CN109343049B - 跟踪可移动目标的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种跟踪可移动目标的方法和装置，涉及跟踪技术领域，能够在被跟踪的可移动目标以低速行驶或者暂停行驶的情况下，仍然能够辨别出其是静止的物体还是被跟踪的可移动目标。所述方法包括：获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标。

Description

跟踪可移动目标的方法和装置
技术领域
本公开涉及跟踪技术领域，特别涉及一种跟踪可移动目标的方法和装置。
背景技术
目前，在高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance System，ADAS)等车辆跟踪系统中，通常使用雷达来跟踪车辆。然而，当被跟踪的车辆以低速行驶或者因红灯等原因而暂时停止行驶时，目前的跟踪技术并不能辨别低速行驶或暂停行驶的被跟踪车辆是静止的物体还是被跟踪的车辆。
发明内容
有鉴于此，本公开旨在提出一种跟踪可移动目标的方法和装置，以在被跟踪的可移动目标以低速行驶或者暂停行驶的情况下，仍然能够辨别出其是静止的物体还是被跟踪的可移动目标。
为达到上述目的，本公开的技术方案是这样实现的：
一种跟踪可移动目标的方法，所述方法包括：
获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标。
进一步的，所述根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化，包括：
对所提取的横向位置数据进行频域变换；
确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值。
进一步的，所述确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值，包括：
确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。
进一步的，所述根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化，包括：
对所提取的横向位置数据进行时域滤波；
确定时域滤波后各个雷达监测目标在预设时段内的横向位置变化均值。
本公开实施例还提供一种跟踪可移动目标的装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
提取模块，用于从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
横向位置变化确定模块，用于根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
可移动目标确定模块，用于在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标。
进一步的，所述横向位置变化确定模块包括：
频域变换子模块，用于对所述提取模块所提取的横向位置数据进行频域变换；
第一横向位置变化均值确定子模块，用于确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值。
进一步的，所述第一横向位置变化均值确定子模块还用于：
确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。
进一步的，所述横向位置变化确定模块包括：
时域滤波子模块，用于对所述提取模块所提取的横向位置数据进行时域滤波；
第二横向位置变化均值确定子模块，用于确定时域滤波后各个雷达监测目标在预设时段内的横向位置变化均值。
相对于现有技术，本公开的技术方案具有以下优势：由于可移动目标对雷达波的反射点的横向分布是广泛的，因此通过从雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据，根据所提取的横向位置数据确定各个雷达监测目标的横向位置变化，并将横向位置变化与预设阈值进行比较，就能够准确地确定雷达监测目标是可移动目标还是静止对象。这样，当该技术方案被应用于诸如车辆跟踪的跟踪领域时，就能够准确地确定是继续等待直到前方目标在合理的时间内开始移动还是绕行。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1a-图1d为车道中的静止对象与被跟踪车辆的示意图。
图2a-2c为被跟踪车辆对雷达波的反射点的横向分布示意图。
图3为图2a-2c中的角度θ的示意图。
图4为根据本公开一种实施例的跟踪可移动目标的方法的流程图。
图5为根据本公开另一实施例的跟踪可移动目标的方法的流程图。
图6为根据本公开又一实施例的跟踪可移动目标的方法的流程图。
图7a-7b为根据本公开实施例的纵向位置监测数据和横向位置监测数据的示意图。
图8a-8c为对被跟踪车辆的横向位置监测数据的频谱分析结果示意图。
图9为根据本公开一种实施例的跟踪可移动目标的装置的示意框图。
图10为根据本公开另一实施例的跟踪可移动目标的装置中的横向位置变化确定模块的示意框图。
图11为根据本公开另一实施例的跟踪可移动目标的装置中的横向位置变化确定模块的又一示意框图。
附图标记说明：
901-获取模块，902-提取模块，903-横向位置变化确定模块，904-可移动目标确定模块，903a-频域变换子模块，903b-第一横向位置变化均值确定子模块，903c-时域滤波子模块，903d-第二横向位置变化均值确定子模块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外，在本公开的实施例中所提到的纵向是指跟踪目标的行驶方向，横向是指与跟踪目标的行驶方向垂直的方向。
本公开的发明人发现，在现有的基于雷达的车辆跟踪系统中，雷达会单独地测量车辆的距离和速度，并使用所测量的距离和速度来跟踪目标车辆。因此，在现有的基于雷达的车辆跟踪系统中，会存在以下若干问题：
(1)由于车道两侧存在着许多的静止对象(如图1a所示)，例如路灯杆、栏杆、路边石、栅栏等等，因此这会使得雷达跟踪的处理速度变慢。
(2)当被跟踪车辆因红灯(如图1b所示)、当前车道终止(如图1c所示)、当前车道上出现未知对象(如图1d所示)等因素而暂停行驶或者以很低的速度行驶时，现有的基于雷达的车辆跟踪系统不能判定前方检测到的目标是暂停行驶的被跟踪车辆还是车道上的静止对象，进而也就不能确定是继续等待直到前方目标在合理的时间内开始移动还是绕行。其中，在图1a-1d中，三角形区域表示雷达波的发射区域，指向主车辆的箭头表示来自前方目标的反射波。
本公开的发明人还发现，被跟踪车辆对雷达波的反射点广泛分布在该被跟踪车辆的后部上，而且，被跟踪车辆对雷达波的反射点的横向分布是广泛的且大于1m，如图2所示，其示出了被跟踪车辆对雷达波的反射特性。其中，θ是指被跟踪车辆的行驶方向与其车头方向之间的夹角，如图3所示。该广泛分布的原因是雷达波的波长是毫米量级，例如3.9mm，被跟踪车辆的宽度通常是例如1.8m，两者的比率是460。另外，该广泛的横向分布并不是确定性的，而是具有统计特性。与被跟踪车辆不同的是，车道两侧的路灯杆的直径是大约0.1m，因此路灯杆对雷达波的反射点的横向分布是小于0.1m的，也即路灯杆对雷达波的反射点的横向分布是非常窄的。因此，如果能利用雷达波的反射点的横向分布来辨别被跟踪车辆与静止对象，将是非常有利的。
本公开的发明人还发现，在雷达波的频率为77GHz、波长为3.9mm的情况下，被跟踪车辆的雷达截面(Radar cross section，RCS)的范围是-6至6dBsm；利用公式
Figure BDA0001464624340000051
可以得到，直径为0.1m、长度为0.5m的圆杆的雷达截面小于13dBsm。也即，被跟踪车辆和圆杆具有类似量级的雷达截面，因此，雷达截面不能用于辨别被跟踪车辆和静止对象。
由于现有的基于雷达的车辆跟踪系统中存在着上面描述的若干问题，因此本公开提供若干实施例来克服上述问题。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开的技术方案。
根据本公开的一种实施例，如图4所示，提供一种跟踪可移动目标的方法，所述方法可以包括以下步骤：
在步骤S401中，获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
在步骤S402中，从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
在步骤S403中，根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
在步骤S404中，在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标。
通过采用上述技术方案，由于可移动目标对雷达波的反射点的横向分布是广泛的，因此通过从雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据，根据所提取的横向位置数据确定各个雷达监测目标的横向位置变化，并将横向位置变化与预设阈值进行比较，就能够准确地确定雷达监测目标是可移动目标还是静止对象。这样，当该技术方案被应用于诸如车辆跟踪的跟踪领域时，就能够准确地确定是继续等待直到前方目标在合理的时间内开始移动还是绕行。
在一种可能的实施方式中，如图5所示，步骤S403中所述的根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化，可以包括以下步骤：
步骤S403a、对所提取的横向位置数据进行频域变换。
其中，可以利用诸如快速傅里叶频域变换等方法来进行频域变换。例如，可以利用以下公式(1)进行快速傅里叶频域变换：
Figure BDA0001464624340000061
步骤S403b、确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值。
例如，可以利用以下公式(2)来确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值：
Figure BDA0001464624340000062
其中，公式(1)和(2)中的dt、s(n)、N、u(k)、df、k1、k2和uave(k1:k2)分别表示采样间距、时间ndt处的横向位置、采样数量、s(n)的快速傅里叶频域变换、频率间距、预设频带的开始频率、预设频带的结束频率和横向位置变化均值，而且采样间距的单位可以是例如秒或者其他时间单位。通常，雷达的采样间距可以为10～20Hz，最大频率依赖于采样间距可以为5至10Hz。下面的表1给出了快速傅里叶频域变换的示例。
Figure BDA0001464624340000071
表1
优选地，在步骤S403b中，可以确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。例如，如果uave(k1a:k2a)>m阈值(a)，并且uave(k1b:k2b)>m阈值(b)，则可以在步骤S404中确定雷达监测目标是可移动目标，否则为静止对象。其中，这里使用了k1a至k2a和k1b至k2b两个预设频带，但是本领域技术人员应当理解的是，两个预设频带仅是示例，在实际应用中，可以根据实际应用情况使用多个预设频带。
在一种可能的实现方式中，如图6所示，步骤S403中所述的根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化，也可以包括以下步骤：
步骤S403c、对所提取的横向位置数据进行时域滤波。通常，与静止对象相比，从可移动目标反射回来的雷达信号具有更大的波动和更高的频率，如图7b所示。也即，如果应用截止频率为例如0.1-0.2Hz的高通滤波器并获取例如快速傅里叶频谱分析的幅度，则可移动目标的幅度要比静止对象的幅度大很多(请见图8b)，进而就能够将可移动目标与静止对象区分开来。
步骤S403d、确定时域滤波后各个雷达监测目标在预设时段内的横向位置变化均值。步骤S403d与步骤S403b类似，其区别仅在于步骤S403d是在时域中进行的。
通过步骤S403c和S403d，也能够确定各个雷达监测目标在预设时段内的横向位置变化均值，以便于后续进一步确定雷达监测目标是可移动目标还是静止对象。
以下结合一个具体的实施例来描述根据本公开的跟踪可移动目标的方法。
首先在主车辆的前部的护格上安装雷达。然后该主车辆在左侧具有护栏的街道上行驶，其在16秒时的车速为52km/h，并且被跟踪车辆与主车辆在同一车道上行驶，两者之间的距离为58m。雷达的纵向位置(也即x轴)监测数据如图7a所示、横向位置(也即y轴)监测数据如图7b所示。从图7a、7b能够看出，被跟踪车辆与静止对象的纵向位置监测数据之间没有明显的差异，但是其横向位置监测数据之间却具有明显的差异，也即被跟踪车辆的横向位置监测数据的变化要比静止对象的横向位置监测数据的变化大很多。
在得到被跟踪车辆和静止对象的横向位置监测数据之后，对该横向位置监测数据进行频谱分析，分析结果如图8a-8c所示。其中，图8a示出了被跟踪车辆和静止对象的横向位置随时间的变化，其中，采样间距dt＝0.1秒，可见，被跟踪车辆的横向位置变化要比静止对象大很多，而且被跟踪车辆在15至16秒之间时处于低速且停止状态；图8b示出了对被跟踪车辆和静止对象的横向位置数据进行快速傅里叶变换后的示意图，可见，对于所有频率而言，被跟踪车辆的幅度均大于静止对象的幅度，其中该幅度利用公式(1)计算；图8c示出了横向位置及其快速傅里叶变换的X-Y图。
然后，对被跟踪车辆和静止对象的横向运动进行分析。通常，车辆的横向速度小于0.2m/s。如果假设横向位置y满足幅度为1m、频率为f Hz的正弦波，则横向位置y、横向速度以及最大横向速度可以用下面的公式(3)-(5)表示：
y＝Asin(2πft)＝sin(2πft) (3)
Figure BDA0001464624340000081
Figure BDA0001464624340000082
还假设最大横向速度为0.2m/s，横向运动导致的频率为0.032Hz，则可以得到下面的公式(6)和(7)：
2πf＝0.2 (6)
fm＝0.032[Hz] (7)
为了将被跟踪车辆的横向运动与静止对象的横向运动区分开来，需要考虑大于fm＝0.032Hz的频率。另外，当考虑多普勒速度测量的精度(例如，0.12m/s)和实际道路状况(例如，路面的杂乱性、来自周围环境的多个反射、静止对象、测量角度、测量误差等)时，多普勒速度能够应用于辨别速度大于1m/s的目标，因此，在本公开中，将纵向速度小于1m/s的目标定义为低速运动的目标。
因此，基于图8b的快速傅里叶频域分析结果，如果横向位置变化均值大于预设阈值，则可以确定该监测目标是被跟踪的车辆，如果横向位置变化均值小于阈值阈值，则可以确定监测目标是静止对象，从而能够将静止对象与低速或暂停行驶的被跟踪车辆区分开来。
另外，还需要说明的是，根据本公开实施例的跟踪可移动目标的方法不仅适用于将低速或暂停行驶的可移动目标与静止对象区分开来，还适用于确认以中速或高速行驶的可移动目标是实际的车辆，以支持多普勒速度的处理结果。
根据本公开的另一实施例，提供一种跟踪可移动目标的装置，如图9所示，所述装置包括：
获取模块901，用于获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
提取模块902，用于从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
横向位置变化确定模块903，用于根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
可移动目标确定模块904，用于在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标。
通过采用上述技术方案，由于可移动目标对雷达波的反射点的横向分布是广泛的，因此通过从雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据，根据所提取的横向位置数据确定各个雷达监测目标的横向位置变化，并将横向位置变化与预设阈值进行比较，就能够准确地确定雷达监测目标是可移动目标还是静止对象。这样，当该技术方案被应用于诸如车辆跟踪的跟踪领域时，就能够准确地确定是继续等待直到前方目标在合理的时间内开始移动还是绕行。
在一种可能的实施方式中，如图10所示，所述横向位置变化确定模块903可以包括：
频域变换子模块903a，用于对所述提取模块902所提取的横向位置数据进行频域变换；
第一横向位置变化均值确定子模块903b，用于确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值。
在一种可能的实施方式中，所述第一横向位置变化均值确定子模块903b还用于：确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。
在一种可能的实施方式中，如图11所示，所述横向位置变化确定模块903也可以包括：
时域滤波子模块903c，用于对所述提取模块902所提取的横向位置数据进行时域滤波；
第二横向位置变化均值确定子模块903d，用于确定时域滤波后各个雷达监测目标在预设时段内的横向位置变化均值。
根据本公开实施例的跟踪可移动目标的装置中各个模块所执行的操作的具体实施方式已经在根据本公开实施例的方法中进行了详细描述，此处不再赘述。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种跟踪可移动目标的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标；
其中，根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化，包括：
对所提取的横向位置数据进行频域变换，确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值；
所述确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值，包括：
确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。
2.一种跟踪可移动目标的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取所有雷达监测目标的雷达监测数据；
提取模块，用于从所述雷达监测数据中提取各个雷达监测目标的横向位置数据；
横向位置变化确定模块，用于根据所提取的横向位置数据，确定各个雷达监测目标的横向位置变化；
可移动目标确定模块，用于在所有雷达监测目标中的一些雷达监测目标的横向位置变化大于预设阈值时，确定这些雷达监测目标为被跟踪的可移动目标；
其中，所述横向位置变化确定模块包括：
频域变换子模块，用于对所述提取模块所提取的横向位置数据进行频域变换；
第一横向位置变化均值确定子模块，用于确定频域变换后各个雷达监测目标在预设频带内的横向位置变化均值；
所述第一横向位置变化均值确定子模块还用于：
确定频域变换后各个雷达监测目标在多个预设频带内的横向位置变化均值。
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