用于检测遮挡雷达的视场的遮蔽物的方法与流程

本发明涉及检测遮挡雷达传感器的视场的遮蔽物的。本发明的主题有效地应用在职业安全领域中，例如在可能存在具有或高或低的危险程度的机器的工业区域中、或者在需要对人的存在进行细致控制的空间中。

背景技术：

1、工业区域中的雷达传感器在现有技术中是已知的。特别地，在存在具有危险机器或工具的机械设备的情况下，这种传感器的使用正在变得越来越重要，这不仅是为了保护工作者，也是为了避免机械设备本身发生破损或故障的潜在风险。

2、实际上，所使用的雷达能够准确检测其视场内的人员存在，并且其可以被放置以例如监测机械设备或机器周围的预定区域、或者至其环境的通道。由于无线电波与光、灰尘、细小灰尘或任何其他环境因素的存在无关，因此雷达传感器通常优于诸如红外传感器等的其他类型的检测传感器。

3、在雷达传感器的活动期间，雷达传感器检测机械设备附近的一个或多于一个人的存在，并且因此可以向机械设备本身发送警报和立即的关闭信号。然而，放置在雷达前方的物体可能遮挡雷达的视场，将视场的大部分置于信号阴影中，并导致雷达传感器不再能够检测机械设备附近区域或感兴趣空间中的人员的存在，由此因未能检测到人员而无法辨别危险情况。

4、实际上，这可能对雷达传感器未检测到的操作员造成或重或轻的伤害，从而使机械设备不可靠且不安全。

5、此外，遮蔽物可能被忽略，因为它通常位于与感兴趣区域不同的位置中，在该感兴趣区域中，雷达检测目标并用信号表示目标。

6、现有文献ep3748391描述了对于在单站(monostatic)雷达的情况下识别遮蔽物的存在有用的处理的示例。针对遮蔽的响应不是即时的，这是因为在数个连续周期上验证指示遮蔽的信号的一致性和收敛性，以防止基于与单个周期有关的、可能因其他原因(例如热漂移)而失真的少数几个信号值而触发警报。

技术实现思路

1、目的

2、本发明的目的是提供一种用于检测遮挡雷达传感器的视场的遮蔽物的存在的替代方法，以用于与ep3748391相比发射天线和接收天线的数量更多的情况。

3、本发明的另一个目的是更快速地检测遮蔽状况，并且具有低计算负荷。

4、这些和其他目的将通过具有在一个或多个所附权利要求中描述的技术特征的方法来总体上实现。

5、概要

6、本发明涉及一种用于在当前采集周期中检测遮挡雷达传感器的视场的遮蔽物的存在的方法。

7、本发明的方法包括：针对预定数量的采集周期，采集雷达传感器的视场中的多个可变距离信号轮廓(variable-range signal profile)。采集周期包括至少一个参考周期和在参考周期后续的当前周期，其中在参考周期中，视场中没有遮蔽物。

8、特别地，雷达传感器包括被配置为在视场中发射和接收雷达信号的发射天线和接收天线，发射天线和接收天线根据预定空间分布而被布置。

9、采集多个可变距离轮廓的步骤包括：针对各采集周期，发射具有时间调制发射频率的至少一个雷达发射信号，并且接收源自各发射信号在视场中的反射的接收信号。

10、采集多个可变距离轮廓的步骤还包括：获得可变距离信号轮廓的矩阵，其中各可变距离轮廓是通过对发射信号和相应接收信号的预定组合进行处理来获得的，其中矩阵中的不同可变距离轮廓时根据关于预定空间分布的不同的发射天线和接收天线对的发射信号和接收信号来获得的，各可变距离轮廓包括根据距雷达传感器的一组距离的一组反射雷达信号强度。

11、随后，针对一个或多于一个预定遮蔽距离，该方法提供获得针对当前周期的当前固定距离强度矩阵和针对至少一个参考周期的参考固定距离强度矩阵，其中，针对各特定采集周期，各固定距离强度矩阵包括多个强度值，各强度值为在该特定采集周期中从矩阵中的相应可变距离轮廓外推的、在相应遮蔽距离处的单个值、或者为在该特定采集周期中和在至少一个其他采集周期中从相关矩阵中的可变距离轮廓外推的、在相应遮蔽距离处的单个值的组合。

12、本发明的特征是计算当前固定距离签名(fixed-range signature)，其中计算当前固定距离签名包括对当前固定距离强度矩阵的傅里叶变换。此外，该方法提供计算参考固定距离签名，其中计算参考固定距离签名包括对参考固定距离轮廓矩阵的傅里叶变换。

13、最后，该方法提供在当前固定距离签名和参考固定距离签名相差至少预定阈值时确定为在遮蔽距离处存在遮蔽物。

14、优点

15、得益于本发明，可以获得一种能够检测遮挡雷达传感器的视场的遮蔽物的存在的方法，该雷达传感器具有特定的天线空间分布，该方法允许识别不同的发射天线和接收天线对，例如mimo、simo或miso雷达。

16、固定距离签名的使用允许对预期有被遮蔽物遮挡风险的距离处的环境进行概览。作为基于与不同方向有关的多个信号值的比较，该比较针对虚假遮蔽状况具有更好的鲁棒性，并且可以在单个周期中更早地触发遮蔽警报。

17、优选地，与通常的对目标方向的计算不同，对固定距离签名的计算基于傅里叶变换，并且在无需超分辨率算法的情况下进行，以维持低计算负荷。

18、在有利的实施例中，可以利用当前周期中达成的均衡来补偿热漂移，而无需借助于较慢的收敛性检查。

1.一种用于在当前采集周期中检测遮挡雷达传感器(1)的视场(2)的遮蔽物(4)的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个参考周期是连续的采集周期，或者是与其他采集周期穿插的采集周期。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，确定为遮蔽距离(dm)处存在遮蔽物(4)包括：计算针对所述参考周期的所述参考固定距离签名和针对所述当前周期的所述当前固定距离签名之间的绝对值的差，其中，所述参考固定距离签名和所述当前固定距离签名两者都与所述遮蔽距离(dm)有关。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，计算所述当前固定距离签名包括：将对所述当前固定距离强度矩阵的傅里叶变换乘以均衡系数，以将一个或多于一个当前固定距离强度矩阵的均值与一个或多于一个对应的参考固定距离强度矩阵的均值对齐。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述均衡系数是通过以下方式获得的：

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述遮蔽距离(dm)与所述雷达传感器(1)和所述视场(2)内的点之间的距离相对应，所述视场(2)内的所述点被插在所述雷达传感器(1)和感兴趣区域(3)之间，其中，在该感兴趣区域(3)中，所述雷达传感器(1)检测目标(t)的存在并用信号表示目标(t)的存在。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述可变距离轮廓的矩阵(5)包括行和列，其中：各行包括与单个发射天线和不同接收(rx)天线有关的可变距离轮廓，并且各列包括与单个接收(rx)天线和不同发射(tx)天线有关的可变距离轮廓；或者各列包括与单个发射(tx)天线和不同接收(rx)天线有关的可变距离轮廓，并且各行包括与单个接收(rx)天线和不同发射(tx)天线有关的可变距离轮廓。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，多个发射(tx)天线和多个接收(rx)天线被分组为对应的发射和接收阵列，所述发射和接收阵列根据线性空间分布来布置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，发射(tx)天线阵列相对于接收(rx)天线阵列垂直布置。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述当前采集周期中，检测所述视场(2)内的一个或多于一个感兴趣区域(3)内的目标(t)的存在，其中检测所述目标(t)的存在包括以相对于所述固定距离签名更高的角分辨率来确定所述目标(t)的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：