[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

说明书

本发明涉及一种用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，包括：设计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；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。本发明的有益效果是：本发明设计的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，以实现向平面保持较大的波束宽度，同时补偿正交平面的波束宽度，以增加整个天线的增益；并在频域中进行标签检测和定位以实现定位标签调制的时间不变特征，以解决标签的调控时间对雷达未知的问题。

技术领域

本发明涉及自动驾驶环境感知定位领域，更确切地说，它涉及一种用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术。

背景技术

实现车辆自动驾驶的核心技术在于车辆具备环境感知定位能力，即在较远距离内快速、准确地定位车道、路标和其他路边基础设施的能力。已有自动驾驶环境感知技术主要依赖于视觉传感系统(如照相机、激光雷达)，或在道路中设置的视觉感知基础设施，环境感知能力很容易受到灰尘或碎片等障碍物以及雨雾等天气事件的影响。为此，基于无线射频定位的环境感知技术由于能较好的适应障碍物和恶劣天气，成为自动驾驶场景车辆环境感知的有效解决方案。然而，目前基于无线射频的环境感知解决方案在设备功耗和定位范围之间难以均衡。在工业界中的一些解决方案，如GPS、WiFi和UWB技术都是高功率的，因此需要经常更换路边环境感知基础设施的电池；其他基于射频后向散射的解决方案，如RFID感知系统是超低功率的，但其定位范围仅限于5-10米左右。已有技术提出利用背向散射的环境感知技术试图改善这些标签的感知定位范围，但它往往需要跳频或延长测量时间，不适合自动驾驶场景中的低延迟要求。

毫米波频段提供了大面积的连续带宽可以以较高的数据速率进行探索，不需要进行跳频设计，有望为自动驾驶环境感知提供有效解决方案。此外，基于毫米波的碰撞雷达已经成为全球汽车的主力，便于汽车制造商采用。然而，毫米波的主要缺陷是存在非常高的自由空间路径损耗，目前的毫米波碰撞雷达仅仅依靠目标的大面积表面(如车辆大小的物体)来探测和定位远距离的目标。然而，自然驾驶场景的环境感知定位系统需要低功耗的情况下实现高精度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种用于自动驾驶环境感知的低功耗高精度定位技术，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。