1.一种无人驾驶物流车辆的定位方法,其特征在于,包括以下步骤:以车辆为原点建立三维坐标;
通过车载MIMO雷达系统向车辆外发送正交脉冲波形,并实时获取路边两个强散射点的阵列回波信号,对所述阵列回波信号进行匹配滤波处理,得到匹配滤波处理的结果,根据所述匹配滤波处理的结果,获得两个强散射点相对车辆的俯仰角θ1、θ2及方位角φ1、φ2;
根据两个强散射点的俯仰角θ1、θ2、方位角φ1、φ2及两个强散射点的位置坐标,获取车辆位置坐标;
所述根据两个强散射点的俯仰角θ1、θ2、方位角φ1、φ2及两个强散射点的位置坐标,获取车辆位置坐标,具体包括:根据公式
得到车辆的位置坐标(X0,Y0,Z0),其中,(Px1,Py1,Pz1)和(Px2,Py2,Pz2)分别是两个强散射点的位置坐标;
其中,车载MIMO雷达系统采用收发一体模式,含有个收发阵元,车载MIMO雷达的收发阵T元分布在三维空间中,并且将第m个阵元的坐标设置为pm=[xm,ym,zm] ,有K=2个强散射点T位于MIMO雷达远场,用Θk=[θk,φk] 来表示第k个信号源的DOA对,θk和φk分别表示第k个强散射点相对于车辆的俯仰角和方位角,其中,m=1,2,...,M,k=1,2;
车载MIMO雷达发射阵元发射M组编码波形 λ为发射信号波长,其中t为快时间指数,则第k个目标的回波信号可表示为T
ek(t,τ)=bk(τ)a(Θk)s(t)
其中, τ为慢时间指数,多普勒频率fk和第k个回波的散射系数βk(τ)在一个脉冲时间间隔内保持不变;
为阵列天线对第k个强散射点对应的收/
T
发导引矢量,s(t)=[s1(t),s2(t),...,sM(t)]为发射波形矢量,τm,k具有以下形式其中, 与信号源s(t)不接收端阵列接收数据可以表示为
T
其中,w(t,τ)=[w1(t,τ),w2(t,τ),...,wN(t,τ)]为加性噪声向量一个具体实施例中,发射波形是相关的,即 δ(·)为冲击函数,w(t,τ)为高斯白噪向量,
H 2 2
有E{w(t1,τ)w (t2,τ)}=σΙ·δ(t1‑t2),σ为噪声功率,E{·}表示求期望,Ι为单位矩阵;阵列匹配滤波器对接收阵列信号分别进行匹配滤波处理,阵列匹配滤波器输出的结果为T
其中,K=2为强散射点的个数,b(τ)=[b1(τ),b2(τ)] 为目标特性矢量,是虚拟方向矩阵,为车载MIMO雷达M个发射
天线对第k个强散射点的响应向量, rk=[cos(φk)sin(θk),cos(φk)sin(θk),T T T Tcos(θk)] ,pm=[xm,ym,zm] ,[xm,ym,zm] 为第m个发射天线的坐标,1≤m≤M,Θk=[θk,φk]为第k个信号 源的 二维波达 角,θ1、θ2是 俯仰角 ,φ1 、φ2是方位 角;
为车载MIMO雷达系统接收
天线对第k个强散射点的响应向量,
T T
qn=[x2,n,y2,n,z2,n] ,[x2,n,y2,n,z2,n]为第n个接收天线的坐标,1≤n≤N, 表示克罗内克积,n(τ)为阵列匹配滤波后的噪声矢量,其是一个高斯白噪声矢量,当接收到L个快拍的回波以后,可获得一个数据矩阵Y=[y(1),y(2),...,y(L)]根据y(τ),数据矩阵可表示为Y=ΑB+N,τ=1,2,...,L;
其中,B=[b(1),b(2),...,b(L)]为目标特征矩阵,N=[n(1),n(2),...,n(L)]为白噪声矩阵,在获得Y矩阵后,利用现有谱估计算法计算得到两个强散射点的DOA信息Θ1和Θ2。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶物流车辆的定位方法,其特征在于,对所述阵列回波信号进行匹配滤波处理,得到匹配滤波处理的结果,具体包括,对所述阵列回波信号进行匹配滤波处理,得到y(τ)=Αb(τ)+n(τ),y(τ)即为匹配滤波处理的结果,其中,A为虚拟方向矩阵,b(τ)为目标特性矢量,n(τ)为阵列匹配滤波后的噪声矢量。
3.一种无人驾驶物流车辆的定位系统,其特征在于,包括坐标轴构建模块、车载MIMO雷达系统、波达角获取模块和车辆位置坐标获取模块;
所述坐标轴构建模块,用于以车辆为原点建立三维坐标;
所述车载MIMO雷达系统,用于向车辆外发送正交脉冲波形,并实时获取路边两个强散射点的阵列回波信号;
所述波达角获取模块,用于对所述阵列回波信号进行匹配滤波处理,得到匹配滤波处理的结果,根据所述匹配滤波处理的结果,获得两个强散射点相对车辆的俯仰角θ1、θ2及方位角φ1、φ2;
所述车辆位置坐标获取模块,用于根据两个强散射点的俯仰角θ1、θ2、方位角φ1、φ2及两个强散射点的位置坐标,获取车辆位置坐标;
所述车辆位置坐标获取模块根据两个强散射点的俯仰角θ1、θ2、方位角φ1、φ2及两个强散射点的位置坐标,获取车辆位置坐标,具体包括,根据公式
得到车辆的位置坐标(X0,Y0,Z0),其中,(Px1,Py1,Pz1)和(Px2,Py2,Pz2)分别是两个强散射点的位置坐标;
其中,车载MIMO雷达系统采用收发一体模式,含有个收发阵元,车载MIMO雷达的收发阵T元分布在三维空间中,并且将第m个阵元的坐标设置为pm=[xm,ym,zm] ,有K=2个强散射点T位于MIMO雷达远场,用Θk=[θk,φk] 来表示第k个信号源的DOA对,θk和φk分别表示第k个强散射点相对于车辆的俯仰角和方位角,其中,m=1,2,...,M,k=1,2;
车载MIMO雷达发射阵元发射M组编码波形 λ为发射信号波长,其中t为快时间指数,则第k个目标的回波信号可表示为T
ek(t,τ)=bk(τ)a(Θk)s(t)
其中, τ为慢时间指数,多普勒频率fk和第k个回波的散射系数βk(τ)在一个脉冲时间间隔内保持不变;
为阵列天线对第k个强散射点对应的收/
T
发导引矢量,s(t)=[s1(t),s2(t),...,sM(t)]为发射波形矢量,τm,k具有以下形式其中, 与信号源s(t)不接收端阵列接收数据可以表示为
T
其中,w(t,τ)=[w1(t,τ),w2(t,τ),...,wN(t,τ)]为加性噪声向量一个具体实施例中,发射波形是相关的,即 δ(·)为冲击函数,w(t,τ)为高斯白噪向量,
H 2 2
有E{w(t1,τ)w (t2,τ)}=σΙ·δ(t1‑t2),σ为噪声功率,E{·}表示求期望,Ι为单位矩阵;阵列匹配滤波器对接收阵列信号分别进行匹配滤波处理,阵列匹配滤波器输出的结果为T
其中,K=2为强散射点的个数,b(τ)=[b1(τ),b2(τ)] 为目标特性矢量,是虚拟方向矩阵,为车载MIMO雷达M个发射
天线对第k个强散射点的响应向量, rk=[cos(φk)sin(θk),cos(φk)sin(θk),T T T Tcos(θk)] ,pm=[xm,ym,zm] ,[xm,ym,zm] 为第m个发射天线的坐标,1≤m≤M,Θk=[θk,φk]为第k个信号 源的 二维波达 角,θ1、θ2是 俯仰角 ,φ1 、φ2是方位 角;
为车载MIMO雷达系统接收
天线对第k个强散射点的响应向量,
T T
qn=[x2,n,y2,n,z2,n] ,[x2,n,y2,n,z2,n] 为第n个接收天线的坐标,1≤n≤N, 表示克罗内克积,n(τ)为阵列匹配滤波后的噪声矢量,其是一个高斯白噪声矢量,当接收到L个快拍的回波以后,可获得一个数据矩阵Y=[y(1),y(2),...,y(L)]根据y(τ),数据矩阵可表示为Y=ΑB+N,τ=1,2,...,L;
其中,B=[b(1),b(2),...,b(L)]为目标特征矩阵,N=[n(1),n(2),...,n(L)]为白噪声矩阵,在获得Y矩阵后,利用现有谱估计算法计算得到两个强散射点的DOA信息Θ1和Θ2。