本公開涉及雷達(dá)，尤其涉及一種基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，毫米波雷達(dá)憑借其高分辨率和高精度的特點(diǎn)，在自動駕駛和人體感知等商用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這些新興的民用雷達(dá)大多使用了多輸入多輸出（multi-inputmulti-output,?mimo）技術(shù)，通過多天線之間的相干性實(shí)現(xiàn)高角度分辨率、高精度的毫米波雷達(dá)感知，因此要求多個(gè)天線之間實(shí)現(xiàn)精確的相位校準(zhǔn)。

2、然而，傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法對于面向終端用戶的長期和日常使用是不切實(shí)際的。具體而言，傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法需要專業(yè)人員每隔數(shù)月就在專門設(shè)計(jì)的場景中手動部署角反射器，并利用角反射器的獨(dú)特性質(zhì)完成校準(zhǔn)。這種傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法對于專用雷達(dá)是可行的。但對商用雷達(dá)而言，要求普通的終端用戶（如車主和商用雷達(dá)業(yè)主）使用專業(yè)的角反射器定期進(jìn)行雷達(dá)天線之間的校準(zhǔn)是十分繁瑣的。盡管目前已經(jīng)有了一些基于天線耦合的雷達(dá)自校準(zhǔn)方法，但已有的自校準(zhǔn)方法對場景限制高，且無法處理天線相位誤差超過收斂閾值的情況，應(yīng)用受限。

3、因此，亟需一種能夠自動、隨時(shí)隨地進(jìn)行雷達(dá)校準(zhǔn)的方法，以滿足毫米波雷達(dá)在各種應(yīng)用場景下的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本公開提供了一種基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。

2、本公開的一個(gè)方面，提供一種基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，包括：定義能夠作為校準(zhǔn)源的理想點(diǎn)目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；建立理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)庫；根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)庫對場景實(shí)測雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行評估；根據(jù)評估結(jié)果得到當(dāng)前場景中能夠作為校準(zhǔn)源的自然點(diǎn)目標(biāo)；以及通過得到的自然點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)并進(jìn)行評估。

3、根據(jù)本公開實(shí)施例，將理想點(diǎn)目標(biāo)定義為滿足以下條件的反射物：在反射物上任意一點(diǎn)，相對于不同的天線都具有相同的雷達(dá)散射截面積，不會因反射物自身的形狀差異而改變。

4、根據(jù)本公開實(shí)施例，建立理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)庫包括：模擬生成不同位置的單個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的中頻回波數(shù)據(jù)；對得到的每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的中頻回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離估計(jì)和空間角度估計(jì)，以得到每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的對應(yīng)不同距離單元的空間譜；以及根據(jù)所述空間譜建立理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)庫。

5、根據(jù)本公開實(shí)施例，對得到的每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的中頻回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離估計(jì)和空間角度估計(jì)，以得到每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的對應(yīng)不同距離單元的空間譜包括：利用理想點(diǎn)目標(biāo)的場景不變性，將回波數(shù)據(jù)由天線-頻率域轉(zhuǎn)換到距離-角度域，并提取不同的距離單元上的空間譜作為特征數(shù)據(jù)。

6、根據(jù)本公開實(shí)施例，根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)庫對場景實(shí)測雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行評估包括：根據(jù)場景實(shí)測雷達(dá)回波數(shù)據(jù)選取候選點(diǎn)目標(biāo)集；以及通過綜合評分機(jī)制對候選點(diǎn)目標(biāo)集中的候選點(diǎn)目標(biāo)的回波數(shù)據(jù)與理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配評估，得到評分結(jié)果。

7、根據(jù)本公開實(shí)施例，綜合評分機(jī)制包括：反映候選點(diǎn)目標(biāo)與理想點(diǎn)目標(biāo)特征之間匹配度的匹配得分；以及反映候選點(diǎn)目標(biāo)相對于天線的空間位置的位置得分。

8、根據(jù)本公開實(shí)施例，對于候選點(diǎn)目標(biāo)集中的每個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的空間譜與理想點(diǎn)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)之間的余弦相似度作為匹配得分。

9、根據(jù)本公開實(shí)施例，對于任意位置的候選點(diǎn)目標(biāo)，其位置得分衡量候選點(diǎn)目標(biāo)在xy平面內(nèi)偏離z軸的程度，其中x和y方向構(gòu)成了雷達(dá)平面，z表示垂直于該雷達(dá)的距離方向。

10、根據(jù)本公開實(shí)施例，根據(jù)評估結(jié)果得到當(dāng)前場景中能夠作為校準(zhǔn)源的自然點(diǎn)目標(biāo)，包括：根據(jù)匹配得分和位置得分得到各個(gè)候選點(diǎn)目標(biāo)的綜合得分；將各個(gè)候選點(diǎn)目標(biāo)依綜合得分的高低進(jìn)行排序；以及選取排序靠前的設(shè)定數(shù)量的候選點(diǎn)目標(biāo)為能夠作為校準(zhǔn)源的自然點(diǎn)目標(biāo)。

11、本公開的另一方面，提供一種如上的基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法在雷達(dá)校準(zhǔn)項(xiàng)目的應(yīng)用，所述雷達(dá)包括mimo雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、生理感知雷達(dá)；校準(zhǔn)項(xiàng)目包括物理陣列校準(zhǔn)、空間合成陣列校準(zhǔn)、時(shí)間合成陣列校準(zhǔn)中至少一種。

12、從上述技術(shù)方案可以看出，本公開基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法不僅可以從自然場景中找到隱藏的點(diǎn)目標(biāo)，還可以利用這些點(diǎn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)物理陣列和合成孔徑陣列的自動校準(zhǔn)，有效補(bǔ)償天線制造誤差和雷達(dá)運(yùn)動引起的相位誤差，提高雷達(dá)感知和成像性能。

技術(shù)特征：

1.一種基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，將理想點(diǎn)目標(biāo)定義為滿足以下條件的反射物：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，建立理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)庫包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，所述對得到的每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的中頻回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離估計(jì)和空間角度估計(jì)，以得到每個(gè)理想點(diǎn)目標(biāo)的對應(yīng)不同距離單元的空間譜包括：利用理想點(diǎn)目標(biāo)的場景不變性，將回波數(shù)據(jù)由天線-頻率域轉(zhuǎn)換到距離-角度域，并提取不同的距離單元上的空間譜作為特征數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)庫對場景實(shí)測雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行評估包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，所述綜合評分機(jī)制包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，對于候選點(diǎn)目標(biāo)集中的每個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的空間譜與理想點(diǎn)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)之間的余弦相似度作為匹配得分。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，對于任意位置的候選點(diǎn)目標(biāo)，其位置得分衡量候選點(diǎn)目標(biāo)在xy平面內(nèi)偏離z軸的程度，其中x和y方向構(gòu)成了雷達(dá)平面，z表示垂直于該雷達(dá)的距離方向。

9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法，根據(jù)評估結(jié)果得到當(dāng)前場景中能夠作為校準(zhǔn)源的自然點(diǎn)目標(biāo)，包括：

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法在雷達(dá)校準(zhǔn)項(xiàng)目的應(yīng)用，所述雷達(dá)包括mimo雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、生理感知雷達(dá)；校準(zhǔn)項(xiàng)目包括物理陣列校準(zhǔn)、空間合成陣列校準(zhǔn)、時(shí)間合成陣列校準(zhǔn)中至少一種。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種基于自然點(diǎn)目標(biāo)尋找的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法及應(yīng)用，包括：定義能夠作為校準(zhǔn)源的理想點(diǎn)目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；建立理想點(diǎn)目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)庫；根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)庫對場景實(shí)測雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行評估；根據(jù)評估結(jié)果得到當(dāng)前場景中能夠作為校準(zhǔn)源的自然點(diǎn)目標(biāo)；以及通過得到的自然點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)并進(jìn)行評估。

技術(shù)研發(fā)人員：陳彥,耿瑞旭,張東恒,胡洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9