检测主车辆盲区中的物体的侧视雷达系统和方法技术方案

检测处理驾驶员盲区中是否存在物体的方法和装置。装置包括侧视多普勒雷达系统，该系统利用了源自频率调制切换技术的、具有调频（ＦＭ）操作的连续波（ＣＷ）发射。雷达系统确定检测目标是否存在及其距离和接近速度。雷达系统检测即使工作在恶劣天气条件下也能检测目标，并不会因潮湿道路和其它潮湿环境产生的雨滴杂波而产生误警。在一种实施方案中，雷达系统使用取向为菱形结构的盖板阵列天线，以有效地产生有助于抑制潮湿道路表面引起的杂波的自然线性幅度衰减。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达系统，具体地说，涉及抑制雷达系统中雨滴杂波的装置和方法，该雷达系统用于检测在主车辆驾驶员难于观察的区域中是否存在障碍物。长期困扰车辆驾驶员的一个问题是难于观察在车内驾驶员位置不易观察到的位置或区域内接近车辆的障碍物或其它车辆。这种靠近车辆但却不能由驾驶员位置直接观察到的位置或区域通常称为“盲区”。例如，相对于车辆的前进方向顺时针测量，在角度90°～170°之间的区域(即，车辆右侧、驾驶员位置稍稍靠后的区域)就是典型的盲区，特别是对于大型车辆尤为如此，例如公共汽车和卡车。驾驶员在右转弯或并入右侧车道时没有注意到右侧盲区中的物体(通常是其它车辆)是大量交通事故的根源。另一个常见的盲区是车辆的正后方区域。在车辆倒车时(即后退)，尤其应当注意该区域。因此，车辆驾驶员能够检测到位于驾驶员盲区中的障碍物(特别是其它车辆)对于安全驾驶车辆是非常重要的。解决盲区障碍物检测问题的一种现有技术方案是利用反光镜帮助车辆驾驶员检测是否存在可能带来灾难的障碍物。这类反射镜具有各种外形和各种透镜。除此之外，这类反射镜还安装在不同的位置以尽最大可能地帮助驾驶员检测盲区中是否存在障碍物。例如凹面镜通常安装在车辆的右侧，并对准右侧的盲区。反光镜向驾驶员提供一些在车辆的特定盲区内是否存在障碍物的信息。然而，不利的是，反光镜在夜间或恶劣天气条件下毫无用处。即使在最好的条件下，使反射光畸变的反光镜通常需要驾驶员观察右后方的盲区。一些驾驶员发现很难恰当地理解反光镜中(例如通常用作右侧反光镜的凸面镜)出现的这种图像。此外，反光镜易于反射从后面接近的车辆前灯，由此使安装反光镜的车辆的驾驶员目眩。因此，需要更加完善、更加令人满意的解决方法。另一种利用反光镜检测车辆盲区中是否存在障碍物的众知方法是在车辆上安装摄像机，为驾驶员提供车辆盲区中的障碍物的可视图像。然而，这种方法既复杂又昂贵，需要视频摄像机和视频监视器。此外，视频监视器可以提供复杂的图像，该图像即使在无畸变的条件下也难于在繁重交通条件下出现的紧张状态中快速地进行解读。此外，监视器还容易分散驾驶员的注意力。此外，与反光镜类似，这种摄像机系统在夜间或恶劣天气条件下例如雨天、冰雹或雪天将失去效用。另一种使用反光镜的方法是将雷达波导向各个盲区。然后，检测雷达波的反射波，确定每个盲区中是否存在障碍物。1994年6月28日授予Alan Packett的、并已转让给本专利技术所有人的美国专利5,325,096公开了一种这样的系统，该系统在此引用作为参考。这些系统使用的是向车辆盲区发射射频(RF)信号的通用雷达收发机。发射信号由盲区中的障碍物反射。比较发射信号的频率和雷达系统接收的反射信号的频率，确定反射信号中是否存在多普勒频移。多普勒频移通常意味着盲区中存在障碍物。不利的是，这种多普勒盲区传感器在恶劣天气条件下常常会产生误警(即检测到错误目标)，特别是在雨天。产生误警的主要原因有两个1在雷达传感器附近的雨滴降落产生雨滴杂波；2来自潮湿道路表面、潮湿“非道路”表面和道路两侧潮湿树叶的反射。不利的是，现有技术车辆雷达系统有可能将雨滴杂波、潮湿道路表面和潮湿树叶误警为危险目标物体。结果，现有技术雷达系统将错误地警告驾驶员在驾驶员盲区内存在物体。这为驾驶员带来了干扰。主车辆(即，装有雷达系统的车辆)经过的雨滴杂波、潮湿道路表面和潮湿树叶使雷达系统错误地指示在主车辆盲区内存在物体，即使没有任何危险存在，这将使主车辆的驾驶员对雷达系统的可靠性失去信任，使系统不能有效地警告驾驶员存在真正的危险。另外，这种指示将分散驾驶员的注意力，干扰驾驶员。因此，需要一种检测车辆盲区中是否存在危险障碍物的廉价方案。这种方案还应当能够在夜间和恶劣天气条件下使用，并且不会在主车辆经过时因道路两侧的雨滴杂波、潮湿道路表面和潮湿树叶而产生干扰条件。本专利技术提供了这样一种方案。本专利技术是一种检测主车辆盲区中是否存在目标的新颖方法和装置，并且只有在出现这种目标时才向主车辆的驾驶员提供指示。雷达系统即使工作在恶劣天气条件下也能检测目标，并不会因潮湿道路和其它潮湿环境产生的雨滴杂波而产生误警。雷达系统利用测距技术抑制预定目标检测区域之外的雨滴杂波产生的虚假目标。本专利技术是一种采用连续波(CW)发射、调频(FM)操作采用频率调制切换技术的多普勒雷达系统。雷达系统同时独立地测量多个检测目标的距离和接近速度。在一种优选实施方案中，频率调制切换技术包括频移键控(FSK)技术。固定波束天线收发机发射具有选定的中心频率和至少两种频率漂移(f1和f2)的射频(RF)信号。在一种优选实施方案中，发射RF信号的中心频率是24.725GHz，频率漂移在选定的中心频率附近间隔大约1.25MHz。发射RF信号由天线视场中的物体反射。两个发射频率，f1和f2，在由目标反射时，产生对应于发射频率的两个多普勒信号。反射信号下变换为两个不同的基带信号，通道0信号和通道1信号分别对应f1和f2发射信号。基带信号包含天线视场中物体的多普勒频移。雷达系统对返回信号进行放大、滤波、信号分离和数字化处理，产生数字数据流。调整数字数据流，并将其保存在分别与不同的通道0信号和通道1信号对应的环形缓冲器中。每个缓冲器分为四个均由256个字构成的段。利用这种存储方案，512样本点段由两个连续输入的数据段构成。数字信号处理器(DSP)对512样本点段进行快速复立叶变换(FFT)，将信号数据由时域变换到频域。DSP利用变换后的数据计算天线视场中目标的存在与否、距离和接近速度。因为天线发射信号的功率值是恒定的，所以DSP利用反射信号的功率变化检测是否存在目标。如果接收功率在通道0数据和通道1数据中的同一多普勒频率上超过预定功率值，那么就初步判定存在目标。DSP确定通道0信号和通道1信号之间的确切相位关系。通过分析两个信号之间的相位差确定目标距离。相对天线的运动也由DSP计算。DSP利用从目标返回的信号的多普勒频移计算相对天线的移动。DSP可以识别和跟踪多个目标。一旦确定了目标距离，本专利技术将抑制与选定的持续时间相对应的预定检测区域之外的目标。根据本专利技术，如果目标的任何一部分处于检测区域之内，并且1)目标位于天线前面的时间至少为TH1秒；2)目标距离在最小距离和最大距离之间；3)目标的移动速度高于相对天线的最小接近速度，那么雷达系统将指示检测到目标。在一种优选实施方案中，最小距离和最大距离分别是2英尺和12英尺。抑制距天线小于2英尺的目标，可以显著地降低雨滴杂波引起的误警。同样，抑制距天线大于12英尺的目标，雷达系统可以降低潮湿树叶和其它潮湿的“非道路”背景产生的误警。另外，通过抑制距天线大于12英尺的目标，雷达系统在目标距主车辆多于一个车道而不会产生与主车辆碰撞的危险时不会报警。此外，通过将方形NXN盖板阵列天线调整为菱形结构，就可以有效地产生自然的线性幅度衰减，这有助于抑制潮湿道路目标产生的杂波。附图说明图1是本专利技术侧视多普勒雷达系统的优选实施方案框图。图2示出本专利技术侧视雷达系统采用的典型目标检测区。图2a示出装有图1所示雷达系统的主车辆的顶视图。图2b示出图2a主车辆的后垂直剖面图。图3示出本专利技术天线接收机中使用的采样电路的简化框图。图4是示出用于控制图3采样电路的开关定时控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测在安装了雷达系统的主车辆盲区中是否存在物体的侧视雷达系统，包括： ａ）发射雷达信号、并检测发射雷达信号由物体反射回来的反射信号的雷达收发机； ｂ）处理器模块，连接到收发机以控制收发机发射信号的定时和处理收发机接收的反射信号，其中处理器模块确定产生反射信号的物体是否存在及其距离和接近速度，处理器模块还确定物体是否处于预定检测区； ｃ）连接到处理器模块的指示器，接收处理器模块发出的物体处于检测区的指示信号，其中指示器警告主车辆驾驶员物体处于检测区之内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JC麦达德，RE斯通，EP波莱，RJ施利希蒂格，
申请(专利权)人：易通沃拉德技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]