基于毫米波雷达的目标检测与识别方法研究开题报告

全文总字数：4717字

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、目的及意义（含国内外研究现状分析）

1.论文选题的目的和意义

近年来，汽车行业飞速发展使得我国汽车保有量快速增长，但是由于交通事故导致的人员伤亡数量仍然居高不下，根据我国公安部交通管理局的数据，我国超过65%的汽车相撞事故为追尾事故，而且追尾事故造成的损失也最大，追尾事故高发的原因在于，传统汽车行驶过程中车辆主要依靠驾驶员来判断是否采取制动措施，但驾驶员在注意到危险后需要一定的反应时间，而且车辆本身存在一定的视线盲区，驾驶员无法第一时间获取视觉盲区的信息，就容易造成交通事故。为了避免由于驾驶员的视线盲区造成的危险，很多企业和研究中心开展了车辆防碰撞系统研究，车辆防碰撞系统可以在驾驶员未注意到周边环境碰撞危险时采取紧急制动措施或对驾驶员发出预警信号，避免与其他车辆发生碰撞或减少碰撞所带来的伤害，由此可见，车辆的防碰撞系统对保护驾驶员行车安全具有重大意义。近几年车辆防碰撞系统的研究已经取得了较大进展，其关键技术是依靠安装在车身周围的传感器来探测周边目标，并且要求能对目标进行跟踪、预测其下一步的运动状态以采取相应措施，随着人们对汽车安全性能的日益重视，对于防碰撞系统的研究也得到越来越多企业的重视。

随着无线电技术的快速发展，毫米波雷达逐渐成为智能交通系统中的重要研究领域，毫米波是无线电波中的一段，通过向目标物体发射毫米波，依据物体反射产生的时间差、频移等信息可以计算物体的方位、距离和速度等信息，相比超声波传感器、激光雷达等雷达，毫米波雷达具有探测性能稳定、探测灵敏度高、探测距离远等优点，其在汽车防碰撞系统中得到了广泛的应用，如何通过毫米波雷达准确识别目标成为研究的重点。雷达信号遇到物体时会反射回波信号，接收天线将回波信号发送至混频器，混频器将接收信号和发射信号混合在一起，生成中频信号，毫米波雷达在获取数据之后，需要进行一定的预处理，剔除空目标和无效目标，通过对中频信号进行傅里叶变换等，可以使用FMCW雷达进行测量距离、速度、角度等信息，在实际检测中，毫米波雷达接收到的返回信号包含了方位角θ和相对车速Vr以及车距ρr等与自车相关的32个目标信息，在获取与自车相关的纵向和横向相对运动信息后，可以检查前方车辆是否处于有效的检测区域，并直接消除有效检测区域外的目标。基于毫米波雷达的目标检测与识别技术对车载防碰撞系统的发展具有重大意义。

2.国内外关于该论题的研究现状

汽车防碰撞系统在近年来发展显著，用于车辆防撞领域的各种传感器技术在近几年得到飞速发展，并且已经成功运用于汽车自适应巡航、汽车主动安全驾驶以及防撞预警等领域，目前主流的目标检测传感器包括激光雷达、超声波、红外线、毫米波雷达等，以上几种雷达的探测性能比较如下表：

表一：主流雷达目标探测性能比较

通过对各种传感器的性能比较可以发现，毫米波雷达具有良好的适应恶劣环境的能力，并且具有强穿透力和稳定精确的远距离测距能力，其优秀的探测能力可以有效保证目标检测与跟踪算法的有效性和预警系统的可靠性。毫米波雷达凭借低成本、高可靠性、技术成熟等优点成为自动驾驶感知系统的关键部件,主流技术路线中都有其身影,未来将为自动驾驶的实现发挥重要作用。

目前毫米波雷达被广泛应用于自适应巡航（ACC）、前向防撞报警（FCW）、盲点检测（BSD）、辅助停车（PA）、辅助变道（LCA）等高级驾驶辅助系统（ADAS）相关功能中。全球汽车毫米波雷达主要供应商为传统汽车电子优势企业, 比如博世、大陆集团, 其次为海拉、富士通天、电装、采埃孚天合、德尔福、奥托立夫、法雷奥等, 这9家公司的全球市场份额总计达到88%。英飞凌公司的77GHz芯片被用于基于毫米波雷达的驾驶员辅助系统，可识别距离最远250米的物体, 目前已经有超过1500万片芯片的出货量。

目前国内毫米波雷达厂商并不多, 大部分都是一些初创公司，且以24GHz毫米波雷达产品居多，2016年，国内正式启动国际电联智能交通全球频率统一（WRC-19 1.12）议题工作，授权车联组织产业单位在合肥、大连、泰州、绵阳等城市开展77～81 GHz车用毫米波雷达研究试验工作，目前承泰科技等已经研制出77GHz毫米波雷达产品等。

目标检测是汽车防碰撞系统的基础，对一个雷达检测值，只有两种情况，一是仅为噪声干扰值，二是回波信号与噪声干扰值之和。毫米波雷达在获取数据之后，需要进行一定的预处理，剔除空目标和无效目标。在实际检测中，毫米波雷达接收到的返回信号包含了方位角θ和相对车速Vr 以及车距ρr 等与自车相关的 32 个目标信息，将雷达输出的极坐标信息向直角坐标系转换，在获取与自车相关的纵向和横向相对运动信息后，可以检查前方车辆是否处于有效的检测区域，并直接消除有效检测区域外的目标。在获取周围车辆位置信息后，可以通过运动目标模型对目标进行跟踪，目标跟踪问题可以概括成对运动目标数学模型的建立、对收集到的数据进行滤波、对当前运动状态进行最优状态估计以及对目标的下一时刻运动状态进行预测。在获取周围车辆位置信息后，可以通过运动目标模型对目标进行跟踪，传统的目标跟踪模型主要包括CV模型、CA模型和当前统计模型等，这些模型的适用目标状态不同，精确度也有差别，综合考虑不同模型的适用目标状态和精确度等因素，可以实现各种工况下的精确追踪。

2. 研究的基本内容与方案

二、设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1. 基本内容与目标

（1）掌握基于毫米波雷达的汽车防碰撞系统结构及工作原理；

3. 研究计划与安排

三、进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

四、参考文献

[1] blanc,christophe, aufrère, romuald, malaterre, laurent,等. obstacle detection and tracking by millimeter waveradar[j]. ifac proceedings volumes, 2004.

[2]russell,m.e, crain, a, curran, a,等. millimeter-wave radar sensor for automotive intelligent cruisecontrol (icc)[j]. microwave theory techniques ieee transactions on,45(12):2444-2453.