一种车辆感知方法、装置及车辆与流程

本技术涉及车辆，特别是涉及一种车辆感知方法、装置及车辆。

背景技术：

1、随着自动驾驶技术的快速发展，高速行驶场景下车辆间的精确感知已经成为保障行车安全与协同效率的关键技术需求。

2、现有技术中，通常利用车辆间侧行链路（vehicle-to-vehicle，v2v），发送正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，ofdm）调制的参考信号，并接收由周围目标反射形成的回波信号，进而从回波信号中提取距离、速度或角度等感知参数，以实现车辆感知。

3、然而，一方面，在高速行驶场景下，车辆之间的相对运动会引入较大的多普勒频移，导致ofdm信号的子载波间正交性被破坏，产生子载波间干扰，使得信道估计误差增大，从而降低了车辆感知的准确度；另一方面，因为高速道路环境中还存在护栏、路标、路面设施等静态或低速环境反射体，所以回波信号中通常同时包括车辆反射路径和非车辆反射路径，上述方法缺乏对非车辆反射路径的有效筛选，同样降低了车辆感知的准确度。

技术实现思路

1、基于上述问题，本技术提供了一种车辆感知方法、装置及车辆，能够提高车辆感知的准确度。

2、本技术实施例公开了如下技术方案：

3、第一方面，本技术公开了一种车辆感知方法，应用于配备多天线阵列的第一车辆，所述方法包括：

4、通过所述多天线阵列，接收由周围反射体反射所述定位参考信号形成的复合回波信号；所述周围反射体包括周围车辆和环境反射体；

5、对所述复合回波信号进行正交时频空间解调和信道估计，生成信道状态信息数据；所述信道状态信息数据表征时延维、多普勒频移维和信号到达角维上的信道响应；

6、根据所述信道状态信息数据，通过最小描述长度准则，确定有效反射路径的数量；

7、构建由时延域、多普勒频移域和信号到达角域离散化形成的三维字典；

8、根据所述三维字典和所述有效反射路径的数量，通过块正交匹配追踪算法，联合估计每条所述有效反射路径的时延值、多普勒频移值和信号到达角值；

9、将每条所述有效反射路径的多普勒频移值转换为相对速度值，并根据所述相对速度值和速度约束条件，从所述有效反射路径中筛选出车辆反射路径；所述速度约束条件根据所述第一车辆的实时车速确定；

10、根据每个所述车辆反射路径的时延值和信号到达角值，确定对应的周围车辆相对于所述第一车辆的距离值和相对坐标值。

11、可选地，所述对所述复合回波信号进行正交时频空间解调和信道估计，生成信道状态信息数据，包括：

12、对所述复合回波信号进行多载波解调，获得时频域接收符号；

13、对所述时频域接收符号进行辛有限傅里叶变换，获得时延-多普勒域接收符号；

14、根据所述定位参考信号与所述时延-多普勒域接收符号进行导频辅助信道估计，生成信道状态信息数据。

15、可选地，所述多天线阵列为均匀线性阵列，所述信号到达角维上的信道响应根据所述均匀线性阵列中不同天线单元接收信号之间的相位差确定。

16、可选地，所述根据所述信道状态信息数据，通过最小描述长度准则，确定有效反射路径的数量，包括：

17、根据所述信道状态信息数据，构造协方差矩阵；

18、对所述协方差矩阵进行特征值分解，获得多个特征值；所述多个特征值的数量等于所述多天线阵列的天线单元数量；

19、根据所述多个特征值，分别确定从0至所述天线单元数量减1的每个整数作为候选路径数量时，各自对应的最小描述长度准则值；

20、将每个所述最小描述长度准则值中的最小值对应的候选路径数量，确定为所述有效反射路径的数量。

21、可选地，所述构建由时延域、多普勒频移域和信号到达角域离散化形成的三维字典，包括：

22、对预设时延范围、预设多普勒频移范围和预设信号到达角范围分别进行离散化，获得多个时延网格点、多个多普勒频移网格点和多个角度网格点；

23、根据所述多个时延网格点、所述多个多普勒频移网格点和所述多个角度网格点，分别构建时延字典、多普勒字典和阵列响应字典；

24、根据所述时延字典、所述多普勒字典和所述阵列响应字典，构建所述三维字典。

25、可选地，所述根据所述三维字典和所述有效反射路径的数量，通过块正交匹配追踪算法，联合估计每条所述有效反射路径的时延值、多普勒频移值和信号到达角值，包括：

26、确定当前残差与所述三维字典中各候选原子块之间的相关度，并选取所述相关度最高的所述候选原子块加入支撑集；

27、根据所述支撑集，进行最小二乘估计，获得路径系数，并根据所述路径系数更新所述当前残差；

28、当迭代次数达到所述有效反射路径的数量，或，当前残差满足预设收敛条件时，输出每条所述有效反射路径的时延值、多普勒频移值和信号到达角值。

29、可选地，所述根据所述相对速度值和速度约束条件，从所述有效反射路径中筛选出车辆反射路径，包括：

30、将所述相对速度值的绝对值小于或等于速度阈值的所述有效反射路径，确定为车辆反射路径；所述速度阈值为所述第一车辆的实时车速与预设比例系数的乘积。

31、可选地，所述周围车辆包括与所述第一车辆同向行驶的后方车辆、前方车辆或相邻车道车辆。

32、第二方面，本技术公开了一种车辆感知装置，应用于配备多天线阵列的第一车辆，所述装置包括：

33、信号广播模块，用于通过车辆间直接通信侧行链路，广播正交时频空间调制的定位参考信号；

34、信号接收模块，用于通过所述多天线阵列，接收由周围反射体反射所述定位参考信号形成的复合回波信号；所述周围反射体包括周围车辆和环境反射体；

35、数据生成模块，用于对所述复合回波信号进行正交时频空间解调和信道估计，生成信道状态信息数据；所述信道状态信息数据表征时延维、多普勒频移维和信号到达角维上的信道响应；

36、数量确定模块，用于根据所述信道状态信息数据，通过最小描述长度准则，确定有效反射路径的数量；

37、字典构建模块，用于构建由时延域、多普勒频移域和信号到达角域离散化形成的三维字典；

38、数值估计模块，用于根据所述三维字典和所述有效反射路径的数量，通过块正交匹配追踪算法，联合估计每条所述有效反射路径的时延值、多普勒频移值和信号到达角值；

39、路径筛选模块，用于将每条所述有效反射路径的多普勒频移值转换为相对速度值，并根据所述相对速度值和速度约束条件，从所述有效反射路径中筛选出车辆反射路径；所述速度约束条件根据所述第一车辆的实时车速确定；

40、数值确定模块，用于根据每个所述车辆反射路径的时延值和信号到达角值，确定对应的周围车辆相对于所述第一车辆的距离值和相对坐标值。

41、可选地，所述数据生成模块具体用于：对所述复合回波信号进行多载波解调，获得时频域接收符号；对所述时频域接收符号进行辛有限傅里叶变换，获得时延-多普勒域接收符号；根据所述定位参考信号与所述时延-多普勒域接收符号进行导频辅助信道估计，生成信道状态信息数据。

42、可选地，所述多天线阵列为均匀线性阵列，所述信号到达角维上的信道响应根据所述均匀线性阵列中不同天线单元接收信号之间的相位差确定。

43、可选地，所述数量确定模块具体用于：根据所述信道状态信息数据，构造协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征值分解，获得多个特征值；所述多个特征值的数量等于所述多天线阵列的天线单元数量；根据所述多个特征值，分别确定从0至所述天线单元数量减1的每个整数作为候选路径数量时，各自对应的最小描述长度准则值；将每个所述最小描述长度准则值中的最小值对应的候选路径数量，确定为所述有效反射路径的数量。

44、可选地，所述字典构建模块具体用于：对预设时延范围、预设多普勒频移范围和预设信号到达角范围分别进行离散化，获得多个时延网格点、多个多普勒频移网格点和多个角度网格点；根据所述多个时延网格点、所述多个多普勒频移网格点和所述多个角度网格点，分别构建时延字典、多普勒字典和阵列响应字典；根据所述时延字典、所述多普勒字典和所述阵列响应字典，构建所述三维字典。

45、可选地，所述数值估计模块具体用于：确定当前残差与所述三维字典中各候选原子块之间的相关度，并选取所述相关度最高的所述候选原子块加入支撑集；根据所述支撑集，进行最小二乘估计，获得路径系数，并根据所述路径系数更新所述当前残差；当迭代次数达到所述有效反射路径的数量，或，当前残差满足预设收敛条件时，输出每条所述有效反射路径的时延值、多普勒频移值和信号到达角值。

46、可选地，所述路径筛选模块具体用于：将所述相对速度值的绝对值小于或等于速度阈值的所述有效反射路径，确定为车辆反射路径；所述速度阈值为所述第一车辆的实时车速与预设比例系数的乘积。

47、可选地，所述周围车辆包括与所述第一车辆同向行驶的后方车辆、前方车辆或相邻车道车辆。

48、第三方面，本技术公开了一种车辆，所述车辆包括第二方面所述的车辆感知装置。

49、相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：

50、本技术实施例提供了一种车辆感知方法、装置及车辆。本技术通过车辆间直接通信侧行链路发送正交时频空间调制的定位参考信号，并将接收到的复合回波信号表示为信道状态信息数据。由于正交时频空间调制能够将高速移动场景下的信道特征稳定映射至时延-多普勒域，因此能够降低信道估计误差，从而提高了车辆感知结果的准确度。并且，本技术根据第一车辆的实时车速确定速度约束条件，并根据速度约束条件从有效反射路径中筛选车辆反射路径，能够抑制环境反射体造成的虚假目标，从而进一步提高了车辆感知结果的准确度。