用于检测和分类车辆内部车辆乘员和其他对象的极化雷达系统和方法技术方案

用于检测和分类位于车辆(66)的内部(68)中的对象(66)的极化雷达系统(10)包括用于发射至少两个不同极化的雷达波的雷达发射器单元(12)，用于接收至少两个不同极化的雷达波的雷达接收单元(22)，用于产生和提供由至少一个雷达发射器单元(12)发射的雷达波的雷达信号生成单元(32)，用于处理所生成的要发送的雷达波和接收的雷达波的信号处理电路(38)，以及信号评估单元(56)。该信号评估单元(56)被配置为从信号处理电路(38)接收经处理的信号，基于接收的经处理的信号来估计一组预定的对象参数的值，并在检测到估计的该组对象参数的值与多组预定的对象参数中的一个匹配时，从多个预定的对象类中选择对象类。

A Polarization Radar System for Detecting and Classifying Vehicle Passengers and Other Objects in Vehicles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测和分类车辆内部车辆乘员和其他对象的极化雷达系统和方法
本专利技术涉及一种用于检测和分类位于车辆内部的对象的极化雷达系统，一种用于通过使用这种极化雷达系统对位于车辆内部的至少一个对象进行分类的方法，以及一种用于控制方法的自动执行的软件模块。
技术介绍
目前广泛使用车辆内部乘员感测技术，例如用于检测留守宠物和/或儿童、生命体征监测、用于安全带提醒(SBR)系统的车辆座位占用检测、或防盗警报。在专利US7,983,817B2中公开了采用基于光学的感测技术的示例，其描述了用于获得关于车辆的车厢中的车辆乘员的信息的布置和方法，其中光源安装在车辆中。结构光，例如由红外光束图案形成的或通过极化来自光源的光线形成的，被投射到车厢中的感兴趣区域中。源自光源并被反射的结构光被在图像传感器处在与结构光投射的位置不同的位置处检测。相对于投射的结构光分析反射光以获得关于感兴趣区域的信息。结构光被设计成看起来好像来自光源(虚拟或实际)，其位于与图像传感器的位置不同的位置。分类被描述为由使用模式识别算法的神经网络执行，并且因此基于车辆乘员的3D轮廓。分类被描述为在环境光条件下更加困难，因为背景被阳光照射，并且有时明亮的阳光将锐利的阴影投射到座位上，这在用于模式识别的特征向量中产生模式。专利申请公开US2012/0232749A1描述了一种用于提供儿童在汽车座位中的远程通知的系统。该系统包括放置在车辆中的儿童检测器，例如压力传感器，儿童检测器检测车辆中儿童的存在；运动传感器，运动传感器检测到车辆在运动中；计算机处理器，其获得儿童检测器和运动传感器的输出，并在车辆不运动时确定儿童是否在车辆中；以及用于将处理器的确定发送到接收器的通信设备，接收器向用户显示确定的结果。每个座位都需要一个儿童检测器。国际申请WO2015/140333A1描述了一种用于确定无人看管儿童是否存在于机动车内的方法和系统。该方法使用雷达传感器系统，其包括发射器，以及至少一个传感器和处理电路。该方法包括：用辐射照射车辆内的至少一个可占据位置，该辐射表现出多个频率；从发射的辐射导致的反射的辐射产生雷达传感器信号，多个雷达传感器信号对应于不同的频率；操作处理电路，用于基于雷达传感器信号产生第一指标值，第一指标值指示与可占用位置相关联的运动程度；确定第一指标值是否满足第一预定标准；若第一指标值满足第一预定标准，则基于雷达传感器信号产生第二指标值，第二指标值指示雷达传感器信号内的重复模式程度；并且如果第二指标值满足第二预定标准，则确定机动车内存在无人看管的儿童。
技术实现思路
雷达极化测定涉及当电磁波在其撞击雷达目标或散射表面之后被重新极化并且被反射时，测量雷达频率电磁波的极化状态。在雷达极化侧定中，雷达波在散射条件下的极化状态通常由包括复矩阵的形式描述。形式上，入射雷达波可以由双分量矢量描述，其中矢量分量分别表示水平方向的复电场和垂直方向的复电场反射或散射的雷达波可以由另一个双分量矢量描述，其中矢量分量表示水平方向的复电场和垂直方向的复电场在这种形式中，每个散射对象被认为是极化变换器，并且从发射波矢量到接收波矢量的变换可以被描述为将称为散射矩阵的矩阵应用于表示入射雷达波的矢量。对角矩阵元素通常称为同极化，非对角元素称为交叉极化。该矩阵包含有关散射过程和散射体本身的所有信息。散射矩阵或等效矩阵的元素，例如已知的协方差矩阵和相干矩阵，是可观察的幂项。不同的相关矩阵形式存在并用于雷达极化测定，例如Jones矩阵、S矩阵、MüllerM矩阵和KennaughK矩阵。通过测量散射矩阵或等效物，可以计算入射波的任意极化的散射雷达波的强度和极化。例如，在Wolfgang-MartinBoerner，“BasicConceptsinRadarPolarimetry”，PolSARprov3.0-LectureNotes(可从http://earth.esa.int/landtraining07/polsar_basic_concepts.pdf获取)中可以找到处理散射矩阵和提取包含在观察到的幂项的测量散射矩阵中的信息的数学方法的概要。本文档的全部内容通过引用并入本文，对于允许以引用方式并入的管辖区域具有效力。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供一种雷达系统，该雷达系统能够可靠且有效地检测和分类位于车辆内部的对象(人类、动物、无生命对象)，对车辆内部任何所谓对象存在产生少量假阳性或者假阴性分类。专利技术概述在本专利技术的一个方面，该目的通过一种极化雷达系统来实现，该雷达系统被配置用于检测和分类位于车辆内部的对象。在本申请中使用的短语“被配置为”应特别理解为被具体编程、布局、提供或布置。在本申请中使用的术语“车辆”应特别理解为包括乘用车、卡车和公共汽车。极化雷达系统包括至少一个雷达发射器单元、至少一个雷达接收单元、雷达信号生成单元、信号处理电路和信号评估单元。所述至少一个雷达发射器单元被配置用于发射至少两个不同极化的雷达波。至少一个雷达接收单元被配置用于接收至少两个不同极化的雷达波。雷达信号生成单元被配置为生成并且提供要由所述至少一个雷达发射器单元发射的雷达波。信号处理电路被配置用于处理要发送的所生成的雷达波和所接收的雷达波。信号评估单元被配置为接收来自所述信号处理电路的经处理的信号并且例如根据从所接收的经处理的信号得到的雷达功率的同极化比率来估计对象的介电常数的值，或者基于所接收的经处理的信号来估计一组预定的对象参数的值，包括对象的介电常数。信号评估单元还被配置为在检测到估计的介电常数的值与多个介电常数中的特定介电常数匹配时，从多个预定的对象类别中选择与所述特定介电常数相对应的对象类，或者在检测到估计的一组对象参数的值与多组预定的对象参数中的特定的一组预定的对象参数(包括对象的介电常数)匹配时，从多个预定的对象类中选择对应于所述特定的一组预定的对象参数的对象类。此外，信号评估单元被配置为提供指示至少一个分类对象的信息。本申请中使用的术语“接收的雷达波”应特别理解为通过由位于车辆内部的对象反射或散射而从发射雷达波产生的雷达波。例如，这可以通过在车辆内部的至少一个雷达发射器单元和至少一个雷达接收单元的适当布置来确保。在本申请中使用的术语“对象参数”应特别理解为作为特定对象的特征的参数，并且由此可用于将特定对象与其他对象区分开。对象参数的示例包括但不限于尺寸、距离、相对于车辆内部的位置、至少两个对象之间的相互位置、相对速度、生命体征(呼吸、心率等)，以及诸如例如介电常数的电性质。发射的雷达波被理解为被传输以至少部分地覆盖车辆的内部，其中预期有所考虑的对象。以这种方式，可以提供用于机动车应用的雷达系统，其具有低数量的假阴性分类结果和低数量的假阳性分类结果。指示至少一个分类对象的信息可以被提供给车辆的电子控制和/或呼叫中心和/或中央应急中心和/或远程电信单元，例如智能手机，其中在本申请中使用的术语“远程电信单元”应特别包括位于车辆内部之外的任何电信单元。分类信息的提供可以取决于一个或多个预定条件的实现。分类可以包括一组类，其包括但不限于“儿童”、“成人”、“宠物”和“无生命对象”。优选地，一组预定的对象参数包括该组对象参数的每个参数的预定范围。在本申请中使用的术语“匹配”应特别理解为使得对于该组对象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对位于车辆(66)的内部(68)中的对象(78、80、82、84)进行检测和分类的极化雷达系统(10)，所述雷达系统(10)包括：‑至少一个雷达发射器单元(12)，其被配置用于发射至少两个不同极化的雷达波，‑至少一个雷达接收单元(22)，其被配置用于接收至少两个不同极化的雷达波，‑雷达信号生成单元(32)，其被配置为生成并且提供要由所述至少一个雷达发射器单元(12)发射的雷达波，‑信号处理电路(38)，其被配置用于处理要发射的所生成的雷达波和所接收的雷达波，以及‑信号评估单元(56)，其被配置为：‑接收来自所述信号处理电路(38)的经处理的信号，‑基于所接收的经处理的信号来估计对象的介电常数的值，‑在检测到估计的介电常数的值与多个介电常数中的特定介电常数匹配时，从多个预定的对象类中选择与所述特定介电常数相对应的对象类，以及‑提供指示至少一个已分类的对象的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.25 LU 933241.一种用于对位于车辆(66)的内部(68)中的对象(78、80、82、84)进行检测和分类的极化雷达系统(10)，所述雷达系统(10)包括：-至少一个雷达发射器单元(12)，其被配置用于发射至少两个不同极化的雷达波，-至少一个雷达接收单元(22)，其被配置用于接收至少两个不同极化的雷达波，-雷达信号生成单元(32)，其被配置为生成并且提供要由所述至少一个雷达发射器单元(12)发射的雷达波，-信号处理电路(38)，其被配置用于处理要发射的所生成的雷达波和所接收的雷达波，以及-信号评估单元(56)，其被配置为：-接收来自所述信号处理电路(38)的经处理的信号，-基于所接收的经处理的信号来估计对象的介电常数的值，-在检测到估计的介电常数的值与多个介电常数中的特定介电常数匹配时，从多个预定的对象类中选择与所述特定介电常数相对应的对象类，以及-提供指示至少一个已分类的对象的信息。2.如权利要求1所述的极化雷达系统(10)，其中，所述信号评估单元被配置为基于所接收的经处理的信号来估计包括所述对象的介电常数的一组预定的对象参数的值，并且在检测到估计的所述一组对象参数的值与多组预定的对象参数中的包括所述对象的介电常数的特定的一组预定的对象参数匹配时，从多个预定的对象分类中选择与所述特定的一组预定的对象参数相对应的对象类。3.如权利要求1或2所述的极化雷达系统(10)，还包括调制单元(40、42)，其用于生成要由所述至少一个雷达发射器单元(12)发射的频率调制的雷达波，并且包括解调单元(44、46)，其用于解调所接收的雷达波。4.如权利要求1或2或3所述的极化雷达系统(10)，其中，所述信号评估单元(56)包括微控制器(58)，其具有至少一个处理器单元(60)和至少一个数字数据存储器单元(62)，所述处理器单元(60)具有对所述至少一个数字数据存储器单元(62)的数据访问权限。5.如前述权利要求中任一项所述的极化雷达系统(10)，其中，所述至少一个雷达发射器单元(12)包括至少一个发射天线(18、20)，所述至少一个发射天线(18、20)能够布置在所述车辆(66)的内部(68)中，并且其中，所述至少一个雷达接收单元(22)包括至少一个接收天线(28、30)，所述至少一个接收天线(28、30)能够布置在所述车辆(66)的内部(68)中。6.如前述权利要求中任一项所述的极化雷达系统(10)，其中，所述信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·本卡德拉，O·戈麦斯，J·兰德韦尔，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU