[发明专利]一种用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术

权利要求书

1.一种用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，包括：

S1、设计低功耗反射定位标签，包括由硬币纽扣电池供电的低功率微控制器、无源超低功率射频开关和四元反向平面阵天线阵列；

S2、基于所述低功耗反射定位标签，逆向反射调制自动驾驶车辆毫米波雷达发射的快速脉冲信号，综合使用模板匹配技术与键控特性实现定位标签识别；

S3、利用超分辨率算法精准估计方位角，实现定位标签的位置信息精准估计。

2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S1包括：

S101、利用线性串联馈电贴片阵列构建四元反向平面阵天线阵列，所述四元反向平面阵天线阵列和所述无源超低功率射频开关之间通过传输线相连，所述传输线分为天线到开关两部分，调整天线到开关两部分传输线长度，使天线对应部分的相移与在中心频率上遇到的相移相等；

S102、将四元反向平面阵天线阵列的每条传输线连接到同一无源超低功率射频开关，利用无源超低功率射频开关进行逆向反射信号调制。

3.根据权利要求2所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S2包括：

S201、利用S1构建的低功耗反射定位标签逆向反射调制接收的毫米波射频信号，以及频谱中的通断键控调制特性，实现毫米波射频信号的同步反向调制；

S202、在自动驾驶车辆的环境感知系统中，设计模板匹配技术实现定位标签的同步搜索，对定位标签进行识别。

4.根据权利要求3所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S1中，通过引导信号到产生逆向反射的成对天线，或引导信号到一个负载以打破逆向反射，来调制逆向反射的信号。

5.根据权利要求4所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S101中，所述四元反向平面阵天线阵列的每列包括4个元素的线性串联馈电贴片阵列。

6.根据权利要求5所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S102中，所述无源超低功率射频开关处于开启状态时，入射波通过传输线，导致高回波场朝向信号的方向，当所述无源超低功率射频开关处于关闭状态时，所述传输线都被一个匹配的负载所终止，通过产生接近零的回波信号来破坏逆向性；所述无源超低功率射频开关为低功耗的砷化镓吸收式单极双掷射频开关。

7.根据权利要求6所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S2中，自动驾驶车辆环境感知模块的毫米波雷达会发射多个雷达脉冲信号，每个信号占据整个可用带宽，当雷达视野中存在一个定位标签时，标签的入射信号被调制并向雷达逆向反射，自动驾驶车辆的雷达在其天线阵列上接收到这个信号，并将其与发射信号相乘形成中频信号，对中频信号进行分析，以确定标签的逆反射，并提取定位标签相应的范围和方位角信息。

8.根据权利要求7所述的用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，其特征在于，S201中，对雷达接收线性降频信号和采样频率f_s进行模数转换后，中频输出信号被建模为：

其中，α为信号的振幅，B为雷达信号脉冲的带宽，N是总样本数量，c₀是光速，r是与目标的距离，n为样本序列号；在环境感知目标上有定位标签的情况下，通断键控显示为方波，开关频率为f_switch＝1/T_switch，中频输出信号被建模为：

其中，rect(·)表示矩形函数，n为样本序列号，T_s为采样周期，t₀表示一个随机的时间偏移。