一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向系统及其方法
[0109] 如图4所示，当汽车在转弯过程中，同样要判断汽车是在同一车道还是相邻车道， 路边的广告牌同样可W通过车载雷达接收的角度信息来判断，广告牌的雷达回波具有两个 特点，一是回波较稳定，在相对长的时间内都有角度信息，另一点车载雷达测量得到的广告 牌的角度与车道上的汽车的角度具有较大的差别，可W通过角度信息判断广告牌的存在， 避免虚警的产生。
[0110] 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。
【主权项】
1. 一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向系统，其特征在于：所述系统包括信号处 理模块W及系统融合与决策模块， 所述信号处理模块包括： 用于获取方向盘的转角、油口、刹车值的方向盘控制模块； 用于获取前方障碍物的距离、位置速度的红外成像模块； 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； 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； 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。 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及线路偏离报警提示，并在液晶显示器上进行显示。2. -种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向方法，其特征在于利用权利要求1所述 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： (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； (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. (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； (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； 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。3. 根据权利要求2所述的一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向方法，其特征在于 所述步骤（2)的方法如下： 假设K个窄带目标回波入射到阵元数为M的均匀线阵上，其中M>K，阵列与地面水平 平行，相邻阵元之间的距离为半波长，K个雷达回波从不同方向入射到阵列上，车载雷达线 阵积累N个快拍的输出为： X(t) =A(白）S(t)+N(t)，t= 1，. ..，N 其中X(t) =[Xi(t) ,X2(t) , . . . ,Xm(t)]是MX1 维的阵列输出向重，S(t) =[S1 (t),S2(t)，...，SK(t)]T是KXl信号向量，N(t) = [nl(t)，n2(t)，...，nM(t)]T是MXl维的零均值 方差为02的加性高斯白噪声向量，（?）T，（，）H和分别代表矩阵转置、共辆转置W及 数学期望，A( 0 ) = [a( 01)，a( 02)，...，曰（eK)]为阵列流形矩阵，"(巧了 为第1^个信号的导向矢量，其中￥1^=6邱(-^'2 31(18；[]1(0^/入）； 在存在未知互禪时，车载雷达的接收数据写为： X=CA(白）S+N 矩阵X为MXN维接收数据矩阵，矩阵S为MXN维信号矩阵，矩阵N为MXN维噪声矩 阵，矩阵C为MXM维互禪矩阵，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,。2，…，Cp，0，…，0]，满足O<ICpl<ICp110??<Ci= 1，其中P为互 禪自由度，在阵元间距大于（P-I)d时，互禪影响可忽略不计，互禪矩阵写为：构造一个由潜在导向矢量列向量构成的过完备字典r= [?^)，a巧)，...，《朽)]eC"";;其中 ?(巧为潜在方向的导向矢量；在多快拍情况下，用U表示信号矩阵，当且仅当请=:璋时，矩 阵U的第1行U(l，：）不为零，其中k代表有信号入射的方向，则车载雷达的接收数据可W写为如下形式： X=CWU+N 为了消除互禪的影响，定义一个选择矩阵F= [〇w2p"pIm2p〇WXp]，对于矩阵C和W，有如下关系： FCW=FWG， FC*W=FWG* 式中G=diag[f(Vi)，f(V2)，. ..，f(Vl)]为一对角矩阵，对角线元素由f(Vi)， ' 巧 ， f (V2)，. . .，f (Vl)构成，Vi= exp(-j2 JT d sin(白i)/入），/(巧)'=完气运时蔚：的接收 数据矩阵在矩阵F的作用下可W写为 玄。规=化F松+iW:=.护ST搭￡/ +勝=帝跨￡/ +劳 其中F=尸F ,成二巧V ,并且有FX=X(2p+l加-化，：）；新的协方差矩阵可W表示为哀=E{巧梦说?。护兵H+巧2I泌心，（.）H代表矩阵的共辆转置，其中Ru二EluuH}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W 0而护也为对角矩阵；因此新的协方差矩阵可W写为友=￡{文玄H!=梦及,其 中巧.=G馬是新的信号协方差矩阵。4.根据权利要求2所述的一种基于汽车辅助驾驶系统的多目标测向方法，其特征在于 所述步骤（3)的方法如下： 为了补偿孔径损失，对惡进行向量化操作： .r'=vec(i?)= 5 +cr:vec(I_u_2扩) 其中vec(〇是将矩阵逐列堆成一个列向量，r是由友构建的一个（M-化)2维列向量， 棄是一个（M-化)2维列向量，它由矩阵馬7.1的对角线元素构成；O定义为化Stri-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 歹=@「r*〇r]玄+荘2:例 , 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：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。
【专利摘要】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，系统包括信号处理模块以及系统融合与决策模块，信号处理模块包括方向盘控制模块、红外成像模块、毫米波雷达测向测距测速模块；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、红外图像处理以及显示控制单元、车载液晶显示器、车载嵌入式计算机、声光报警系统；本发明解决了汽车辅助驾驶系统中车载雷达存在的一些问题例如频谱配对、前方车辆位置判断以及在过弯时广告牌和路上车辆的判断等问题。
【IPC分类】B62D15/00, G01S13/93, G01S3/14
【公开号】CN105197108
【申请号】CN201510019351
【发明人】韩光洁, 万良田
【申请人】河海大学常州校区
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年1月14日
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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