一种具有识别功能的智能防撞报警装置的制造方法
一种具有识别功能的智能防撞报警装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及报警领域，具体设及一种具有识别功能的智能防撞报警装置。
【背景技术】
[0002] 宽阔的街道带动了城市发展，为人们的出行提供了方便，随着科技的发展，交通智 能化的概念被提出，越来越多的车辆安装了智能防撞报警装置。
[0003] 智能环境感知系统的主要功能是通过传感器获取车辆W及环境信息，具体为车辆 的位姿及状态信息获取、结构化公路中车道线及车道边沿的识别与跟踪、交通标志及交通 信号的识别与跟踪、汽车周围障碍物的识别与跟踪(其中包括动态及静态障碍物，如行人、 车辆等及车辆行驶路面的交通状况分析等。
[0004] 报警装置，在其上设置智能环境感知系统W提高其安全、多功能化等综合性能是 目前必然的发展趋势。但是，现在的环境感知系统往往存在感知维度不足、计算精度不高、 实时性不强等问题。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种具有识别功能的智能防撞报警装置。
[0006] 本发明的目的采用W下技术方案来实现：
[0007] -种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在报警装置上的毫 米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷达、旋转机械装 置、控制单元和数据处理单元;旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转轴，第一 旋转轴竖直布置且与旋转盘的中屯、固接，所述第一旋转轴通过第一步进电机驱动旋转；由 第二步进电机驱动旋转的第二旋转轴水平套装在轴承座内，所述轴承座通过2个竖直布置 的支撑轴固接在旋转盘上;所述第二旋转轴的中点处设置有连接部，所述连接部垂直于第 二旋转轴且与第二旋转轴一体成型，毫米波雷达与连接部垂直固接;所述毫米波雷达的自 身固有扫描平面垂直于旋转盘所在平面，且扫描范围角为±30%所述旋转盘在布置支撑轴 的一侧有切口，切口所在的直线平行于第二旋转轴所在的直线，且任一支撑轴与切口所在 直线的距离小于50mm;所述第一步进电机和第二步进电机均通过单片机来控制，单片机用 于接收控制命令，并将控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和 两个步进电机转过的角度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置的当前位置 状态反馈给数据处理单元;所述旋转机械装置整体在第一步进电机的带动下面向报警装置 前方做水平180°的周期往返运动，同时毫米波雷达在第二步进电机的带动下面向报警装置 前方做竖直180°的周期往返运动；
[000引数据处理单元包括数据采集子单元、延时修正子单元和坐标输出子单元;数据采 集子单元接收毫米波雷达测量得到的其与目标的距离值P，同时接收单片机发送的垂直旋 转角α和水平旋转角β，W及毫米波雷达的自身扫描角Θ ;设激光雷达对某一目标的读数为 (口，曰，0，目），并定义：当雷达处于水平位置时0 = 0°，当雷达处于水平位置上方时0值为正，雷 达处于水平位置下方时α值为负，当第二旋转轴与报警装置正前方方向垂直时β = 0°，当雷 达位于β = 0°的右侧时β为正值，当雷达位于β = 0°的左侧时β为负值；当毫米波雷达的自身 扫描方向与毫米波雷达所在平面垂直时9 = 0%当自身扫描方向位于9 = 0°的上方时e为正 值，当自身扫描方向位于θ = 0°的下方时Θ为负值；
[0009] 优选地，延时修正子单元包括距离测量修正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描 修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测量值进行针对雷达检测波往返过程中延 时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0010]
[001。 当I αι+θι I > I日2+目21且I & I > I时时，上式取正号，否则取负号；
[0012] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3;当I αι I > I 1时，上式取正号，否则 取负号；
[0013] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0014] 其中m为毫米波雷达的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标和毫米波雷 达之间距离对延时效应的影响，目标越靠近雷达则延时越小，反之延时越大;ti为对该目标 雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间；I tl-t2 I代表了雷达检测波往返于目 标和雷达之间所需的时间;Τι为毫米波雷达的水平旋转周期，T2为毫米波雷达的竖直旋转周 期;α功ti时的α值，〇2为t2时的α值;01为ti时的β值，02为t2时的β值；0功ti时的Θ值，02为t2时 的目值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/s;
[0015] 坐标输出子单元:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0018] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量：
[0019]对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，则多散射中屯、目标的 RCS表示为目标方位角的函数：
[0020]
[0021] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0022] 贝1JRCS序列变异系数表示为
庚中〇化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
[0023] 本报警装置的有益效果为:设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，且实时性更强；给出了精确的坐标计算方 法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特 性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件 的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警装置的适用性提供了条件；用毫 米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰减小，受自然光和热福射源影响 小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出警报，为安全行驶提供可靠保障， 具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性。
【附图说明】
[0024] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 审IJ，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据W下附图获得 其它的附图。
[0025] 图1是一种具有识别功能的智能防撞报警装置的结构框图；
[0026] 图2是旋转机械装置的结构示意图；
[0027] 图3是毫米波雷达自身扫描示意图；
[0028] 图4是雷达检测目标时的示意图；
[0029] 图5是数据处理单元的结构框图。
[0030] 附图标记:毫米波雷达-1;旋转盘-2;第一旋转轴-3;第二旋转轴-4;轴承座-5;支 撑轴-6;连接部-7;第一步进电机-8;第二步进电机-9;旋转机械装置-10;控制单元-11;数 据处理单元-12;数据采集子单元13;延时修正子单元-14;坐标输出子单元-15;切口-16;目 标-17;报警装置前方-18。
【具体实施方式】
[0031 ]结合W下实施例对本发明作进一步描述。
[0032] 实施例1:
[0033] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0034] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧 时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0035] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0036]
[0037] 当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于tl-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0038] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
；当I αι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0039] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0040] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0041] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0044] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0045] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0046]
[0047] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[004引贝化CS序列变异系数表示为
庚中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
。将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0049]在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间 隔为2°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于1%，测量延时率小于0.5%，且实时性 更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转机 械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识别 更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警装 置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰减 小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出警 报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了意想不 到的效果。
[(K)加]实施例2:
[0051] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为±30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16,切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0052] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0=0%当毫米波雷达1位于0=0°的右侧时e为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ=〇°，当自身扫描方向位于θ=〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ=〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0053]优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0化4]
[005引当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0056] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子；当I αι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0057] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
自I βι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0化引其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，02为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0059] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空 间坐标为：
[0060]
[0061 ] 其中
[0062] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0063] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0064]
[0065] 其中，〇i表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0066] 则RCS序列变异系数表示为
其中σ化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0067] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.2s，T2 = 2.6s，毫米波雷达的采样 间隔为1.5°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.8%，测量延时率小于0.4%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[006引实施例3:
[0069]如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0070] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0071] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0072]
[007引当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于tl-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0074] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
'引αι I > I 1时，上式取正号，否则 取负号；
[0075] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0076] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0077] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0080] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0081] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0082]
[0083] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0084] 贝1JRCS序列变异系数表示为；
庚中〇化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
，将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0085] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.4s，T2 = 2.7s，毫米波雷达的采样 间隔为1.8°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.7%，测量延时率小于0.4%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[0086] 实施例4:
[0087] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0088] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0089] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值P的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0090]
[OOW]当I αι+θι I > I α2+θ21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0092] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
;当I αι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0093] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0094] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[00M] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0098] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0099] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可w看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0100]
[0101] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0102] 贝化CS序列变异系数表示为：
其中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0103] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.5s，T2 = 2.8s，毫米波雷达的采样 间隔为1.3°/s。在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.6%，测量延时率小于0.3%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[0104] 实施例5:
[0105] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0106] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达 1在水平方向的旋转角度。
[0107] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[010 引
[0109] 当|αι+θι| > |〇2+02|且|βι| > |02|时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0110] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当|αι|>|〇2|时，上式取正号，否则 取负号；
[0111] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0112] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0113]坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0116] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0117] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[011 引
[0119] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0120] 贝化CS序列变异系数表示为
其中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0121] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，。=2.63，了2 = 2.93，毫米波雷达的采样间隔 为1.2°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.5%，测量延时率小于0.2%，且实时 性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转 机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识 别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警 装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰 减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出 警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了意想 不到的效果。
[0122]最后应当说明的是，W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可W对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
【主权项】
1. 一种具有识别功能的智能防撞报警装置，其特征是，包括报警装置和安装在报警装 置上的毫米波雷达三维环境感知系统；毫米波雷达三维环境感知系统包括毫米波雷达、旋 转机械装置、控制单元和数据处理单元;旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转 轴，第一旋转轴竖直布置且与旋转盘的中心固接，所述第一旋转轴通过第一步进电机驱动 旋转；由第二步进电机驱动旋转的第二旋转轴水平套装在轴承座内，所述轴承座通过2个竖 直布置的支撑轴固接在旋转盘上;所述第二旋转轴的中点处设置有连接部，所述连接部垂 直于第二旋转轴且与第二旋转轴一体成型，毫米波雷达与连接部垂直固接;所述毫米波雷 达的自身固有扫描平面垂直于旋转盘所在平面，且扫描范围角为±30°;所述旋转盘在布置 支撑轴的一侧有切口，切口所在的直线平行于第二旋转轴所在的直线，且任一支撑轴与切 口所在直线的距离小于50mm;所述第一步进电机和第二步进电机均通过单片机来控制，单 片机用于接收控制命令，并将控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始 位置和两个步进电机转过的角度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置的当 前位置状态反馈给数据处理单元;所述旋转机械装置整体在第一步进电机的带动下面向报 警装置前方做水平180°的周期往返运动，同时毫米波雷达在第二步进电机的带动下面向报 警装置前方做竖直180°的周期往返运动； 数据处理单元包括数据采集子单元、延时修正子单元和坐标输出子单元;数据采集子 单元接收毫米波雷达测量得到的其与目标的距离值P，同时接收单片机发送的垂直旋转角α 和水平旋转角β，以及毫米波雷达的自身扫描角Θ ;设激光雷达对某一目标的读数为(Ρ，α，β， Θ )，并定义：当雷达处于水平位置时α = 0°，当雷达处于水平位置上方时α值为正，雷达处于 水平位置下方时α值为负，当第二旋转轴与报警装置正前方方向垂直时β = 0°，当雷达位于β =0°的右侧时β为正值，当雷达位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达的自身扫描方向 与毫米波雷达所在平面垂直时Θ = 0°，当自身扫描方向位于Θ = 0°的上方时Θ为正值，当自身 扫描方向位于Θ = 0°的下方时θ为负值。2. 根据权利要求1所述的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，其特征是，延时修正 子单元包括距离测量修正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模 块，用于对距离值P的测量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修 正因子为：当I Ctae11 > I α2+θ21且I I > I β21时，上式取正号，否则取负号； 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的 修正，其输出的修正因亍当I Ct11 > ICI21时，上式取正号，否则取负 号； 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的 修正，其输出的修正因子当IiHl >|β21时，上式取正号，否则取负 号； 其中m为毫米波雷达的最大可探测距离，且P Sm;=用于反应检测目标和毫米波雷达之 间距离对延时效应的影响，目标越靠近雷达则延时越小，反之延时越大;七为对该目标雷达 检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间；I t-ts I代表了雷达检测波往返于目标和 雷达之间所需的时间为毫米波雷达的水平旋转周期，T2为毫米波雷达的竖直旋转周期； 〇1为七时的α值，α 2为t2时的α值办为七时的β值，&为t2时的β值々为七时的Θ值，θ 2为t2时的Θ 值;1^ = 2^1^ = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/s; 坐标输出子单元:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系数进 行测量： 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中心构成，则多散射中心目标的RCS表 示为目标方位角的函数：其中，O1表示第i个散射中心RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角,R1表示第i个 散射中心相对雷达中心距离;λ为人为设定的参数； 则RCS序列变异系数表示为：其中〇(k)表示第k次探测目标 的RCS值，RCS序列均值
【专利摘要】本发明公开了一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在报警装置上的毫米波雷达三维环境感知系统；毫米波雷达三维环境感知系统包括毫米波雷达、旋转机械装置、控制单元和数据处理单元；旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转轴。本防撞报警装置结构简单实用，能实现前方无死角扫描覆盖，且具有控制精确、定位精确度高、实时性好等优点。
【IPC分类】G01S13/93
【公开号】CN105487075
【申请号】CN201610089065
【发明人】陈杨珑
【申请人】陈杨珑
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月17日
【技术领域】
[0001] 本发明设及报警领域，具体设及一种具有识别功能的智能防撞报警装置。
【背景技术】
[0002] 宽阔的街道带动了城市发展，为人们的出行提供了方便，随着科技的发展，交通智 能化的概念被提出，越来越多的车辆安装了智能防撞报警装置。
[0003] 智能环境感知系统的主要功能是通过传感器获取车辆W及环境信息，具体为车辆 的位姿及状态信息获取、结构化公路中车道线及车道边沿的识别与跟踪、交通标志及交通 信号的识别与跟踪、汽车周围障碍物的识别与跟踪(其中包括动态及静态障碍物，如行人、 车辆等及车辆行驶路面的交通状况分析等。
[0004] 报警装置，在其上设置智能环境感知系统W提高其安全、多功能化等综合性能是 目前必然的发展趋势。但是，现在的环境感知系统往往存在感知维度不足、计算精度不高、 实时性不强等问题。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种具有识别功能的智能防撞报警装置。
[0006] 本发明的目的采用W下技术方案来实现：
[0007] -种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在报警装置上的毫 米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷达、旋转机械装 置、控制单元和数据处理单元;旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转轴，第一 旋转轴竖直布置且与旋转盘的中屯、固接，所述第一旋转轴通过第一步进电机驱动旋转；由 第二步进电机驱动旋转的第二旋转轴水平套装在轴承座内，所述轴承座通过2个竖直布置 的支撑轴固接在旋转盘上;所述第二旋转轴的中点处设置有连接部，所述连接部垂直于第 二旋转轴且与第二旋转轴一体成型，毫米波雷达与连接部垂直固接;所述毫米波雷达的自 身固有扫描平面垂直于旋转盘所在平面，且扫描范围角为±30%所述旋转盘在布置支撑轴 的一侧有切口，切口所在的直线平行于第二旋转轴所在的直线，且任一支撑轴与切口所在 直线的距离小于50mm;所述第一步进电机和第二步进电机均通过单片机来控制，单片机用 于接收控制命令，并将控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和 两个步进电机转过的角度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置的当前位置 状态反馈给数据处理单元;所述旋转机械装置整体在第一步进电机的带动下面向报警装置 前方做水平180°的周期往返运动，同时毫米波雷达在第二步进电机的带动下面向报警装置 前方做竖直180°的周期往返运动；
[000引数据处理单元包括数据采集子单元、延时修正子单元和坐标输出子单元;数据采 集子单元接收毫米波雷达测量得到的其与目标的距离值P，同时接收单片机发送的垂直旋 转角α和水平旋转角β，W及毫米波雷达的自身扫描角Θ ;设激光雷达对某一目标的读数为 (口，曰，0，目），并定义：当雷达处于水平位置时0 = 0°，当雷达处于水平位置上方时0值为正，雷 达处于水平位置下方时α值为负，当第二旋转轴与报警装置正前方方向垂直时β = 0°，当雷 达位于β = 0°的右侧时β为正值，当雷达位于β = 0°的左侧时β为负值；当毫米波雷达的自身 扫描方向与毫米波雷达所在平面垂直时9 = 0%当自身扫描方向位于9 = 0°的上方时e为正 值，当自身扫描方向位于θ = 0°的下方时Θ为负值；
[0009] 优选地，延时修正子单元包括距离测量修正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描 修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测量值进行针对雷达检测波往返过程中延 时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0010]
[001。 当I αι+θι I > I日2+目21且I & I > I时时，上式取正号，否则取负号；
[0012] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3;当I αι I > I 1时，上式取正号，否则 取负号；
[0013] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0014] 其中m为毫米波雷达的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标和毫米波雷 达之间距离对延时效应的影响，目标越靠近雷达则延时越小，反之延时越大;ti为对该目标 雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间；I tl-t2 I代表了雷达检测波往返于目 标和雷达之间所需的时间;Τι为毫米波雷达的水平旋转周期，T2为毫米波雷达的竖直旋转周 期;α功ti时的α值，〇2为t2时的α值;01为ti时的β值，02为t2时的β值；0功ti时的Θ值，02为t2时 的目值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/s;
[0015] 坐标输出子单元:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0018] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量：
[0019]对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，则多散射中屯、目标的 RCS表示为目标方位角的函数：
[0020]
[0021] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0022] 贝1JRCS序列变异系数表示为
庚中〇化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
[0023] 本报警装置的有益效果为:设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，且实时性更强；给出了精确的坐标计算方 法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特 性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件 的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警装置的适用性提供了条件；用毫 米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰减小，受自然光和热福射源影响 小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出警报，为安全行驶提供可靠保障， 具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性。
【附图说明】
[0024] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 审IJ，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据W下附图获得 其它的附图。
[0025] 图1是一种具有识别功能的智能防撞报警装置的结构框图；
[0026] 图2是旋转机械装置的结构示意图；
[0027] 图3是毫米波雷达自身扫描示意图；
[0028] 图4是雷达检测目标时的示意图；
[0029] 图5是数据处理单元的结构框图。
[0030] 附图标记:毫米波雷达-1;旋转盘-2;第一旋转轴-3;第二旋转轴-4;轴承座-5;支 撑轴-6;连接部-7;第一步进电机-8;第二步进电机-9;旋转机械装置-10;控制单元-11;数 据处理单元-12;数据采集子单元13;延时修正子单元-14;坐标输出子单元-15;切口-16;目 标-17;报警装置前方-18。
【具体实施方式】
[0031 ]结合W下实施例对本发明作进一步描述。
[0032] 实施例1:
[0033] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0034] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧 时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0035] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0036]
[0037] 当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于tl-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0038] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
；当I αι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0039] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0040] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0041] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0044] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0045] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0046]
[0047] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[004引贝化CS序列变异系数表示为
庚中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
。将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0049]在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间 隔为2°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于1%，测量延时率小于0.5%，且实时性 更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转机 械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识别 更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警装 置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰减 小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出警 报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了意想不 到的效果。
[(K)加]实施例2:
[0051] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为±30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16,切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0052] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0=0%当毫米波雷达1位于0=0°的右侧时e为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ=〇°，当自身扫描方向位于θ=〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ=〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0053]优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0化4]
[005引当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0056] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子；当I αι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0057] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
自I βι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0化引其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，02为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0059] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空 间坐标为：
[0060]
[0061 ] 其中
[0062] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0063] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0064]
[0065] 其中，〇i表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0066] 则RCS序列变异系数表示为
其中σ化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0067] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.2s，T2 = 2.6s，毫米波雷达的采样 间隔为1.5°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.8%，测量延时率小于0.4%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[006引实施例3:
[0069]如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0070] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0071] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0072]
[007引当I αι+θι I > I曰2+目21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于tl-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0074] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
'引αι I > I 1时，上式取正号，否则 取负号；
[0075] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0076] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0077] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0080] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0081] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0082]
[0083] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0084] 贝1JRCS序列变异系数表示为；
庚中〇化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
，将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0085] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.4s，T2 = 2.7s，毫米波雷达的采样 间隔为1.8°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.7%，测量延时率小于0.4%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[0086] 实施例4:
[0087] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0088] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0089] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值P的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[0090]
[OOW]当I αι+θι I > I α2+θ21且I βι I > I时时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0092] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
;当I αι I > I 021时，上式取正号，否则 取负号；
[0093] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因子
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0094] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[00M] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0098] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0099] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可w看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[0100]
[0101] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0102] 贝化CS序列变异系数表示为：
其中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0103] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，设置Τι = 2.5s，T2 = 2.8s，毫米波雷达的采样 间隔为1.3°/s。在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.6%，测量延时率小于0.3%，且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的 报警装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时 的衰减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并 发出警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了 意想不到的效果。
[0104] 实施例5:
[0105] 如图1-4所示的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在 报警装置上的毫米波雷达Ξ维环境感知系统;毫米波雷达Ξ维环境感知系统包括毫米波雷 达1、旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、 旋转盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接，所述第一旋转轴3 通过第一步进电机8驱动旋转；由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承 座5内，所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中 点处设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型，毫米波 雷达1与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平 面，且扫描范围角为± 30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16，切口 16所在的直 线平行于第二旋转轴4所在的直线，且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所 述第一步进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制，单片机用于接收控制命令，并将 控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角 度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理 单元12;所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向报警装置前方18做水平 180°的周期往返运动，同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向报警装置前方20做 竖直180°的周期往返运动；
[0106] 如图5所示，数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P，同时接 收单片机发送的垂直旋转角α和水平旋转角e，W及毫米波雷达1自身的扫描角Θ，从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示，设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0，〇，0，9)，并定义：当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°，当毫米波雷达1处于水 平位置上方时α值为正，毫米波雷达1处于水平位置下方时α值为负；当第二旋转轴4与报警 装置正前方方向垂直时0 = 0%当毫米波雷达1位于0 = 0°的右侧时0为正值，当毫米波雷达1 位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时θ = 〇°，当自身扫描方向位于θ = 〇°的上方时Θ为正值，当自身扫描方向位于θ = 〇°的下方 时9为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎Ρ为毫米波雷达 1在水平方向的旋转角度。
[0107] 优选地，延时效应是指，由于本装置采用的是Ξ维度双旋转的技术方案，因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中，雷达的位置已经发生了一定的偏移，虽然运段时间很短， 但是当旋转速度较高时，运部分的误差仍然不可忽视，运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方，因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块，用于对距离值Ρ的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修正因子为：
[010 引
[0109] 当|αι+θι| > |〇2+02|且|βι| > |02|时，说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的，此时测得的实际值偏小，故上式采用正号，此时λρ>1，反之采用负号，此时λρ<1;同时， 由于ti-t2是一个很小的值，因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期Τ，旋 转越快T越小，则修正系数与1的差的绝对值越大，反之则越小。
[0110] 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当|αι|>|〇2|时，上式取正号，否则 取负号；
[0111] 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正，其输出的修正因3
当I βι I > 1021时，上式取正号，否则 取负号；
[0112] 其中m为毫米波雷达1的最大可探测距离，且Ρ含用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响，目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小，反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间，则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间；ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期，t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;αι为ti时的α值，〇2为t2时的α值;βι为ti时的β值，β2为 t2时的β值；Θ功ti时的Θ值，Θ劝t2时的Θ值;Ti = 2s，T2 = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0113]坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：
[0116] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量，雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力，通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0117] 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中屯、构成，根据雷达散射理论可 知，雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成，由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同，使得在矢量合成时，各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化，RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感，目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量，是一个起伏量，则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数：
[011 引
[0119] 其中，〇1表示第i个散射中屯、RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角，Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;λ为人为设定的参数；
[0120] 贝化CS序列变异系数表示为
其中0化)表示第k次探测 目标的RCS值，RCS序列均值
将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0121] 在此实施例中，为报警装置设计了新的毫米波雷达Ξ维环境感知系统，从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖，且结构简单经济耐用，抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能，控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块，使得雷达的坐标定位功能更精确，。=2.63，了2 = 2.93，毫米波雷达的采样间隔 为1.2°/s，在实现无死角检测的同时，测量误差小于0.5%，测量延时率小于0.2%，且实时 性更强;给出了精确的坐标计算方法，为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型旋转 机械装置，采用了新的RCS起伏特性测量装置，使得RCS变异系数的测量更加精准，对目标识 别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取，为各种不同大小的报警 装置的适用性提供了条件；用毫米波雷达取代传统的光波雷达，利用大气窗口传播时的衰 减小，受自然光和热福射源影响小，能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别并发出 警报，为安全行驶提供可靠保障，具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性，取得了意想 不到的效果。
[0122]最后应当说明的是，W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可W对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
【主权项】
1. 一种具有识别功能的智能防撞报警装置，其特征是，包括报警装置和安装在报警装 置上的毫米波雷达三维环境感知系统；毫米波雷达三维环境感知系统包括毫米波雷达、旋 转机械装置、控制单元和数据处理单元;旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转 轴，第一旋转轴竖直布置且与旋转盘的中心固接，所述第一旋转轴通过第一步进电机驱动 旋转；由第二步进电机驱动旋转的第二旋转轴水平套装在轴承座内，所述轴承座通过2个竖 直布置的支撑轴固接在旋转盘上;所述第二旋转轴的中点处设置有连接部，所述连接部垂 直于第二旋转轴且与第二旋转轴一体成型，毫米波雷达与连接部垂直固接;所述毫米波雷 达的自身固有扫描平面垂直于旋转盘所在平面，且扫描范围角为±30°;所述旋转盘在布置 支撑轴的一侧有切口，切口所在的直线平行于第二旋转轴所在的直线，且任一支撑轴与切 口所在直线的距离小于50mm;所述第一步进电机和第二步进电机均通过单片机来控制，单 片机用于接收控制命令，并将控制命令转化为控制信号发送给电机，同时根据装置的初始 位置和两个步进电机转过的角度计算出旋转机械装置的当前位置，并将旋转机械装置的当 前位置状态反馈给数据处理单元;所述旋转机械装置整体在第一步进电机的带动下面向报 警装置前方做水平180°的周期往返运动，同时毫米波雷达在第二步进电机的带动下面向报 警装置前方做竖直180°的周期往返运动； 数据处理单元包括数据采集子单元、延时修正子单元和坐标输出子单元;数据采集子 单元接收毫米波雷达测量得到的其与目标的距离值P，同时接收单片机发送的垂直旋转角α 和水平旋转角β，以及毫米波雷达的自身扫描角Θ ;设激光雷达对某一目标的读数为(Ρ，α，β， Θ )，并定义：当雷达处于水平位置时α = 0°，当雷达处于水平位置上方时α值为正，雷达处于 水平位置下方时α值为负，当第二旋转轴与报警装置正前方方向垂直时β = 0°，当雷达位于β =0°的右侧时β为正值，当雷达位于β = 〇°的左侧时β为负值；当毫米波雷达的自身扫描方向 与毫米波雷达所在平面垂直时Θ = 0°，当自身扫描方向位于Θ = 0°的上方时Θ为正值，当自身 扫描方向位于Θ = 0°的下方时θ为负值。2. 根据权利要求1所述的一种具有识别功能的智能防撞报警装置，其特征是，延时修正 子单元包括距离测量修正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模 块，用于对距离值P的测量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正，其输出的修 正因子为：当I Ctae11 > I α2+θ21且I I > I β21时，上式取正号，否则取负号； 垂直旋转修正模块，用于对垂直旋转角α进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的 修正，其输出的修正因亍当I Ct11 > ICI21时，上式取正号，否则取负 号； 水平旋转修正模块，用于对水平旋转角β进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的 修正，其输出的修正因子当IiHl >|β21时，上式取正号，否则取负 号； 其中m为毫米波雷达的最大可探测距离，且P Sm;=用于反应检测目标和毫米波雷达之 间距离对延时效应的影响，目标越靠近雷达则延时越小，反之延时越大;七为对该目标雷达 检测波发出的时间，t2为雷达检测波返回的时间；I t-ts I代表了雷达检测波往返于目标和 雷达之间所需的时间为毫米波雷达的水平旋转周期，T2为毫米波雷达的竖直旋转周期； 〇1为七时的α值，α 2为t2时的α值办为七时的β值，&为t2时的β值々为七时的Θ值，θ 2为t2时的Θ 值;1^ = 2^1^ = 2.4s，毫米波雷达的采样间隔为2°/s; 坐标输出子单元:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为：数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元，用于对目标的RCS序列变异系数进 行测量： 对于处在光学区域的复杂目标，假设由N个散射中心构成，则多散射中心目标的RCS表 示为目标方位角的函数：其中，O1表示第i个散射中心RCS，a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角,R1表示第i个 散射中心相对雷达中心距离;λ为人为设定的参数； 则RCS序列变异系数表示为：其中〇(k)表示第k次探测目标 的RCS值，RCS序列均值
【专利摘要】本发明公开了一种具有识别功能的智能防撞报警装置，包括报警装置和安装在报警装置上的毫米波雷达三维环境感知系统；毫米波雷达三维环境感知系统包括毫米波雷达、旋转机械装置、控制单元和数据处理单元；旋转机械装置包括第一旋转轴、旋转盘和第二旋转轴。本防撞报警装置结构简单实用，能实现前方无死角扫描覆盖，且具有控制精确、定位精确度高、实时性好等优点。
【IPC分类】G01S13/93
【公开号】CN105487075
【申请号】CN201610089065
【发明人】陈杨珑
【申请人】陈杨珑
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月17日
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