基于微动特性的车载目标识别系统及其识别方法技术方案

本发明专利技术属于车辆目标识别技术领域，特别涉及基于微动特性的车载目标识别系统及其识别方法。该基于微动特性的车载目标识别系统包括：安装在车辆前方的信号发射模块、安装在车辆前方的信号接收模块、设置在车辆上的模数转换器、设置在车辆上的数字信号处理器、以及安装在车辆操控台上的显示器；所述模数转换器的输入端电连接所述信号接收模块的输出端，输出端电连接所述数字信号处理器的输入端；所述数字信号处理器的输出端电连接显示器。

【技术实现步骤摘要】
基于微动特性的车载目标识别系统及其识别方法
本专利技术属于车辆目标识别
，特别涉及基于微动特性的车载目标识别系统及其识别方法，可用于识别行车环境中的车辆和行人。
技术介绍
交通安全主动探测系统可以有效避免驾驶员疏忽、异常天气以及夜间行驶等因素导致的交通安全问题。车载探测系统获取目标信息，利用探测结果可以提前发现危险目标并进行报警，同时使驾驶人员有充分的反应时间尽量避免事故发生。现有车载探测系统通常选用毫米波雷达。毫米波雷达首先发射调频连续波信号，然后通过接收的回波提取目标的距离和速度信息。驾驶人员需要对行车环境和目标信息有更好的判断，因此，需要有效识别不同的目标。目前，目标识别分为基于结构特征的目标识别和基于高分辨距离像的目标识别。基于结构特征的目标识别方法主要是利用目标自身的结构特性，如长度、宽度和厚度等具有明显几何特性的特征。基于高分辨距离像的目标识别方法主要利用目标回波特性的距离像。上述方法主要适用于脉冲体制雷达，对车辆和行人识别率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出基于微动特性的车载目标识别系统及其识别方法。本专利技术适用于车载系统，可以向驾驶人员提供更详细的行车环境和目标信息，可以有效地识别行车环境中的车辆和行人。本专利技术的思路是：微多普勒频率是目标或者目标上微运动部件运动形式在雷达目标回波中的体现。因此，对雷达目标回波中的微多普勒信息进行分析处理，能够得到目标或者目标上微运动部件运动形式的相关信息。由于不同类型的目标决定了其微运动形式的差异，对微多普勒信号的时频分析便有助于提取关于目标类别的信息，从而实现目标类别的判断。本专利技术通过微多普勒时频分析，获取特征频率有效地识别车辆和行人。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：基于微动特性的车载目标识别系统，其特征在于，包括：安装在车辆前方的信号发射模块、安装在车辆前方的信号接收模块、设置在车辆上的模数转换器、设置在车辆上的数字信号处理器、以及安装在车辆操控台上的显示器；所述模数转换器的输入端电连接所述信号接收模块的输出端，输出端电连接所述数字信号处理器的输入端；所述数字信号处理器的输出端电连接显示器。该技术方案的特点和进一步改进在于：所述基于微动特性的车载目标识别系统，还包括用于产生周期性的三角波的三角波发生器，所述信号发射模块包括发射天线、载波信号源和混频器；所述混频器的两个输入端对应电连接三角波发生器和载波信号源；所述信号接收模块包括接收天线、信号分配器、90度移相器、第一变频器、第二变频器；所述信号分配器的输入端电连接接收天线，所述信号分配器的两个输出端对应电连接第一变频器的第一输入端和第二变频器的第一输入端，所述混频器的输出端分别电连接发射天线、第一变频器的第二输入端、以及90度移相器的输入端，所述90度移相器的输出端电连接第二变频器的第二输入端，所述模数转换器的输入端分别电连接第一变频器的输出端和第二变频器的输出端。在第一变频器和模数转换器之间依次串接有第一抗泄露滤波器和第一低通滤波器，在第二变频器和模数转换器之间依次串接有第二抗泄露滤波器和第二低通滤波器；所述第一变频器的输出端电连接第一抗泄露滤波器的输入端，所述第二变频器的输出端电连接第二抗泄露滤波器的输入端；所述第一抗泄露滤波器的输出端电连接第一低通滤波器的输入端，所述第二抗泄露滤波器的输出端电连接第二低通滤波器的输入端；所述模数转换器的输入端分别电连接第一低通滤波器的输出端和第二低通滤波器的输出端。技术方案二：基于微动特性的目标识别方法，基于上述基于微动特性的车载目标识别系统，其特征在于，包括以下步骤：S1：信号发射模块向车辆前方发射射频信号，并将射频信号传输至信号接收模块；S2：所述信号接收模块接收回波信号，然后，根据射频信号和回波信号，生成相互正交的I通道差频模拟信号和Q通道差频模拟信号；S3：所述模数转换器分别对I通道差频模拟信号和Q通道差频模拟信号进行模数转换，将模数转换得出的I通道差频数字信号和Q通道差频数字信号发送至数字信号处理器；S4：所述数字信号处理器将I通道差频数字信号和Q通道差频数字信号合并为回波基频信号；通过对所述回波基频信号进行恒虚警检测，来判断对应时刻是否出现目标；所述目标为车辆或行人；S5：对应时刻有目标出现时，所述数字信号处理器得出对应目标的速度；然后根据对应目标的速度，得出对应目标的类别。该技术方案的特点和进一步改进在于：所述基于微动特性的车载目标识别系统还包括用于产生周期性的三角波的三角波发生器，所述信号发射模块包括发射天线、载波信号源和混频器；所述混频器的两个输入端对应电连接三角波发生器和载波信号源；所述信号接收模块包括接收天线、信号分配器、90度移相器、第一变频器、第二变频器；所述信号分配器的输入端电连接接收天线，所述信号分配器的两个输出端对应电连接第一变频器的第一输入端和第二变频器的第一输入端，所述混频器的输出端分别电连接发射天线、第一变频器的第二输入端、以及90度移相器的输入端，所述90度移相器的输出端电连接第二变频器的第二输入端；所述模数转换器的输入端分别电连接第一变频器的输出端和第二变频器的输出端；在步骤S1中，所述三角波发生器产生周期性的三角波，根据三角波产生周期性的线性调频连续波，所述线性调频连续波的周期为所述三角波的周期，所述三角波的幅度用于控制线性调频连续波的频率；然后，将线性调频连续波传输至所述混频器；所述载波信号源生成载波信号，并将所述载波信号传输至所述混频器；所述混频器对线性调频连续波和载波信号进行混频，得到射频信号，然后将射频信号分别发送至发射天线、第一变频器、以及90度移相器；所述发射天线向车辆前方发射所述射频信号。在步骤S2中，所述接收天线接收回波信号，并将回波信号分别发送至第一变频器和第二变频器，所述90度移相器对所述射频信号进行90度移相处理，将移相处理后信号发送至第二变频器；所述第一变频器对所述回波信号和所述射频信号进行混频处理，得出I通道差频模拟信号；所述第二变频器对所述回波信号和所述移相处理后信号进行混频处理，得出Q通道差频模拟信号。在步骤S3中，所述I通道差频模拟信号表示为I(t)，t为离散时间变量，所述Q通道差频模拟信号表示为Q(t)；在步骤S4中，所述数字信号处理器将I通道差频数字信号I(t)和Q通道差频数字信号Q(t)合并为回波基频信号s(t)；在步骤S4中，得出所述目标的距离R和所述目标的速度v：其中，c为光速，Δf为线性调频连续波的最大频偏，f0为线性调频连续波的中心频率，正向调频时差拍信号频率，为负向调频时差拍信号频率，和分别为：其中，ft为射频信号的频率，fr为回波信号的频率；在步骤S5中，所述目标的速度v，判断目标的类别，当目标的速度v超过设定速度阈值时，所述目标的类别为车辆；反之当目标的速度v小于或等于设定速度阈值时，所述目标的类别为行人。在步骤S5中，对应时刻有目标出现时，所述数字信号处理器对对应回波基频信号进行时频分析，得出对应回波基频信号的时频谱S(t,f)，S(t,f)为：S(t,f)＝∫s(τ)·w(τ-t)·exp(-j2πfτ)dτ其中，f表示离散频率变量，τ时间积分变量，w(t)表示窗函数，然后得出对应回波基频信号的时频图，所述对应回本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微动特性的车载目标识别系统，其特征在于，包括：安装在车辆前方的信号发射模块、安装在车辆前方的信号接收模块、设置在车辆上的模数转换器、设置在车辆上的数字信号处理器、以及安装在车辆操控台上的显示器；所述模数转换器的输入端电连接所述信号接收模块的输出端，输出端电连接所述数字信号处理器的输入端；所述数字信号处理器的输出端电连接显示器。

【技术特征摘要】
1.基于微动特性的目标识别方法，应用于基于微动特性的车载目标识别系统，所述车载目标识别系统包括：安装在车辆前方的信号发射模块、安装在车辆前方的信号接收模块、设置在车辆上的模数转换器、设置在车辆上的数字信号处理器、以及安装在车辆操控台上的显示器，所述模数转换器的输入端电连接所述信号接收模块的输出端，输出端电连接所述数字信号处理器的输入端，所述数字信号处理器的输出端电连接显示器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：所述信号发射模块向车辆前方发射射频信号，并将射频信号传输至所述信号接收模块；S2：所述信号接收模块接收回波信号，然后，根据射频信号和回波信号，生成相互正交的I通道差频模拟信号和Q通道差频模拟信号；S3：所述模数转换器分别对I通道差频模拟信号和Q通道差频模拟信号进行模数转换，将模数转换得出的I通道差频数字信号和Q通道差频数字信号发送至所述数字信号处理器；其中，所述I通道差频模拟信号表示为I(t)，t为离散时间变量，所述Q通道差频模拟信号表示为Q(t)；S4：所述数字信号处理器将I通道差频数字信号和Q通道差频数字信号合并为回波基频信号；通过对所述回波基频信号进行恒虚警检测，来判断对应时刻是否出现目标；所述目标为车辆或行人；其中，所述数字信号处理器将I通道差频数字信号I(t)和Q通道差频数字信号Q(t)合并为回波基频信号s(t)；在步骤S4中，得出所述目标的距离R和所述目标的速度v：其中，c为光速，Δf为线性调频连续波的最大频偏，f0为线性调频连续波的中心频率，正向调频时差拍信号频率，为负向调频时差拍信号频率，和分别为：其中，ft为射频信号的频率，fr为回波信号的频率；S5：对应时刻有目标出现时，所述数字信号处理器得出对应目标的速度；然后根据对应目标的速度，得出对应目标的类别；其中，所述目标的速度v，判断目标的类别，当目标的速度v超过设定速度阈值时，所述目标的类别为车辆；反之当目标的速度v小于或等于设定速度阈值时，所述目标的类别为行人；在步骤S5中，对应时刻有目标出现时，所述数字信号处理器对对应回波基频信号进行时频分析，得出对应回波基频信号的时频谱S(t，f)，S(t，f)为：S(t，f)＝∫s(τ)·w(τ-t)·exp(-j2πfτ)dτ其中，f表示离散频率变量，τ时间积分变量，w(t)表示窗函数，然后得出对应回波基频信号的时频图，所述对应回波基频信号的时频图为S(t，f)离散化后时频图；然后，根据S(t，f)离散化后时频图，得出对应目标的时频特征，所述对应目标的时频特征为时频熵f1或对应目标的平均瞬时多普勒谱的熵f2，f1为：其中，i、j分别表示对应回波基频信号的时频图中第i行第j列位置处的像素点，M和N分别为对应回波基频信号的时频图的行数和列数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，陈景东，王勇，
申请(专利权)人：苏州闻捷传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32