本申請(qǐng)涉及雷達(dá)領(lǐng)域，具體而言，涉及成像雷達(dá)以及車輛。

背景技術(shù)：

為了使車輛行駛更加安全，或者是為了適應(yīng)將來自動(dòng)駕駛的需要，需要得到汽車周邊的環(huán)境情況。在現(xiàn)有技術(shù)中，可以利用安裝在車上的傳感器，在行駛過程中隨時(shí)采集并分析汽車周圍的二維圖像數(shù)據(jù)，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，能夠有效增加汽車駕駛的安全性。

在現(xiàn)有技術(shù)中，是通過視覺攝像頭來得到二維數(shù)據(jù)的，即利用視覺攝像頭來獲取周圍環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從而可以感知汽車周圍環(huán)境。通過攝像頭對(duì)汽車周圍物體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)配以算法計(jì)算出物體與車輛的距離，從而實(shí)現(xiàn)車道偏離警告、前車防撞、行人探測(cè)等功能。

以視覺攝像頭為傳感器來獲取汽車周圍環(huán)境的二維圖像數(shù)據(jù)，由于攝像頭采用是直接對(duì)周圍環(huán)境拍照的方式來進(jìn)行，這種直接拍照的方式，易受到光照、天氣等因素的影響。在夜晚、強(qiáng)光、大霧、雨雪等環(huán)境下，由于光線比情況不佳，拍攝的效果并不是很好，這樣將導(dǎo)致無法直接區(qū)分環(huán)境中物體與車輛之間的距離，從而使車輛原有的功能幾乎無法正常工作。另外，由于直接處理的是圖像數(shù)據(jù)，從圖像數(shù)據(jù)中進(jìn)行提取有用的信息，這導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量大，計(jì)算開銷嚴(yán)重。并且，為了使計(jì)算更加迅速，需采用價(jià)格高昂的數(shù)字信號(hào)處理芯片，成本較高。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的使用攝像頭采集圖像得到車輛周邊行駛環(huán)境所導(dǎo)致的問題，尚未提出解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N成像雷達(dá)以及車輛，以至少解決使用攝像頭采集圖像得到車輛周邊行駛環(huán)境所導(dǎo)致的問題。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種成像雷達(dá)，包括：發(fā)射天線，設(shè)置于車輛的側(cè)面，與射頻模塊耦合，用于發(fā)射所述射頻模塊生成的信號(hào)；接收天線，設(shè)置于所述車輛的側(cè)面，與所述射頻模塊耦合，用于接收被所述車輛周圍的目標(biāo)對(duì)發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)散射形成的散射信號(hào)；所述射頻模塊，與處理器耦合，用于生成用于發(fā)射的所述信號(hào)，以及將通過所述接收天線接收到的所述散射信號(hào)形成回波數(shù)據(jù)；所述處理器，用于通過所述射頻模塊獲取隨所述車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)生成二維雷達(dá)圖像。

進(jìn)一步地，所述射頻模塊包括：振蕩器，用于生成用于發(fā)射的信號(hào)；第一功率放大器，耦合至所述振蕩器和所述發(fā)射天線，用于對(duì)所述信號(hào)放大并傳輸至所述發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射；第二功率放大器，耦合至混頻器和所述接收天線，用于對(duì)接收到的所述散射信號(hào)進(jìn)行放大，并傳輸至所述混頻器；所述混頻器，耦合至所述第二功率放大器和所述振蕩器，用于將所述信號(hào)和所述散射信號(hào)進(jìn)行混頻產(chǎn)生所述回波數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射天線為一個(gè)或多個(gè)，所述接收天線為一個(gè)或多個(gè)。

進(jìn)一步地，所述處理器，用于獲取隨所述車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)形成合成孔徑，生成二維雷達(dá)圖像。

進(jìn)一步地，所述射頻模塊用于生成毫米波作為發(fā)射的所述信號(hào)。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，還提供了一種車輛，包括：上述的成像雷達(dá)。

進(jìn)一步地，所述成像雷達(dá)設(shè)置于所述車輛的側(cè)面。

進(jìn)一步地，所述成像雷達(dá)，設(shè)置在距離所述車輛的后輪和/或所述車輛的前輪預(yù)定距離的所述車輛的側(cè)面。

進(jìn)一步地，所述成像雷達(dá)，設(shè)置在距離所述車輛的前燈和/或所述車輛的后燈預(yù)定距離的所述車輛的側(cè)面。

進(jìn)一步地，所述成像雷達(dá)為一個(gè)或多個(gè)。

通過本申請(qǐng)，采用了成像雷達(dá)，該成像雷達(dá)包括：發(fā)射天線，設(shè)置于車輛的側(cè)面，與射頻模塊耦合，用于發(fā)射所述射頻模塊生成的信號(hào)；接收天線，設(shè)置于所述車輛的側(cè)面，與所述射頻模塊耦合，用于接收被所述車輛周圍的目標(biāo)對(duì)發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)散射形成的散射信號(hào)；所述射頻模塊，與處理器耦合，用于生成用于發(fā)射的所述信號(hào)，以及將通過所述接收天線接收到的所述散射信號(hào)形成回波數(shù)據(jù)；所述處理器，用于通過所述射頻模塊獲取隨所述車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)生成二維雷達(dá)圖像。解決了使用攝像頭采集圖像得到車輛周邊行駛環(huán)境所導(dǎo)致的問題，使車輛雷達(dá)能夠適應(yīng)各種環(huán)境，并且在一定程度上降低了處理的負(fù)荷。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。并且，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)施例的成像雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)施例的成像方法的流程圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)施例的成像雷達(dá)設(shè)置的示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)施例的可選的二維成像雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)施例的射頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)施例的信號(hào)處理機(jī)內(nèi)部處理的流程圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請(qǐng)。

需要說明的是，在附圖的流程示意圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程示意圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

在本實(shí)施例中一種成像雷達(dá)，圖1是根據(jù)本實(shí)施例的成像雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖 1所示，該成像雷達(dá)包括：

發(fā)射天線10，設(shè)置于車輛的側(cè)面，與射頻模塊30耦合，用于發(fā)射射頻模塊30生成的信號(hào)；

接收天線20，設(shè)置于車輛的側(cè)面，與射頻模塊30耦合，用于接收被車輛周圍的目標(biāo)對(duì)發(fā)射天線10發(fā)射的信號(hào)散射形成的散射信號(hào)；

射頻模塊30，與處理器40耦合，用于生成用于發(fā)射的信號(hào)，以及將通過接收天線20接收到的散射信號(hào)形成回波數(shù)據(jù)；

處理器40，用于通過射頻模塊30獲取隨車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)回波數(shù)據(jù)生成二維雷達(dá)圖像。

通過上述成像雷達(dá)，使用了對(duì)信號(hào)的處理，并且利用了車輛不斷運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，從而可以利用雷達(dá)來識(shí)別車輛周邊的目標(biāo)，從而解決了使用攝像頭采集圖像得到車輛周邊行駛環(huán)境所導(dǎo)致的問題，使車輛雷達(dá)能夠適應(yīng)各種環(huán)境，并且在一定程度上降低了處理的負(fù)荷。

射頻模塊30有很多的實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中，提供了一種可選的實(shí)現(xiàn)方式。該射頻模塊30可以包括：振蕩器(可以采用壓控振蕩器)，用于生成用于發(fā)射的信號(hào)；第一功率放大器，耦合至振蕩器和發(fā)射天線10，用于對(duì)信號(hào)放大并傳輸至發(fā)射天線10 進(jìn)行發(fā)射；第二功率放大器，耦合至混頻器和接收天線20，用于對(duì)接收到的散射信號(hào)進(jìn)行放大，并傳輸至混頻器；混頻器，耦合至第二功率放大器和振蕩器，用于將信號(hào)和散射信號(hào)進(jìn)行混頻產(chǎn)生回波數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中使用了功率放大器，從而可以更有利于信號(hào)的散射，以及對(duì)散射信號(hào)的識(shí)別。

在一個(gè)可選的實(shí)施例中，由于需要生成的是二維圖像，此時(shí)，發(fā)射天線10和接收天線20為一個(gè)即可，當(dāng)然，也可以為多個(gè)，可以利用多個(gè)發(fā)射天線10和接收天線20 來來對(duì)散射的信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，從而得到更加真實(shí)可靠的回波數(shù)據(jù)。

在一個(gè)可選的實(shí)施方式中可以利用合成孔徑來生成二維雷達(dá)圖像。此時(shí)，處理器 40，用于獲取隨車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，根據(jù)回波數(shù)據(jù)形成合成孔徑，生成二維雷達(dá)圖像。

發(fā)射的信號(hào)可以采用多種波來進(jìn)行處理，在一個(gè)比較優(yōu)的實(shí)施方式中，射頻模塊 30用于生成毫米波作為發(fā)射的信號(hào)。

在本實(shí)施例中還提供了一種車輛，包括：上述的成像雷達(dá)。成像雷達(dá)可以設(shè)置在能夠設(shè)置的位置，可以根據(jù)實(shí)際的需要來進(jìn)行選擇，例如，成像雷達(dá)設(shè)置于車輛的側(cè)面。車輛側(cè)面有很多個(gè)位置均可以設(shè)置成像雷達(dá)，例如，可以設(shè)置在距離車輛的后輪和/或車輛的前輪預(yù)定距離的車輛的側(cè)面。又例如，成像雷達(dá)，設(shè)置在距離車輛的前燈和/或車輛的后燈預(yù)定距離的車輛的側(cè)面。上述的成像雷達(dá)可以為一個(gè)或多個(gè)。

在本實(shí)施例中，還提供了一種成像方法，圖2是根據(jù)本實(shí)施例的成像方法的流程圖，如圖2所示，該方法包括：

步驟S202，發(fā)射信號(hào)；

步驟S204，接收被車輛周圍的目標(biāo)對(duì)發(fā)射的信號(hào)散射形成的散射信號(hào)；

步驟S206，將接收到的散射信號(hào)形成回波數(shù)據(jù)；

步驟S208，獲取隨車輛運(yùn)動(dòng)傳輸回來的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)回波數(shù)據(jù)生成二維雷達(dá)圖像。

通過上述步驟，使用了對(duì)信號(hào)的處理，并且利用了車輛不斷運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，從而可以利用雷達(dá)來識(shí)別車輛周邊的目標(biāo)，從而解決了使用攝像頭采集圖像得到車輛周邊行駛環(huán)境所導(dǎo)致的問題，使車輛雷達(dá)能夠適應(yīng)各種環(huán)境，并且在一定程度上降低了處理的負(fù)荷。

在一個(gè)可選的實(shí)施方式中，可以根據(jù)回波數(shù)據(jù)形成合成孔徑，生成二維雷達(dá)圖像。例如，對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，等到變換后的數(shù)據(jù)；根據(jù)變換后的數(shù)據(jù)得到像素點(diǎn)，對(duì)像素點(diǎn)計(jì)算距離歷史以及散射強(qiáng)度；根據(jù)距離歷史和散射強(qiáng)度得到二維雷達(dá)圖像。

優(yōu)選地，本申請(qǐng)還可以提供一個(gè)用于執(zhí)行上述實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序以及保存上述計(jì)算機(jī)程序的載體，即本申請(qǐng)上述實(shí)施例可以通過一個(gè)合適的計(jì)算體系結(jié)構(gòu)來進(jìn)行符合自然規(guī)律的運(yùn)行過程。另外，盡管在上述上下文中描述本申請(qǐng)，但上述用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行步驟的計(jì)算機(jī)程序并不意味著是限制性的，所描述的動(dòng)作和操作的各方面也可用硬件來實(shí)現(xiàn)。

本申請(qǐng)的原理可以使用其它通用或?qū)Ｓ糜?jì)算或通信環(huán)境或配置來操作。適用于本申請(qǐng)的眾所周知的計(jì)算系統(tǒng)、環(huán)境和配置的示例包括但不限于，個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器，多處理器系統(tǒng)、基于微處理的系統(tǒng)、小型機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、智能設(shè)備、終端(包括移動(dòng)終端)、以及包括任一上述系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計(jì)算環(huán)境。

下面將結(jié)合可選的實(shí)施例對(duì)其實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)描述。

在本實(shí)施例中提供一種用于車輛安全駕駛的毫米波二維成像雷達(dá)，由于使用的是毫米波，因此，該可選實(shí)施例能夠在任何光照環(huán)境、任何天氣環(huán)境下正常工作。并且，成像雷達(dá)相比于攝像頭而言，其數(shù)據(jù)量相對(duì)于較小，并且，計(jì)算量要小于攝像頭采集方式的計(jì)算量，對(duì)于車輛而言，起計(jì)算量適中。

對(duì)于成像雷達(dá)的選用，在本實(shí)施例中采用的是毫米波成像的雷達(dá)。當(dāng)然，也可以采用米波、分米波或者厘米波段的雷達(dá)。本實(shí)施例采用毫米波成像雷達(dá)相對(duì)于其他常見的雷達(dá)頻段，例如，米波、分米波和厘米波頻段等，毫米波頻段雷達(dá)具有如下優(yōu)勢(shì)：雷達(dá)工作波長(zhǎng)短，較小的天線尺寸即能夠獲得較高的角度分辨率；射頻收發(fā)芯片集成度高，整個(gè)雷達(dá)射頻前端都可以用一個(gè)毫米波射頻芯片完成；基于高集成度的雷達(dá)射頻前端，整機(jī)雷達(dá)成本相對(duì)較低。

在本實(shí)施例中，利用毫米波雷達(dá)二維成像雷達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)距離向和方位向的高分辨。其中，可以使雷達(dá)發(fā)射大帶寬信號(hào)，利用脈沖壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離向高分辨。由于成像雷達(dá)安裝在車輛上，車輛一直在不停的運(yùn)動(dòng)中。從而可以使成像雷達(dá)也可以運(yùn)動(dòng)，使成像雷達(dá)利用自身運(yùn)動(dòng)，對(duì)不同方位目標(biāo)回波的多普勒頻率存在差異，對(duì)其進(jìn)行多普勒處理，能夠?qū)崿F(xiàn)方位向的高分辨。

圖3是根據(jù)本實(shí)施例的成像雷達(dá)設(shè)置的示意圖，如圖3所示，本實(shí)施例所涉及的毫米波二維成像雷達(dá)，可以置于車身側(cè)方(例如，可以設(shè)置在車輛側(cè)方尾部附近，或者是靠近后車門的邊緣部分，或者設(shè)置在車輛側(cè)方前部輪子的上方)，二維成像雷達(dá)主要利用汽車自身運(yùn)動(dòng)，形成合成孔徑，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)二維成像。

本實(shí)施例中涉及到成像雷達(dá)，在本實(shí)施例中，考慮到計(jì)算量，可以采用二維的成像雷達(dá)。二維成像雷達(dá)的組成方式有很多種，在本實(shí)施例中提供了一種可選的二維成像雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖，圖4是根據(jù)本實(shí)施例的可選的二維成像雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖4 所示，該毫米波二維成像雷達(dá)可以包括：收發(fā)天線、射頻模塊和信號(hào)處理機(jī)，在圖4 中包含一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線，當(dāng)然也可以有多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，多數(shù)量的天線可以分布在天線的不同地方，從而都可以來發(fā)送和接收雷達(dá)的信號(hào)，這些信號(hào)也可以進(jìn)行處理，從而使得到的二維圖像更加精確。如果考慮到成本的問題，可以設(shè)置一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線，這些天線的信號(hào)，可以由射頻模塊配置發(fā)射信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射電磁波；電磁波經(jīng)由觀測(cè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的散射，由接收天線接收目標(biāo)散射信號(hào)，并由射頻模塊將該回波數(shù)據(jù)傳輸至信號(hào)處理機(jī)(信號(hào)處理機(jī)可以理解為一個(gè)處理器)。

射頻模塊的實(shí)現(xiàn)方式也有很多種，在本實(shí)施例中提供了一種可選的實(shí)施方式，圖 5是根據(jù)本實(shí)施例的射頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，可以由壓控振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過功率放大器由發(fā)射天線發(fā)射。接收天線接收目標(biāo)回波，經(jīng)過功率放大器，并與壓控振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)混頻，最后將混頻后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)傳輸至信號(hào)處理機(jī)。

信號(hào)處理機(jī)內(nèi)部的處理方式也有很多種，圖6提供了一種可選的方式，圖6是根據(jù)本實(shí)施例的信號(hào)處理機(jī)內(nèi)部處理的流程圖，在圖6中，雷達(dá)回波數(shù)據(jù)用s(t,u)表示，其中t表示快時(shí)間，u表示慢時(shí)間。如圖6所示，該流程包括如下步驟：

步驟S1，對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)s(t,u)按快時(shí)間t進(jìn)行傅里葉變換，得到變換后的數(shù)據(jù)S(f,u)，即，

S(f,u)＝∫s(t,u)exp(-j2πft)dt (1)

步驟S2，對(duì)于雷達(dá)圖像中的像素點(diǎn)(x_n,y_n)(n＝1,2,…,N)，按照下式計(jì)算其距離歷史，即，

其中，定義y軸表示汽車運(yùn)動(dòng)方向矢量；x軸表示汽車在其與y軸垂直且在位于地平面內(nèi)的方向矢量；表示汽車在x方向的坐標(biāo)；表示汽車在y方向的坐標(biāo)；h表示雷達(dá)相對(duì)于地平面的高度；v表示汽車運(yùn)動(dòng)速度；x_n和y_n分別表示圖像像素點(diǎn)在x和 y軸的坐標(biāo)。

步驟S3，對(duì)于雷達(dá)圖像中的像素點(diǎn)(x_n,y_n)(n＝1,2,…,N)，按照下式計(jì)算其散射強(qiáng)度值，即，

其中，B表示發(fā)射信號(hào)帶寬；T表示發(fā)射信號(hào)時(shí)寬；f_c表示雷達(dá)工作頻率；c表示電磁波傳播速度。

在本實(shí)施例中，毫米波二維成像雷達(dá)安置于汽車側(cè)面，對(duì)側(cè)面目標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)成像，該毫米波二維成像雷達(dá)可以包括：一個(gè)發(fā)射天線、一個(gè)接收天線、射頻模塊及信號(hào)處理模塊。然后通過毫米波二維成像雷達(dá)信號(hào)處理方法，對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理最終得到雷達(dá)圖像。

上述優(yōu)選的實(shí)施方式是可以結(jié)合使用的。另外，如本申請(qǐng)所使用的，術(shù)語“模塊”或“單元”可以指在上述裝置上執(zhí)行的軟件對(duì)象或例程。此處所描述的不同模塊和單元可被實(shí)現(xiàn)為在上述裝置上執(zhí)行(例如，作為單獨(dú)的線程)的對(duì)象或進(jìn)程，同時(shí)，上述裝置使用硬件或軟件和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本申請(qǐng)的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本申請(qǐng)不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。