具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前非雷达大气能见度检测手段，其性能受天气影响大，在恶劣天气下难以准确测量能见度。目前使用雷达进行雾的能见度测量主要应用于气象雷达，其原理是根据雾的回波能量反演能见度。由于雾的回波能量较弱，这种方法要求雷达具有很大的发射功率。而针对路面团雾的测量，目前有通过信噪比的大小来判断路上是否出现了团雾，这种方法主要用来判断雾的有无，无法给出能见度的大小。另外，目前也无法给出雾出现的位置，只能获得监视点的能见度，无法对整个路段的能见度情况进行测量。

为了解决上述问题，本发明实施例使用定标物雷达回波衰减测量能见度，可以使用较低发射功率进行能见度的测量，同时避免了天气条件的影响。通过建立衰减与能见度之间的关系模型，可以获得道路能见度的大小，并且通过多个定标物来确定路段各个区间的能见度大小。

首先，对本发明实施例涉及到的功能实体进行如下介绍，这些功能实体可以为物理功能实体或者逻辑功能实体，单个功能实体可以作为独立设备，或者多个功能实体作为一个合一设备。本技术方案对此不作限定。

参考图1，本发明实施例公开了一种基于雷达的能见度感知的系统，该系统包括：所述系统包括：定标物的回波功率测量模块1、无衰减回波功率测量值获取模块2、当前回波功率测量值获取模块3、回波功率衰减量计算模块4、第一能见度反演模块5。

其中，定标物的回波功率测量模块1用于在晴朗天气/当前道路环境下，控制雷达向布置在道路上的若干定标物发射信号并接收回波信号，测量各个定标物的回波功率P_n；无衰减回波功率测量值获取模块2用于获取在晴朗天气下测量的各个定标物的回波功率P_n，作为无衰减回波功率测量值P_sn；当前回波功率测量值获取模块3用于获取在当前道路环境下测量的各个定标物的回波功率P_n，作为当前回波功率测量值P_tn；回波功率衰减量计算模块4用于根据所述当前回波功率测量值P_tn和所述无衰减回波功率测量值P_sn求出每个定标物的回波功率衰减量A_rn；及第一能见度反演模块5用于根据所述回波功率衰减量A_rn反演出各个定标物之间的第一能见度其中，n为定标物的标号，n₁为第一定标物的标号，n₂为第二定标物的标号，n₁大于n₂。

本发明实施例中在晴朗天气/当前道路环境下分别测量得到各个定标物的回波功率P_n。以晴朗天气下测量的结果作为无衰减回波功率测量值，利用当前道路环境下的测量结果与上述无衰减回波功率测量值进行对比获取每个定标物的回波功率衰减量A_r，然后利用反演出各个定标物之间的第一能见度。实现了利用定标物雷达回波衰减测量能见度的手段，避免非雷达检测能见度容易受到天气条件影响的问题。另外，实现了使用较低雷达发射功率进行能见度的测量。可以获得各个定标物之间的能见度的大小，即通过多个定标物的位置来确定整个路段各个区间的能见度大小。

优选地，参考图1，本发明实施例中公开的上述一种基于雷达的能见度感知的系统还包括：第二能见度反演模块6，用于根据所述回波功率衰减量A_rn反演出各个定标物与所述雷达之间的第二能见度V_n。

这样，本发明实施例不仅可以实现各个定标物之间区间的能见度的检测，还可以检测各个定标物与雷达之间区间的能见度大小。

本发明实施例中涉及的定标物是指：安装在固定位置用于反射雷达信号的装置，在能见度测量系统中，根据其回波信号能量的衰减来反演能见度。与雷达观测的其他目标相比，其反射截面积更大，因而反射能力更强，更容易在杂波中被检测出。

进一步地，本发明实施例中的雷达和若干定标物布置在待检测道路上，一个雷达同时向多个定标物发射信号并接收这些定标物的回波信号。优选地，若干定标物等间隔布置。雷达和定标物的一种可能安装方式如图2所示，雷达7安装至道路的高架梁上，多个定标物8布置在路侧，并且各个定标物8之间相隔一定的距离，例如，第一个定标物8与雷达之间相距100m，第二个定标物8与雷达之间相距200m，第三个定标物8与雷达之间相距300m，第四个定标物8与雷达之间相距400m，第五个定标物8与雷达之间相距500m。本发明实施例中公开的一种基于雷达的能见度感知的系统通过无线通信或有线与雷达交互实现上述各个模块的功能。

与上述公开的一种基于雷达的能见度感知的系统相对应，本发明实施例还公开了一种基于雷达的能见度感知的方法。以下结合上述描述的一种基于雷达的能见度感知的系统详细介绍本发明实施例中公开的一种基于雷达的能见度感知的方法。

参考图1至3，本发明实施例公开的一种基于雷达的能见度感知的方法包括：在晴朗天气下，由定标物的回波功率测量模块1控制雷达7向布置在道路上的若干定标物8发射信号并接收回波信号，测量各个定标物8的回波功率P_n，由无衰减回波功率测量值获取模块2获取此时测量的回波功率P_n，作为无衰减回波功率测量值P_sn并发送至回波功率衰减量计算模块4；在当前道路环境下，由定标物的回波功率测量模块1控制雷达7向若干定标物8发射信号并接收回波信号，测量各个定标物8的回波功率P_n，由当前回波功率测量值获取模块3获取此时测量的回波功率P_n，作为当前回波功率测量值P_tn并发送至回波功率衰减量计算模块4；由回波功率衰减量计算模块4根据当前回波功率测量值P_tn和无衰减回波功率测量值P_sn求出每个定标物8的回波功率衰减量A_rn；及由第一能见度反演模块5根据回波功率衰减量A_rn反演出各个定标物之间的第一能见度其中，n为定标物的标号，n₁为第一定标物的标号，n₂为第二定标物的标号，n₁大于n₂。

本发明实施例中在晴朗天气/当前道路环境下分别测量得到各个定标物的回波功率P_n。以晴朗天气下测量的结果作为无衰减回波功率测量值，利用当前道路环境下的测量结果与上述无衰减回波功率测量值进行对比获取每个定标物的回波功率衰减量A_r，然后利用反演出各个定标物之间的第一能见度。实现了利用定标物雷达回波衰减测量能见度的手段，避免非雷达检测能见度容易受到天气条件影响的问题。另外，实现了使用较低雷达发射功率进行能见度的测量。可以获得各个定标物之间的能见度的大小，即通过多个定标物的位置来确定整个路段各个区间的能见度大小。

优选地，本发明实施例中公开的上述一种基于雷达的能见度感知的方法还包括：由第二能见度反演模块6根据前述回波功率衰减量A_rn反演出各个定标物8与雷达7之间的第二能见度V_n。这样，本发明实施例不仅可以实现各个定标物之间区间的能见度的检测，还可以检测各个定标物与雷达之间区间的能见度大小。

进一步地，第一能见度的反演公式为：

其中，A(n₁,n₂)＝A_rn1-A_rn2，n₁为第一定标物的标号，n₂为第二定标物的标号，n₁大于n₂，c为可变参量，a为校正参数。

第二能见度V_n的反演公式为：

其中，c为可变参量，a为校正参数。

上述第一能见度和第二能见度V_n的反演公式中的可变参量c，取决于雾粒子大小和含水量。本发明实施例中通过数据拟合得到可变参量c，具体地，通过实验室模拟获取足够多的雾的能见度V与衰减量A的对应数据，按照能见度V与衰减量A满足反比例关系拟合理论关系式，获得经验公式模型中的参数c的值。

上述第一能见度和第二能见度V_n的反演公式中的校正参数a的计算如下所述：通过实测获取足够多的真实能见度V_ri对应的衰减量A的数据，通过得到能见度反演值V_i，根据公式求出真实能见度V_ri与能见度反演值V_i的偏差平均值，令其中，f(A,c)为本领域常规技术，此处不再赘述。

优选地，本发明实施例中，上述无衰减回波功率测量值P_sn和上述当前回波功率测量值P_tn按照预设间隔时间(例如5s)重复多次测量并经平滑滤波处理后取平均值得到。

参考图4，本发明公开的一个实施例中，各个定标物的回波功率P_n的测量方法包括：由定标物的回波功率测量模块1从雷达7获取定标物8布置后雷达探测范围内的回波信号；由定标物的回波功率测量模块1根据回波信号源相对于雷达7的径向距离、方位角、俯仰角，划分各个定标物的单位区域，形成雷达回波信号点云数据；及由定标物的回波功率测量模块1从对应单位区域的网格中提取出各个定标物8的回波信号强度A_n；由定标物的回波功率测量模块1直接以回波信号强度A_n作为回波功率P_n或根据所述回波信号强度A_n求出所述回波功率P_n。

本发明实施例中，根据回波信号强度A_n得到各个定标物的回波功率P_n的方法有两种。一种方法为：由于雷达接收机系统的A/D量化值与回波功率之间有较好的线性关系，回波信号的变化会体现在A/D量化值的的变化中来，因此，直接以接收到的各个定标物的回波信号强度A_n作为对应定标物的回波功率P_n。

参考图6，优选地，另外一种方法为：根据回波信号强度A_n求出回波功率P_n，其具体步骤包括：

利用所述回波信号强度A_n经由快速傅里叶变换后得到目标信号的频域模型，根据目标的距离-多普勒特征识别出噪声信号，计算得到各个定标物的系统噪声信号电平N_n；

连续对噪声信号进行测量m次，得到各个定标物的当前目标信号信噪比R_n，所述目标信号信噪比计算公式如下：

SNR_nj＝A_nj/N_nj

其中，A_nj为第j次测量的各个定标物的回波信号强度，N_nj为第j次测量的各个定标物的系统噪声信号电平，SNR_nj为第j次测量的各个定标物的信号和噪声的比值；

估算雷达接收系统的当前噪声水平H，所述当前噪声水平H的估算公式如下：

H＝K·T·B·N_r·G/λ

其中，K为玻尔兹曼常数，T为雷达接收机工作温度，B为雷达接收机所接收信号的频率，N_r为系统噪声系数，G为雷达接收机增益，λ为雷达接收信号波长；其中，系统噪声系数N_r通过以下方法得到：利用频谱仪和信号综合测试仪连接雷达射频输出端口，利用信号综合测试仪模拟回波信号，利用频谱仪的频域信号测量能力去除掉目标信号，从而测量得到此时雷达系统的系统噪声系数Nr；

计算所述当前目标信号信噪比R_n和所述当前噪声水平H的乘积得到各个定标物的第一测量回波功率值P¹ _rn；即，P¹ _rn＝R_n·H；

利用雷达信号综合测试仪从雷达的接收机的高放输入端输入信号，并按照预设间隔从雷达接收机灵敏度开始增大信号源的输出功率P_r，例如预设间隔可以为0.5dB，对于每一个P_r记录对应的采样A/D值，直到接收机饱和为止，得到一个所述输出功率P_r与所述采样A/D值的对应表，对于对应表中的数据使用最小二乘法得到A/D值与功率值的标定曲线；

根据标定曲线和当前雷达对目标回波信号的采样A/D值得到回波信号期望功率值使用所述回波信号期望功率值与所述第一测量回波功率值P¹ _rn的均值作为各个定标物的第二测量回波功率值P² _rn；

利用目标模拟器模拟雷达目标，并用雷达进行测量i次，得到各次第三测量回波功率值P³ _ri以及真实回波功率为Q_i，根据以下校正系数计算公式得到校正系数C：

利用校正系数C对所述第二测量回波功率值P² _rn进行校正得到各个定标物的回波功率P_n；所述校正公式如下：

P_n＝P² _rn+C。

由于信噪比的测量会存在一定误差，且当前得噪声功率值会受到环境测量杂波的影响，因此第一测量回波功率值会有一定误差。本发明实施例中，在上述获得回波功率P_n的方法中，对回波信号进行标定从而根据标定曲线进行修正。实测发现，利用上述方法得到的回波功率与真实值的差值的均值在0.1dB以内，回波功率测量精度得到了极大得改善。

参考图5，本发明公开的另一个实施例中，各个定标物的回波功率P_n的测量方法包括：由定标物的回波功率测量模块1从雷达7获取定标物8布置后雷达探测范围内的回波信号；由定标物的回波功率测量模块1根据回波信号源相对于雷达7的径向距离、方位角、俯仰角，划分各个定标物的单位区域，形成雷达回波信号点云数据；由定标物的回波功率测量模块1对上述雷达回波信号点云数据进行杂波滤除；及由定标物的回波功率测量模块1从对应单位区域的网格中提取出各个定标物8的回波信号强度A_n；由定标物的回波功率测量模块1直接以回波信号强度A_n作为回波功率P_n或根据所述回波信号强度A_n求出所述回波功率P_n。

即，本实施例与上个实施例相比，区别之处在于，各个定标物的回波功率P_n的测量方法还包括：对所述雷达回波信号点云数据进行杂波滤除。在本实施例中，根据回波信号强度A_n得到各个定标物的回波功率P_n的方法同样有两种，在此不再赘述。

进一步地，上述对雷达回波信号点云数据进行杂波滤除包括：对雷达回波信号点云数据进行静态杂波滤除，参考图7，其具体步骤包括：在安装定标物8之前，在雷达7的探测范围内，对空间区域进行划分，划分成若干单位尺寸的三维网络，并对划分的空间区域进行编号；由定标物的回波功率测量模块1获取定标物8布置前雷达探测范围内的回波信号，在每个空间区域上进行杂波点的数目积累；由定标物的回波功率测量模块1判断单位时间积累的点数目是否超过预设累计阈值，将单位时间积累的点数目超过预设累计阈值的空间区域定位为静态杂波区，将静态杂波区的编号保存生成静态杂波表；由定标物的回波功率测量模块1利用所述静态杂波表对所述雷达回波信号点云数据进行杂波滤除；当单位时间积累的点数目未超过预设累计阈值，则舍弃静态杂波标识。

进一步地，上述对雷达回波信号点云数据进行杂波滤除包括：对雷达回波信号点云数据进行动态杂波滤除，参考图8，其具体步骤包括：在安装定标物8之前，在雷达7的探测范围内，对空间区域进行划分，划分成若干单位尺寸的三维网络，并对划分的空间区域进行编号；由定标物的回波功率测量模块1获取定标物8布置后雷达探测范围内的回波信号，在每个空间区域上进行杂波点的数目积累；由定标物的回波功率测量模块1计算每一帧同步更新辅助时钟当前时间t_x与当前空间区域本次累积周期的开始时间之间的时间差值；将上述时间差值与最大预设累积时间Δt_max进行对比，x为当前空间区域的编号；若所述时间差值大于所述最大预设累积时间Δt_max，对该空间区域历史积累值Num_x进行清空，重新进行积累，并更新当前空间区域本次累积周期的开始时间若所述时间差值小于最大预设累积时间Δt_max，循环至上述计算每一帧同步更新辅助时钟当前时间t_x与当前空间区域本次累积周期的开始时间之间的时间差值；若所述时间差值等于最大预设累积时间Δt_max，每一帧对所有空间区域进行遍历并更新当前累积值Num_x，判断当前累积值Num_x是否达到预设最大累积阈值Num_max；若当前累积值Num_x小于预设最大累积阈值Num_max，将该空间区域定位为动态杂波区，将动态杂波区的编号保存生成动态杂波表；利用所述动态杂波表对所述雷达回波信号点云数据进行杂波滤除；若当前累积值Num_x达到预设最大累积阈值Num_max，在之前基础上继续累加，此时不更新当前空间区域本次累积周期的开始时间

在本发明实施例中，对雷达回波信号点云数据进行杂波滤除，可以利用上述方法同时对雷达回波信号点云数据进行静态杂波滤除和动态杂波滤除。通过杂波滤除，减小了环境杂波对各个定标物的回波功率P_n的测量，使测量结果更加准确。

另外，本发明实施例还提供了一种基于雷达的能见度感知的设备，所述设备包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上任一项所述的一种基于雷达的能见度感知的方法的步骤。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述一种基于雷达的能见度感知的方法的步骤。

在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific工ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。

易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。

本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。