[发明专利]汽车毫米波雷达稀疏阵列栅瓣虚假目标识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种汽车毫米波雷达稀疏阵列栅瓣虚假目标识别方法及系统，属于汽车雷达技术领域，用于解决目前汽车雷达采用稀疏阵列而引起的栅瓣虚假目标问题，此方法包括步骤：1)目标检测；2)目标角度估计；3)不同方向目标回波功率排序并归一化；4)构造虚假干扰协方差矩阵；5)计算自适应权值；6)基于自适应权值重新计算空间谱；7)波束输出归一化后进行虚假目标识别。本发明具有规避栅瓣虚假目标、提升角度分辨率等优点。

技术领域

本发明涉及汽车雷达技术领域，具体涉及一种汽车毫米波雷达稀疏阵列栅瓣虚假目标识 别方法、系统、介质及设备。

背景技术

为了减少由于交通事故引起的人员伤亡，利用雷达和摄像头技术提高汽车的主动安全性 能已经成为当今汽车制造业努力的方向。而目前汽车主要靠它的“眼睛”来加以实现，主流 的汽车“眼睛”主要有四类：超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达以及高清摄像头。其中毫 米波雷达指工作在毫米波波段的雷达，采用雷达向周围发射无线电，通过测定和分析反射波 以计算障碍物的距离、方向和大小。对于汽车雷达应用而言，需要将视场内目标进行有效探 测，同时需要准确估计目标的距离、速度和角度信息。

汽车雷达作为辅助驾驶技术以及未来自动驾驶技术的基础之一，具有非常广阔的前景。 它拥有较强的天气适应性，工作稳定可靠，擅长检测运动目标，能显著降低道路事故发生率。 把毫米波雷达安装在汽车上，可以测量从雷达到被测物体之间的距离、角度和相对速度等。 利用毫米波雷达可以实现自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control)，前向防撞报警 (Forward Collision Warning)，盲点检测(Blind Spot Detection)，辅助停车(Parking aid)， 辅助变道(Lane change assistant)，自主巡航控制(ACC)等高级驾驶辅助系统(ADAS)功 能。比较常见的汽车毫米波雷达工作频率在24GHz和77GH附近。24GHz雷达系统主要实现 近距离探测(SRR)，而77GHz系统主要实现远距离的探测(LRR)。

毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达。采用雷达向周围发射无线电，通过测定和分析 反射波以计算障碍物的距离、方向和大小。正如毫米波雷达名字所示，其发射的无线电利用 了波长在1-10mm，频率在30G-300GHz的毫米波。毫米波雷达传输距离远，在传输窗口内大 气衰减和损耗低，穿透性强。汽车毫米波雷达传感器，可以满足车辆对全天气候的适应性的 要求，并且毫米波本身的特性，决定了毫米波雷达传感器器件尺寸小、重量轻等特性。很好 的弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器，在车载应用中所不具备的使用场景。 国内外主流汽车毫米波雷达频段为24GHz(用于短中距离雷达，15-30米)和77GHz(用于长 距离雷达，100-200米)。在汽车主动安全领域，汽车毫米波雷达传感器因为能够全天候工作， 不受光线、雾霾、沙尘暴等恶劣天气的影响，已成为业界公认的主流选择，拥有巨大的市场 需求，因而也是汽车电子厂商当前的主要研发方向。

当采用接收阵列进行信号处理估计目标角度时，角度分辨率指标与阵列的孔径直接相关， 一个大的阵列孔径能够提供更高的角度分辨率。但对于汽车应用，由于安装位置受限，另外 接收阵元增多会显著增加成本，当前采用的一般为接收阵列包含4个阵元或者8个阵元，所 能达到的角度分辨率尚不能够满足实际应用需求。

现在汽车毫米波雷达为了提升角度分辨率，采用稀疏布阵的方式来增大天线接收孔径， 也即相邻的接收阵元之间的间隔大于半波长的情况。但是由于天线阵元之间布阵非半波长， 波束合成会形成波束栅瓣，使得可能出现栅瓣，形成虚假目标。在实际应用中，当某个角度 处存在一个目标时，通过数字波束形成的方法进行角度测量，会出现多个角度估计值，除了 目标真实来波方向，还同时会得到其多个栅瓣的方向估计。对于雷达而言，也即一个目标的 场景会出现估计得到了多个目标的现象，其中一部分即为虚假目标，对于虚假目标如果不进 行识别和剔除，会严重影响后续的处理，使得雷达检测目标场景出现混乱，严重影响辅助驾 驶或自动驾驶。