一目标产生的回波频率的幅度在正/负调制段总是具有最大的相似性，可以在正/负调制段分别得到的差频信号中找到同一个目标产生的谱线。这种方法可以是通过计算差频辐度谱的面积，根据相同目标产生的差频幅度谱的面积总是相近的来进行频谱匹配。但是该方法存在问题是，原本应该峰值A和峰值D匹配，峰值B和峰值C匹配，但却进行了错误的匹配，可是却无法检测出该匹配是错误的匹配，如果在该错误匹配下计算距离和相对速度，则不能算出原本应该的结果，特别是相对速度的错误，对车辆的速度的控制等影响很大，因此该方法的可靠性存在很大的问题。

(2)采用对称发射波。在提高系统响应特性方面，日本专家IvhsahimAkasu首次提出了对称发射波形，达到了提高系统响应特性的目的。这个波形中，发射波形采用正、负调频段对称同步发射的形式，在一个调制时间丁内就可以同时形成反映目标距离和相对速度信息的差频信号，相对于原来的三角调制波形，相当于将测时间压缩了一半，因此它更能适应多目标判决的扫描过程，能够提高系统的响应特性。从分辨率分析中发现这个系统在保持原有距离分辨率、速度分辨率不变的前提下，将测量周期压缩一半，提高了系统的响应特性，但是这个波形仍然不能解决多目标检测中误检引起的虚警问题。

(3)采用多频率步进连续波信号进行频谱匹配。在一个调制周期内编码步进调频连续波信号的频率随时间变化。信号的一个周期是一个三角波，该三角波并非线性，而是采用N个子脉冲构成一个三角波周期。由于调颇步进连续波系统与调频连续波系统在满足一定的等价条件时具有等价关系。使得适用于两个系统之一的方法可以推广到另外一个系统。所以在多频率步进连续波信号中应用逐次逼近法进行频谱匹配同样适用于调频连续波系统。

(4)通过选取适当的发射波形也可以达到频谱匹配的目的。采用变周期的三角波是该方法的一个典型应用。该方法是利用实目标的距离和速度与调频周期无关，而虚假目标的距离和速度计算值与调频周期有关系的特性，找出真实目标的速度与距离。但是该方法存在计算量大，牺牲了系统的实时性。

发明内容

为了解决现有技术中，车载毫米波雷达多目标检测存在的目标检测不准确以及目标漏检的问题，提出了本发明的解决方案，使得对于多目标的检测更加准确，实时性更高，对于工程实现以及应用具有很好的价值。