一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向系统及其方法
[0032] X=CWU+N
[0033] 为了消除互禪的影响，定义一个选择矩阵F= [0w2p"pIm2p0W2p>xp]，对于矩阵C 和W，有如下关系；
[0034] FCW=FWG，
[0035] FC*W=FWG*
[003引式中G=diag[f(Vi)，f(V2)，. ..，f(Vl)]为一对角矩阵，对角线元素由f(Vi)， P , f(>2)，. ..，f(Vl)构成，Vi=exp(-j2JTdsin(目i)/A)，/(v;)=SCfVf驻时新的接收 :P，=-P 数据矩阵在矩阵F的作用下可W写为 [0037] 又=FX=FC掌V+EN=FWGV*mi二巧GV+ 巧[00測其中r=仍P,成=FiV,并且有FX=X蚀+1加-化，：）；新的协方差矩阵可W表 示为哀二E{盈二户G取,沪梦《+灯:Iw-却，（.)H代表矩阵的共辆转置，其中Ru=E扣IJH}为 矩阵U的协方差矩阵，Im2p是（M-2p)X(M-2p)维单位阵；因为矩阵R。和G为对角矩阵，所WGRuGH也为对角矩阵捆此新的协方差矩阵可W写为友=E{文梦馬+ ,其 中巧^ 67?,. .G11是新的信号协方差矩阵。
[0039] 上述步骤（3)的方法如下：
[0040] 为了补偿孔径损失，对哀进行向量化操作：
[0041] f=V说(哀)=[梦*包F]亥+巧]vec片"-心,)
[0042] 其中vec( ?)是将矩阵逐列堆成一个列向量，r是由衣构建的一个（M-化)2维列向 量，友是一个（M-化)2维列向量，它由矩阵的对角线元素构成；O定义为化atri-Rao(KR) 积，最后对r进行非自适应线性投影测量，可W得到下式
[0043] 歹= @「r*orl玄+灯2波I
[0044] 其中O是PX(M-化)2维随机高斯矩阵，原来对两个参数联合优化的问题转化为 如下问题：
[0045]
[0046] 上述问题转化成一个标准的利用压缩感知重构信号的问题，利用现有的正交匹配 追踪算法对其进行精确重构，最后得到高精度的目标角度估计。
[0047] 本发明在汽车的四周摆放天线阵列，为了方便处理阵列通常设置为均匀线阵，与 地面平行摆放。然而由于车载雷达频率一般频率较高，通常在24GHz，天线之间距离较近，天 线之间的互禪作用不可忽略，所W本发明利用互禪矩阵特有的结构，通过设置辅助阵元来 消除互禪作用的影响，然后利用目标在空域的稀疏性，通过压缩感知理论对多个目标进行 同时测向，从而为汽车辅助驾驶系统提供有用信息。
【附图说明】
[0048] 图1为汽车辅助安全驾驶系统示意图。
[0049] 图2为调频连续波雷达波形示意图，解释频谱配对问题；
[0050] 图3为车载雷达探测的视角示意图，主要为对相邻和前方车道车辆的探测；
[0051] 图4为汽车转弯示意图，利用车载雷达对路边广告牌进行判断。
【具体实施方式】
[0052] 如图1所示，本发明提供了一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向系统，所述 系统包括信号处理模块W及系统融合与决策模块，
[0053] 所述信号处理模块包括：
[0054] 用于获取方向盘的转角、油口、刹车值的方向盘控制模块；
[00巧]用于获取前方障碍物的距离、位置速度的红外成像模块；
[0056] 用于获取前方车辆、护栏、广告牌等障碍物的距离、位置速度的毫米波雷达测向测 距测速模块；
[0057] 所述系统融合与决策模块包括总线控制器及驱动器一、总线控制器及驱动器二、 红外图像处理W及显示控制单元、车载液晶显示器、车载嵌入式计算机、声光报警系统；
[0058] 所述信号处理模块将采集到的数据通过方向盘控制模块、红外成像模块和毫米波 雷达测向测距测速模块进行处理，获得汽车在运动状态下的各种参数信息，所述信号处理 模块得到的参数信息通过信息融合与决策模块进行红外数据和雷达数据之间的融合，所述 信号处理模块处理后的信息通过总线控制器及驱动器一将处理后的参数送到红外图像处 理W及显示控制单元，通过对传送的参数进行进一步处理与融合，将车辆的位置信息W及 其周围环境情况显示到车载液晶显示器上，另一路参数通过总线控制器及驱动器二传送到 一个小型嵌入式计算机中，通过对数据进行分析，计算机控制声光报警系统给出，追尾报 警、侧翻报警W及线路偏离报警的提示，并在液晶显示器上进行显示。
[0059] -种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向方法，利用上述的系统，通过毫米波雷 达测向测距测速模块对雷达回波方向进行精确重构，其方法的步骤如下：
[0060] (1)、毫米波雷达测向模块中的均匀线阵安装在汽车前端和汽车周围；
[0061] (2)、利用辅助阵元构造互禪矩阵来消除互禪影响，利用雷达回波在空域的稀疏特 性，对整个空间进行离散化网格处理；
[0062] (3)、为了补偿孔径损失，对接收数据的协方差矩阵进行向量化处理形成新的协方 差向量；
[0063](4)、通过对新的协方差向量进行非自适应线性投影测量得到最终的测量向量；
[0064] 巧）、通过正交匹配追踪等算法对雷达回波方向进行精确重构。
[0065] 具体方法如下；
[0066] 假设K个窄带目标回波入射到阵元数为M(M > K)的均匀线阵上，相邻阵元之间 的距离为半波长。K个信号从从不同方向入射到阵列上，运时线阵积累N个快拍的输出为 X(t) = A(目）S(t)+N(t)，t = 1，. . .，N，其中X(t) = [Xi (t)，X2(t)，. . .，XM(t) ]T是MX 1 维的阵列输出向量，S(t) = [Sl(t)，S2(t)，...，SK(t)]T是KXl信号向量，N(t) = [nl(t)， n2(t)，...，nM(t)r是MXl维的零均值方差为O 2的加性高斯白噪声向量。嘴 E{，}分别代表矩阵转置、共辆转置化及数学期望。A(0) = [a(0i)，a(0 2)，...，a(0K)] 为阵列流形矩阵，a的了为第k个信号的导向矢量，其中Vk= expHSnd sin(白k) / 入）。
[0067] 不考虑互禪时的阵列接收数据的协方差矩阵为R=E找(t)XH(t)} =A(0) R,AH( 0 )+O2Im,其中Rs= E怯(t)SH(t)}为信号协方差矩阵，Im为MXM维单位矩阵。考虑互 禪影响时，阵列接收数据的协方差矩阵为Rmc=CA( 0 )RsAH( 0 )CVO2i，运里矩阵C为MXM 维互禪矩阵。一般来说，阵元之间互禪系数大小与阵元之间的距离成反比，根据互易原则， 互禪矩阵是一个带状对称拓普利兹矩阵，其第一行为C= [Cl,C2,…，Cp,0,…，0]，满足0 <lcpl<lcpil<w<ci= 1，其中P为互禪自由度，在阵元间距大于（p-l)d时，互禪影响 可忽略不计，互禪矩阵一般可W写为：
[0068]
[0069]对包含互禪的协方差矩阵Rmc进行特征分解，可W写为Rmc=UsE sU>U"E。叫，其 中Us和UW分别信号子空间和噪声子空间，对应K个大特征值和M-K个小特征值。然而在实 际应用中，采样数据是有限的，阵列协方差矩阵可W用：
来近似估计， 其中N为快拍数。可W通过对哀进行特征分解来得到对应估计的信号子空间&和噪声子 空间。假设互禪系数是先验已知的，并且spanICa( 01)，Ca(
文档序号 :
【 9444906 】
技术研发人员：韩光洁,万良田
技术所有人：河海大学常州校区
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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