毫米波雷达技术:(八)去除静态物体的点云
计算 Doppler-FFT 之前的 静态物体点云去除步骤 :
静态物体的位置不变,因此它们的反射信号在所有啁啾中基本都是一致的,而动态物体的反射信号则会因物体的移动而发生变化。
(一)去除原理:
1 1 1 帧中会包含 n n n 个 c h i r p chirp chirp 信号,此帧发射出去时,每个 c h i r p chirp chirp 信号触碰到 m m m 个不同的物体部位( m m m 个不同的距离单元)时,会返回 m m m 个不同的反射信号。系统会先用复杂的算法区分出动态物体与静态物体(这里暂不说明),将每个距离单元反射回去的 n n n 个信号,都减去这 n n n 个信号的平均强度值(平均 R S S RSS RSS ),即可较大程度上去除静态物体的点云。
(二)具体举例如下(雷达监测房间内的移动):
假设有一个毫米波雷达,它被用来监测一个房间内的人员移动。房间里有两张桌子(静态障碍物)和一个正在走动的人(动态物体)。雷达发射一系列的啁啾信号,并接收来自桌子和人的反射信号。
1)信号收集
假设雷达在每个啁啾周期内都记录了来自不同距离单元(比如房间的不同部分,也可以是一个物体上的不同点)的反射信号强度。假设场景里只有三个距离单元:一个对应桌子1,一个对应桌子2,一个对应人所在的位置。
| 距离单元 | 啁啾1 | 啁啾2 | 啁啾3 | … | 啁啾N |
|---|---|---|---|---|---|
| 桌子1 | 50 | 51 | 50 | … | 50 |
| 桌子2 | 30 | 30 | 31 | … | 30 |
| 人 | 20 | 22 | 25 | … | 28 |
在这个表格中,数字表示反射信号的强度(假设为任意单位)。可以看到,桌子1和桌子2的反射信号强度在各个啁啾之间基本保持不变(有一些微小的波动可能是由于噪声或测量误差),而人的反射信号强度则随着他的移动而变化。
2)计算平均值
接下来,计算每个距离单元上所有啁啾信号强度的平均值。
- 桌子1的平均值 = (50 + 51 + 50 + … + 50) / N = 50
- 桌子2的平均值 = (30 + 30 + 31 + … + 30) / N ≈ 30
- 人的平均值:对于动态物体(人),系统在识别出之后,不会真的计算一个平均值来减去
3)信号相减(去除静态信号)
现在从每个啁啾信号中减去相应距离单元的平均值(仅对静态物体所在的距离单元)。
- 对于桌子1所在的距离单元:新信号 = 原信号 - 50
- 啁啾1:50 - 50 = 0
- 啁啾2:51 - 50 = 1
- …
- 啁啾N:50 - 50 = 0
- 对于桌子2所在的距离单元:新信号 = 原信号 - 30
- 啁啾1:30 - 30 = 0
- 啁啾2:30 - 30 = 0
- …
- 啁啾N:30 - 30 = 0
【Tips】:在实际处理中,由于存在噪声和测量误差,静态物体的反射信号强度可能不会完全为零,但会接近一个很小的值。对于人所在的距离单元,我们不做这样的减法,因为人的位置在变化,我们想要保留这些信息。
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