（三十七）基于体积的毫米波雷达舱内占用检测
科技
2024-09-28 17:26
江苏
每周学术论文，阅读习惯养成！这是《毫米波雷达 | 论文品读专栏》的第37篇文章，全文0.9W字，专栏合集已达37.2W字。每期的论文原文在文末给出查看方式，便于读者查找阅读。由于涉及儿童在极端温度条件下留在车内的事件，车内占用检测变得越来越重要。调频连续波（FMCW）雷达广泛用于非接触式监测和感知应用，特别是用于占用检测。然而，由于多径反射、车厢内的密闭和金属环境提出了重大挑战。本文介绍了一种新的方法，检测在每个座位占用的空间，以确定占用，使用检测点的方差作为体积占用的指标。在一项涉及70个不同场景的实验研究中，我们将每个座位上的乘客分为三类：成人，婴儿或空。该方法使用Adaboost分类器实现了96.7%的总体准确率，检测婴儿的误检率为1.8%。与传统的基于能量的方法相比，该方法表现出对多径干扰的上级鲁棒性，从而在舱内占用检测技术中提供了显著的进步。占用检测是在车辆内部使用传感器的广泛探索的应用。这种应用对于安全目的至关重要，例如启用驾驶员侧安全气囊。采用用于检测占用的各种传感器，包括机械传感器、基于视觉的传感器和雷达。（1）机械传感器通常用于通过测量重量、力、加速度或压力来进行占用检测[1-3]，但它们缺乏区分人类和无生命物体的能力。（2）基于视觉的传感器，如相机和红外传感器，由于其高精度，是有前途的方法[4，5]。然而，这些传感器可能会泄露私人信息，因为它们可以捕获整个或大部分的人体。（3）红外传感器和深度相机对照明水平敏感，并且可能被阳光遮挡[6-8]。因此，这些传感器不建议在照明水平全天变化的车辆内部使用。（4）雷达是非接触式传感器，可以保护隐私，并且与照明水平无关。此外，它们的电磁波还可以穿透障碍物，并在死角中检测到个人[9，10]。因此，雷达在私人车辆中受到高度赞赏。这些传感器在车辆内部广泛用于除占用检测之外的不同应用，例如驾驶员状态监控[11-15]和人车界面的手势识别[16-23]。用于机舱内应用的雷达分为三种常见类型，包括连续波 (CW) 雷达、超宽带 (UWB) 雷达和 FMCW 雷达。连续波雷达无法为车载应用提供足够的距离分辨率。UWB 雷达产生短时脉冲，从而区分附近目标的反射信号 [15,24–33]。然而，这些雷达系统是根据信号幅度运行的。因此，它们可能会受到杂波反射的影响，尤其是在车内。FMCW 雷达从低频到高频扫描，覆盖较宽的频率范围并提供高分辨率系统[34]。多输入多输出 (MIMO) FMCW 雷达代表了舱内应用的最先进技术，因为它们能够进行距离检测和目标角度区分 [15,35–37]。（1）最直接的方法是使用反射能量。该技术通常用于检测留守儿童以拯救宠物和儿童，特别是在寒冷或炎热的条件下[15,38–48]。（2）最常见的方法是基于由于人体运动而提取的微多普勒特征[15,48-59]。然后，利用人工智能（AI）来检测个体。人工智能方法已广泛应用于不同的应用中[60-67]。 （3）最近的研究通常采用时频图[15,48,50,51,57,59]、距离-方位图[15,52,55]或距离-多普勒图[15,68]中提取特征。但这些特征是基于能量的，不过，基于能量的特征有明显的局限性。这些功能高度依赖于雷达目标的距离，如雷达方程 [27] 所示，因此需要为每个座位提供单独的数据库，从而增加了分类过程的复杂性。此外，多径反射会显著影响基于能量的功能的性能，特别是当前排座椅被成年人占据时，导致检测结果不可靠。 （4）为了解决这些限制，本文利用雷达检测到的点云数据，提出了一种新颖的基于体积的占用检测方法。
