CN109358322A - 前向目标检测雷达和方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于车载雷达技术领域，提供了一种前向目标检测雷达和方法，包括：发射天线组，用于利用信息处理模块发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；接收天线组，用于接收宽波束区域内目标的宽波束回波信号和窄波束区域内目标的窄波束回波信号并发送给信息处理模块；信息处理模块，用于对宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将宽波束目标位置信息和窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。本发明检测目标的覆盖范围大，目标检测精度高，同时毫米波不受气象条件影响，保障车辆行驶安全。

Description

前向目标检测雷达和方法

技术领域

本发明属于车载雷达技术领域，尤其涉及一种前向目标检测雷达和方法。

背景技术

随着汽车工业的蓬勃发展，各大汽车企业着力于对前向目标检测雷达系统的研发，旨在降低交通事故、提高道路交通安全和增强道路的通行能力等。

车载前向目标检测装置有视频识别、激光雷达、超声波雷达等，但目前市场上的目标检测装置覆盖范围小，检测精度低，降低了雷达的性能；例如视频识别受光线影响严重，视线不理想的情况下，目标定位准确度低；激光雷达则是受光线和天气影响较大，大雾天气、雨雪天气使激光雷达的性能大打折扣。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种前向目标检测雷达和方法，以解决现有技术中目标检测装置覆盖范围小，检测精度低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种前向目标检测雷达，包括：发射天线组、接收天线组和信息处理模块；

所述发射天线组，用于利用所述信息处理模块发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；

所述接收天线组，用于接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号，并发送给所述信息处理模块；

所述信息处理模块，用于对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

可选的，所述发射天线组包括：

至少一个用于扫描所述宽波束区域内目标的宽波束发射天线；和

至少一个用于扫描所述窄波束区域内目标的窄波束发射天线；

其中，所述宽波束区域的圆心角大于所述窄波束区域的圆心角，所述宽波束区域的半径小于所述窄波束区域的半径。

可选的，所述接收天线组包括四个接收天线；

所述四个接收天线阵列设置；其中，第一接收天线与第二接收天线之间的距离为所述第一接收天线与第三接收天线之间的距离为3λ，所述第一接收天线与第四接收天线之间的距离为所述第二接收天线与所述第一接收天线的高度差为所述第一接收天线、所述第三接收天线和所述第四接收天线等高，λ为所述毫米波调制信号的波长。

可选的，所述信息处理模块具体用于：

对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息；以及

对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息；

通过融合算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

可选的，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息；

所述信息处理模块具体用于：

对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

可选的，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角；

所述信息处理模块具体用于：根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。

本发明实施例的第二方面提供了一种前向目标检测方法，包括：

发射天线组利用毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；

通过接收天线组获取所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号；

对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

可选的，所述对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，包括：

对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息，以及

对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息。

可选的，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息；

所述对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，或所述对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，包括：

对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

可选的，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角；

所述根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息，包括：

根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明适用于车辆的前向紧急制动或前向碰撞预警等设备，发射天线组利用信息处理模块发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标，增大了目标检测范围，同时毫米波不受气象条件影响，保证了目标检测的准确度；接收天线组接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号并发送给信息处理模块，然后信息处理模块对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息，提高了目标检测的精确度，准确的提供自车前方路况信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的前向目标检测雷达的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种前向目标检测雷达的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的前向目标检测方法的实现流程示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种前向目标检测方法的实现流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

本实施例提供了一种前向目标检测雷达，适用于车辆的前向紧急制动或前向碰撞预警等设备。参见图1，为本实施例中前向目标检测雷达的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

所述前向目标检测雷达包括：发射天线组10、接收天线组20和信息处理模块30。

发射天线组10利用信息处理模块30发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；接收天线组20接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号并发送给信息处理模块30。

信息处理模块30对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

可选的，本实施例利用77GHz的毫米波进行扫描目标。

可选的，信息处理模块30可以为AWR1642芯片。AWR1642芯片集成DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理)和MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的76GHz至81GHz单芯片汽车雷达传感器，采用先进的脉冲多普勒和连续波雷达技术，包含射频前端和数据处理模块，外围接口丰富。

上述前向目标检测雷达，发射天线组10扫描宽波束区域和窄波束区域内目标，增大了目标检测范围，同时毫米波不受气象条件影响，保证了目标检测的准确度；接收天线组20接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号，然后信息处理模块30对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息，提高了目标检测的精确度，准确的提供自车前方路况信息。

一个实施例中，发射天线组10可以包括：至少一个用于扫描所述宽波束区域内目标的宽波束发射天线；和至少一个用于扫描所述窄波束区域内目标的窄波束发射天线。

其中，所述宽波束区域的圆心角大于所述窄波束区域的圆心角，所述宽波束区域的半径小于所述窄波束区域的半径。示例性的，所述宽波束区域的圆心角可以为60°，半径可以为80m；示例性的，所述窄波束区域的的圆心角可以为14°，半径可以为200m。

宽波束发射天线T1可以包括至少一个天线阵元，示例性的，如图2，宽波束发射天线T1可以包括2个天线阵元，可以扫描车身正前方±30°区域内目标，主要检测横向切入的目标；窄波束发射天线的天线阵元数量大于宽波束发射天线的天线阵元数量，示例性的，如图2，窄波束发射天线T2可以包括20个天线阵元，可以扫描车身正前方±7°范围内目标，可对180m出现的目标进行检测并跟踪，主要检测自车前方的目标车的位置信息。

一个实施例中，参见图2，接收天线组20可以包括四个接收天线，分别为第一接收天线R1、第二接收天线R2、第三接收天线R3和第四接收天线R4。

所述四个接收天线阵列设置，其中，第一接收天线R1与第二接收天线R2之间的距离为第一接收天线R1与第三接收天线R3之间的距离为3λ，第一接收天线R1与第四接收天线R4之间的距离为第二接收天线R2比第一接收天线R1高第一接收天线R1、第三接收天线R3和第四接收天线R4等高，λ为所述毫米波的波长。

应理解，上述接收天线之间的距离或高度差仅是作为一个实施例进行说明，并不是对接收天线之间的距离或高度差进行限定。

其中，第一接收天线R1和第四接收天线R4可以保证雷达的方位角测角精度，第三接收天线R3和第四接收天线R4可以保证雷达的方位角测角范围，通过第一接收天线R1、第二接收天线R2和第三接收天线R3之间的高度的不同可以得到目标俯仰角，从而雷达可以检测到目标的三维位置信息，提高目标检测的准确度。

一个实施例中，信息处理模块30可以具体用于：对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息，以及对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息；通过融合算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

可选的，所述通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息具体包括：

通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合，得到融合信息，对所述融合信息进行滤波，并根据滤波后的所述融合信息对所述目标进行轨迹跟踪，得到所述目标信息。

对所述融合信息进行滤波的算法可以是线性滤波或者卡尔曼滤波等算法，即根据所述融合信息对得到的目标参数(目标位置信息)进行最佳预测，可得到目标位置的最优结果。

可选的，信息处理模块30还可以用于：

将所述目标信息上报给终端，以使所述终端通过所述目标信息判断是否向自车发出警报，给予驾驶员精确的目标位置，提高驾驶安全。所述终端可以是远程监控终端，也可以是车辆的前向紧急制动或前向碰撞预警等设备。

一个实施例中，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息。

信息处理模块30可以具体用于：对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

例如，信息处理模块30多个帧周期内的宽波束回波信号均进行傅里叶变换得到对应的宽波束变换回波信号，根据恒虚警率检测法分别对每个宽波束变换回波信号进行检测得到对应宽波束的目标速度和对应宽波束的目标距离，根据比相测角法分别对每个宽波束变换回波信号进行检测得到对应宽波束的目标角度信息，即得到多个宽波束目标子信息。

同时，多个帧周期内的窄波束回波信号均进行傅里叶变换得到对应的窄波束变换回波信号，根据恒虚警率检测法分别对每个窄波束变换回波信号进行检测得到对应窄波束的目标速度和对应窄波束的目标距离，根据比相测角法分别对每个窄波束变换回波信号进行检测得到对应窄波束的目标角度信息，即得到多个窄波束目标子信息。

具体的，参见图2，在每个帧周期内，窄波束天线T2发射毫米波调制信号扫描窄波束区域的目标，然后通过宽波束天线T1发射毫米波调制信号扫描宽波束区域的目标，当接收天线组20接收到目标的回波信号后，信息处理模块30对宽窄波束的回波信号分别处理。

首先对接收天线组20接收的所有窄波束回波信号的时域信号做加窗，然后进行Range-FFT(距离-快速傅里叶变换)处理得到第一窄波束处理信号，然后将所述第一窄波束处理信号进行Doppler-FFT(多普勒-快速傅里叶变换)处理，得到窄波束变换回波信号，即得到窄波束的回波信号的Range-Doppler图。

然后通过恒虚警率检测法(CFAR)对窄波束变换回波信号进行检测确定在第一Range-Doppler图中的窄波束目标点，通过窄波束目标点在第一Range-Doppler图的坐标信息即可得到窄波束的目标距离和窄波束的目标速度；由于接收天线组20内的每个接收天线之间的距离和高度的不同，可以确定目标的相位信息，然后根据比相测角法得到窄波束的目标角度信息，例如窄波束的目标方位角和窄波束的目标俯仰角，即确定了多个帧周期对应的窄波束目标子信息；然后对所有窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息。

同理，对所有宽波束回波信号的时域信号做加窗，然后依次进行Range-FFT处理和Doppler-FFT处理得到宽波束回波信号的第二Range-Doppler图，然后通过恒虚警率检测法确定在第二Range-Doppler图中的宽波束目标点，通过宽波束目标点在第二Range-Doppler图的坐标信息即可得到宽波束的目标距离和宽波束的目标速度；根据比相测角法得到宽波束的目标角度信息，例如宽波束的目标方位角和宽波束的目标俯仰角，即确定了帧周期内的宽波束目标子信息；然后对所有宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息。

当得到宽波束目标位置信息和窄波束目标位置信息后，通过二次聚类融合算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合，即对重合区域的目标进行合并，然后对融合或聚类的信息进行滤波以及航迹跟踪得到所述目标信息。

一个实施例中，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角。其中，所述目标方位角是雷达与目标之间在水平方向上的角度，所述目标俯仰角是雷达与目标之间在垂直方向上的角度

信息处理模块30还可以具体用于：根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。

具体的，根据比相测角法原理，最大不模糊测角范围为(-θ_max，θ_max)。参见图2，接收天线组20中的第三接收天线R3和第四接收天线R4的间距d₃₄为根据可以得到第三接收天线R3和第四接收天线R4的测角范围为-90°～90°，毫米波调制信号的波束角度θ_max为7.6°，故不会出现角度模糊，

所以根据第三接收天线R3和第四接收天线R4的回波信号的相位差可得到目标方位角范围。

另外，根据

可知测角误差，其中，d为每个接收天线之间的距离，λ为所述毫米波调制信号的波长，为每个接收天线接收的回波信号之间的相位差。可见，当d越大时，测角精度越高，因此在图2所示的四个接收天线中，间隔为的第一接收天线R1和第四接收天线R4可以保证雷达的方位角测角精度。

所以在确定目标方位角时，通过第一接收天线R1和第四接收天线R4接收的回波信号确定目标方位角，可以保证目标方位角精度，通过第三接收天线R3和第四接收天线R4接收的回波信号确定目标方位角范围，即通过第一接收天线R1、第三接收天线R3和第四接收天线R4接收的回波信号的相位信息可得到精确的目标角度信息。

同理，确定目标俯仰角时，由于第一接收天线R1、第二接收天线R2和第三接收天线R3之间存在高度差，根据得到目标俯仰角，并可知目标俯仰角的测角范围为-19.5°～19.5°，不会出现角度模糊的问题，即目标俯仰角的角度检测准确。通过测量目标俯仰角，可以获取对目标与自车的高度差进行测量，并通过对高度差的限制剔除一些桥梁、路灯、限高杆等的误报警信息，由目标距离、目标方位角和目标俯仰角解算得到目标的三维位置信息，为驾驶员准确提供车辆前向的目标位置。

可选的，信息处理模块30还可以用于：判断所述目标信息是否满足预警条件，在满足所述预警条件时上报终端。

所述预警条件可以包括：预警距离、预警角度或预警速度中的至少一种。示例性的，所述目标距离小于或等于所述预警距离时警报，所述目标俯仰角过大或过小时警报等。

通过目标俯仰角可以判断当前检测的目标的高度信息，即可以通过目标俯仰角得出目标大小，进而根据目标距离、目标方位角以及目标的高度信息确定了目标的三维位置信息，精确定位目标位置，获取准确的目标信息，同时可以在预警过程中，根据预警条件和目标的三维信息将过高或过低的目标过滤掉，避免过多次数不必要的警报，减少误报。

一个实施例中，所述目标检测装置还包括：存储模块40。

存储模块40与信息处理模块30的存储端连接，用于存储所述目标位置信息。示例性的，存储模块40与AWR1642芯片的存储引脚连接，AWR1642芯片将得到的目标位置信息存储到存储模块40。

存储模块40可以通过串行接口与信息处理模块30的存储端连接。串行接口可以为SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)，SPI是一种高速的、全双工同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，节省空间。应理解，本实施例对串行接口的具体结构不做限定，还可以RS-485接口等。

可选的，存储模块40可以为Flash存储器。Flash存储器可以在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，保证了雷达数据不丢失。

一个实施例中，所述目标检测装置还包括：时钟模块50。

时钟模块50与信息处理模块30的存储端连接，用于为信息处理模块10提供时钟信号。本实施例对时钟模块50的具体结构不做限定，可以为时钟电路，也可以为时钟芯片等。

一个实施例中，所述目标检测装置还包括：加密模块60。

加密模块60与信息处理模块10的控制端连接，用于对信息处理模块10进行加密。加密模块60可以为加密芯片，主要用于信息处理模块10的线路数据的加密传输与密钥安全存放，可以保证内部存储的密钥和信息数据不会被非法读取与篡改。例如武汉瑞纳捷RJGT102型号芯片，利用逻辑电路实现加密。本实施例对加密模块60的具体结构不做限定。

上述前向目标检测雷达，发射天线组利用信息处理模块发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标，增大了目标检测范围，同时毫米波不受气象条件影响，保证了目标检测的准确度；接收天线组接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号并发送给信息处理模块，然后信息处理模块对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，包括目标距离、目标方位角和目标俯仰角，即确定了目标的三维位置信息，再通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息，可以剔除一些桥梁、路灯、限高杆等的误报警信息，提高了目标检测的精确度，准确的提供自车前方路况信息。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模型的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

实施例二

对应于上文实施例一所述的前向目标检测雷达，图3提供了前向目标检测方法的一个实施例实现流程示意图，详述如下：

步骤S301，发射天线组利用毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标。

具体应用中，毫米波调制信号与红外和激光相比，穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点，且抗干扰能力强。

步骤S302，通过接收天线组获取所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号。

步骤S303，对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

一个实施例中，所述对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，包括：

对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息，以及

对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息。

其中，接收天线组中每个接收天线之间的距离和高度差不同。

一个实施例中，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息。

所述对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，或所述对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，包括：

对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

一个实施例中，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角。

所述根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息，包括：

根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。

可选的，在确定目标信息之后，所述前向目标检测方法还包括：判断所述目标信息是否满足预警条件，在满足所述预警条件时上报终端。

所述预警条件可以包括：预警距离、预警角度或预警速度中的至少一种。示例性的，所述目标距离小于或等于所述预警距离时警报，所述目标俯仰角过大或过小时警报等。

通过目标俯仰角可以判断当前检测的目标的高度信息，即可以通过目标俯仰角得出目标大小，进而根据目标距离、目标方位角以及目标的高度信息确定了目标的三维位置信息，精确定位目标位置，获取准确的目标信息，同时可以在预警过程中，根据预警条件和目标的三维信息将过高或过低的目标过滤掉，避免过多次数不必要的警报，减少误报。

一个实施例中，参见图4，所述通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息，具体可以包括：

步骤S401，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合，得到融合信息。

步骤S402，对所述融合信息进行滤波，并根据滤波后的所述融合信息对所述目标进行轨迹跟踪，得到所述目标信息。

对所述融合信息进行滤波的算法可以是线性滤波或者卡尔曼滤波等算法，即根据所述融合信息对得到的目标参数(目标位置信息)进行最佳预测，可得到目标位置的最优结果。

在确定所述目标信息之后，所述前向目标检测方法还可以包括：

将所述目标信息上报给终端，以使所述终端通过所述目标信息判断是否向自车发出警报，给予驾驶员精确的目标位置，提高驾驶安全。所述终端可以是远程监控终端，也可以是车辆的前向紧急制动或前向碰撞预警等设备。

上述前向目标检测方法，利用发射天线组发射的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标，增大了目标检测范围，同时毫米波不受气象条件影响，保证了目标检测的准确度；接收天线组接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号并发送给信息处理模块，然后信息处理模块对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，包括目标距离、目标方位角和目标俯仰角，即确定了目标的三维位置信息，再通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息，可以剔除一些桥梁、路灯、限高杆等的误报警信息，提高了目标检测的精确度，准确的提供自车前方路况信息。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的雷达和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的雷达实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种前向目标检测雷达，其特征在于，包括：发射天线组、接收天线组和信息处理模块；

所述发射天线组，用于利用所述信息处理模块发送的毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；

所述接收天线组，用于接收所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号，并发送给所述信息处理模块；

所述信息处理模块，用于对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

2.如权利要求1所述的前向目标检测雷达，其特征在于，所述发射天线组包括：

至少一个用于扫描所述宽波束区域内目标的宽波束发射天线；和

至少一个用于扫描所述窄波束区域内目标的窄波束发射天线；

其中，所述宽波束区域的圆心角大于所述窄波束区域的圆心角，所述宽波束区域的半径小于所述窄波束区域的半径。

3.如权利要求1所述的前向目标检测雷达，其特征在于，所述接收天线组包括四个接收天线；

所述四个接收天线阵列设置；其中，第一接收天线与第二接收天线之间的距离为所述第一接收天线与第三接收天线之间的距离为3λ，所述第一接收天线与第四接收天线之间的距离为所述第二接收天线与所述第一接收天线的高度差为所述第一接收天线、所述第三接收天线和所述第四接收天线等高，λ为所述毫米波调制信号的波长。

4.如权利要求2所述的前向目标检测雷达，其特征在于，所述信息处理模块具体用于：

对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息；以及

对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息；

通过融合算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

5.如权利要求4所述的前向目标检测雷达，其特征在于，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息；

所述信息处理模块具体用于：

对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

6.如权利要求5所述的前向目标检测雷达，其特征在于，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角；

所述信息处理模块具体用于：根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。

7.一种前向目标检测方法，其特征在于，包括：

发射天线组利用毫米波调制信号扫描宽波束区域和窄波束区域内目标；

通过接收天线组获取所述宽波束区域内目标的宽波束回波信号和所述窄波束区域内目标的窄波束回波信号；

对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，通过二次聚类算法将所述宽波束目标位置信息和所述窄波束目标位置信息进行融合确定目标信息。

8.如权利要求7所述的前向目标检测方法，其特征在于，所述对所述宽波束回波信号进行目标定位得到宽波束目标位置信息，以及对所述窄波束回波信号进行目标定位得到窄波束目标位置信息，包括：

对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，将所述多个宽波束目标子信息进行聚类得到所述宽波束目标位置信息；以及

对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，将所述多个窄波束目标子信息进行聚类得到所述窄波束目标位置信息，一个回波信号对应一个目标子信息。

9.如权利要求8所述的前向目标检测方法，其特征在于，每个目标子信息均包括：目标速度、目标距离和目标角度信息，其中，目标速度为目标与自车的相对速度，目标距离为目标与自车的相对距离，目标角度信息为目标与雷达法线的相对角度信息；

所述对每个帧周期的宽波束回波信号进行目标定位得到多个宽波束目标子信息，或所述对每个帧周期的窄波束回波信号进行目标定位得到多个窄波束目标子信息，包括：

对每个帧周期的回波信号均进行傅里叶变换得到对应的变换回波信号，根据恒虚警率检测法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标速度和所述目标距离，根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息。

10.如权利要求9所述的前向目标检测方法，其特征在于，所述目标角度信息包括目标方位角和目标俯仰角；

所述根据比相测角法对所述变换回波信号进行检测得到所述目标角度信息，包括：

根据

确定所述目标方位角α_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_n为所述接收天线组中每个接收天线之间的距离；以及，根据

确定所述目标俯仰角β_max，其中，λ为所述毫米波调制信号的波长，d_m为所述接收天线组中每个接收天线之间的高度差。