针对固定应用中的对象分类及道路状况估计的极化雷达系统和方法技术方案

用于固定道路应用中的对象分类和道路状况估计的极化雷达系统(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)，用于生成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)，用于处理要被发射的生成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)。信号评估单元(56)被配置为从信号处理电路(38)接收处理的信号，基于接收的处理信号来估计针对一组预定对象参数的值，并在检测到该组对象参数的估计的值与多个预定组对象参数中的一个的匹配时，从多个选择对象类选择一对象类。此外，信号评估单元(56)被配置为提供指示至少一个分类对象(86‑94)的信息。

A Polarization Radar System for Classifying Objects and Estimating Road Conditions in Fixed Applications

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对固定应用中的对象分类及道路状况估计的极化雷达系统和方法
本专利技术涉及一种用于固定道路应用中的对象分类和道路状况估计的极化雷达系统，以及一种通过使用这种极化雷达系统对对象进行分类和估计道路状况的方法，以及一种用于控制该方法的自动执行的软件模块。
技术介绍
在城市地区，已知人行横道区域是当今交通中的潜在危险场所。对于烟雾弥漫的日子或夜间尤其如此，即使安装了路灯，或者由于恶劣的道路条件，例如在遇到黑冰、雪或漏油的情况下。因此，在本领域中已经提出了系统，以便提高人行横道区域的安全性。例如，专利申请EP2141676A1描述了一种具有存在检测器和警告的人行横道。人行横道构成一个独立且可移动的结构元件，据称易于组装和拆卸、维护成本低，配备存在探测器、警告装置、电源系统、蓄电池和电子设备(电路等)。人行横道允许在交叉区域中检测行人、车辆或两者，并且警告驾驶员和行人他们各自在所述交叉路口或其附近的存在。人行横道还被公开为适应每个区域的特定条件，并且被提供有高度调节器、排水系统和针对残疾人的通道，以及用于车辆攻击的单元，其提供更大的道路安全性，降低由于恶劣天气导致的对行人的事故风险，减少声学污染，并为公共道路的使用提供更大的多功能性。它还以全部或部分引入构成本专利技术的不同元件的形式或以例如针对包含所述元件的固定交叉路口的全部或部分遮蔽物的形式用于固定人行横道处。所采用的存在检测器可以形成为压力传感器、电容传感器、导电橡胶、光电传感器、光学传感器或激光传感器。专利US9,460,613B1描述了一种基于视场内的对象移动来对交通路口控制进行行人检测和计数的方法。该方法分析交通检测区域的视野的特征以确定行人区域的位置和大小，并应用用于评估视野中的像素内容的协议以识别各个行人。可以基于检测到的行人事故触发警报。基于车辆和自行车检测区域的位置或者视野内的各种对象的移动来确定步行区域的位置和大小。利用用于行人检测的感兴趣区域的自动行人速度校准是使用视野中的车道和其他交叉点标记来完成的。检测和计数还包括识别交通检测区域的行人区域中的行人的存在、体积、速度和轨迹。通过捕获视野中的数据的传感器来检测对象。所采用的传感器可以形成为摄像机、热像仪、雷达系统、磁力计和声学传感器。专利US6,441,748B1描述了一种使用设置在道路下方的传感器的路面状况监测系统。在路面状态监测系统中，至少一个传感器单元可互换地被提供在设置在路面下方的密封容器中。提供电源以为传感器单元供电，并且提供通信设备以从至少一个传感器单元获得测量和/或监测数据并向至少一个传感器单元提供控制信号，由此要求保护提供了便宜且容易的可维护系统。传感器单元可包括激光雷达传感器、湿度载荷传感器、光学传感器、辐射计传感器、超声波雪深度传感器、温度计、雨量计等。这些传感器用于测量和监测如下的条件：诸如雨的存在或不存在、湿气、干燥、雪、雪深、冰、冰深等。
技术实现思路
专利技术目的期望提供一种用于有效且可靠的对象分类和道路状况估计的系统和方法。因此，本专利技术的一个目的是提供一种系统和方法，该系统和方法能够在固定应用中进行有效和可靠的对象分类和道路状况估计，以生成改进的交通安全性。专利技术概述本文提出的专利技术基于以下认识：极化雷达设备和雷达极化测量的现有方法可以有利地用于对象分类和道路状况估计。雷达极化测量涉及当电磁波在其撞击雷达对象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。在雷达极化测量中，在散射条件下雷达波的极化态通常由包括复杂矩阵的形式描述。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和垂直方向上的复电场。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和垂直方向上的复电场。以这种方式，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。对角矩阵元素通常被称为共极化，非对角元素被称为交叉极化。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。存在不同的相关矩阵形式，并用于雷达极化测量，如琼斯矩阵、S矩阵、MüllerM矩阵和KennaughK矩阵。通过测量散射矩阵或等效物，可以计算针对入射波的任意极化的散射的雷达波的强度和极化。例如，在Wolfgang-MartinBoerner，“BasicConceptsinRadarPolarimetry”，PolSARprov3.0-LectureNotes(http://earth.esa.int/landtraining07/polsar_basic_concepts.pdf处可用)可以找到处理散射矩阵和提取包含在观察到的功率项的测量散射矩阵中的信息的数学方法的概要。由此，本文件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。如果应用于形成道路一部分的人行横道区域，则本专利技术特别有益。还可以想到其他固定道路应用，例如用于位于城市范围之外并且已知是鹿过境点的道路的一部分。在本专利技术的一个方面，该目的通过极化雷达系统实现，该极化雷达系统被配置用于在固定道路应用中的对象分类和道路状况估计。在本申请中使用的短语“被配置为”应特别理解为具体编程、布局、提供或布置。本申请中使用的术语“道路”应特别理解为包括在陆地上铺设的通道，其允许通过步行、骑自行车或任何机动车辆行驶，并且位于城市范围之外或城市环境中(通常也被称为“街道”)。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提供由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被发射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从信号处理电路接收经处理的信号，并基于所接收的经处理的信号来估计一组预定对象参数的值。信号评估单元还被配置为在检测到针对一组对象参数的估计的值与特定的预定一组对象参数的估计的值的匹配时，从多个预定对象类中选择与多个预定组对象参数中的特定预定组对象参数相对应的对象类。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。在本申请中使用的术语“接收的雷达波”应特别理解为根据通过被对象反射或散射而发射的雷达波生成的雷达波。例如，这可以通过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”应特别理解为是针对特定对象的特征的参数，并且由此该参数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、沿视线的速度、范围、到达角度和诸如介电常数的电特性。发射的雷达波被理解为在朝向围绕极化雷达系统的地面的一部分的方向上发射，其中可以预期可能反射或散射发射的雷达波的对象。以这种方式，可以提供用于在固定应用中的对象分类和道路状况估计的雷达系统，其显示低数量的假阴性分类结果和低数量的假阳性分类结果。所提供的指示至少一个分类对象的信息可以有利地用于发出警告以提高安全性。极化雷达系统在形成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固定道路应用中的对象分类和道路状况估计的极化雷达系统(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被发射的生成的雷达波和接收的雷达波，以及‑信号评估单元(56)，其被配置为‑从所述信号处理电路(38)接收处理的信号，‑基于接收的处理的信号来估计针对对象的介电常数的值，‑在检测到介电常数的估计的值与特定的介电常数的匹配时，从多个预定对象类中选择与多个介电常数中的所述特定介电常数相对应的对象类，以及‑提供指示至少一个分类的对象(86‑94)的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 LU 934311.一种用于固定道路应用中的对象分类和道路状况估计的极化雷达系统(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被发射的生成的雷达波和接收的雷达波，以及-信号评估单元(56)，其被配置为-从所述信号处理电路(38)接收处理的信号，-基于接收的处理的信号来估计针对对象的介电常数的值，-在检测到介电常数的估计的值与特定的介电常数的匹配时，从多个预定对象类中选择与多个介电常数中的所述特定介电常数相对应的对象类，以及-提供指示至少一个分类的对象(86-94)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述接收的处理信号来估计针对包括所述对象的介电常数的一组预定对象参数的值，并且在检测到针对所述一组对象参数的估计的值与多个预定组对象参数中的与包括所述对象的介电常数的特定的预定组对象参数的匹配时，从多个预定对象类中选择所述特定的预定组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)发射的调频雷达波，并且包括解调单元(44、46)，其用于对接收的雷达波进行解调。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)，所述微控制器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)具有对所述数字数据存储器单元的数据访问权。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)包括至少一个可布置在道路(66)处的固定发射天线(18、20)，并且其中，所述至少一个雷达接收单元(22)包括至少一个可布置在所述道路(66)处的固定接收天线(28、30)，其中，所述至少一个固定发射天线(18、20)以及所述至少一个固定接收天线(28、30)被配置用于指向所述道路(66)的车道(72)。6.如前述权利要求中任一项所述的极化雷达系统(10)，其中，所述信号评估单元(56)被配置为实时地从多个...

【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