CN109917365A - 具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置，该方法步骤包括：S1.获取雷达的目标检测结果，分别查找出与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；S2.将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；S3.将目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。本发明能够抑制雷达检测大目标时的目标分裂发生，具有实现方法简单、成本低、检测效率高且检测性能好等优点。

Description

具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置

技术领域

本发明涉及雷达目标检测技术领域，尤其涉及一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置。

背景技术

雷达在检测目标时，若目标过大，该大目标可能会被检测成多个小目标，雷达检测大车时如图1所示，过大的目标会存在着多个反射点，使得一个大目标会被雷达探测成多个小目标。雷达在检测如车辆的大目标时，雷达可获得的检测值为车辆相对于雷达沿着虚线方向的测量值，即径向速度、径向距离等，虽然车辆沿着前行方向车身上各点的速度相同，但是由于各个点之间相对于雷达的角度不同，故雷达所量测到目标的径向速度也各不相同，即测量到的目标距离和速度都不相同，因而雷达会认为测量到的不同的点属于不同的目标，造成同一目标分裂成多个目标，影响了雷达检测结果。

为解决上述问题，有从业者提出采用幅度加权进行点迹凝聚的方式来实现分裂目标的检测，即通过将检测距离和检测角度划定一个范围，将此范围内的检测目标进行幅度加权作为新的目标点，具体步骤通常为：先获取原始目标点迹序列，标记信息初始化，然后对连通域进行标记；对目标筛选与点迹进行滤除，最后凝聚具有相同标记号的所有点迹。但是。该方法并不能确定此范围内所有目标都来自于同一目标。但是该类方式由于是基于幅度加权进行点迹凝聚，极易将真正来自不同目标的点迹融合成一个目标，造成雷达漏检。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、检测效率高且检测性能好的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，步骤包括：

S1.获取雷达的目标检测结果，分别查找出所述目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

S2.将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据所述三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若所述前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

S3.将所述目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，通过分别比较所述目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，查找出与目的目标点距离在指定范围内的目标点。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤包括：分别计算并比较所述目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，以及各目标点相对于雷达的角度与目的目标点相对于雷达的角度之间的角度差值，查找出所述距离差值、所述角度差值均小于对应预设阈值的所有目标点。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中构建三角形模型时，由比较的目标点、目的目标点之间的距离、比较的目标点与雷达之间的距离、目的目标点与雷达之间的距离来形成三角形，使用目标点相对于雷达的径向速度按照所形成的三角形的关系计算出目标点的前行速度。

作为本发明的进一步改进，所述目标点的前行速度具体按照下式计算得到：

其中，为目标点前行的速度，V为目标点相对于雷达的径向速度，θ为两个目标点与雷达所在位置点形成的角度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，具体若满足其中为目的目标点的前行速度，为比较的目标点的前行速度，则判定当前比较的目标点为目的目标点的分裂目标点，ξ为预设门限值。

作为本发明的进一步改进，先以雷达检测到的目标点中第一个目标点x₁作为起始目的目标点，经过步骤S1、步骤S2遍历其余所有目标点进行比较后确定得到第一个目标点的所有分裂目标点，再将除检测到的所有分裂目标点以外的剩余目标点中第一个目标点作为下一个目的目标点，经过步骤S1、步骤S2确定得到下一个目的目标点的所有分裂目标点，重复执行直至完成所有分裂目标点的检测。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，将属于同一目标的各目标点中距雷达最近的目标点，或距雷达最远的目标点，或计算各目标点的统计值得到的目标点作为该目标的最终检测目标点。

一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，步骤包括：

查找模块，用于获取雷达的目标检测结果，分别查找出所述目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

比较模块，将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据所述三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若所述前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

融合模块，用于将所述目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如上述的方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置，通过结合目标点与雷达之间的角度关系，利用雷达检测到的各目标点的信息计算出各目标点的前行速度，同时利用同一目标上的各目标点速度相同的特性，查找出前行速度相同的分裂目标点，实现分裂目标点的检测，可以避免由于大目标检测时产生的分裂目标对检测结果的影响，提高雷达检测性能，且实现简单、高效。

2、本发明具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法及装置，基于雷达检测大目标时的特性，通过利用雷达检测到的目标信息以及各目标点与雷达所形成的三角形结构关系，基于三角形余弦定理计算出各目标点的前行速度，若两个目标点距离在预设范围内且前行速度相同或相似，则判定为属于同一目标，可以高效实现大目标分裂目标点的检测，尤其是可以检测出如车等刚性大目标所造成的目标分裂。

附图说明

图1是雷达检测大车时产生目标分裂的原理示意图。

图2是本实施例具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法的实现流程示意图。

图3是本实施例构建的三角形模型的原理示意图。

图4是本发明具体应用实施例中实现雷达目标检测的详细流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，步骤包括：

S1.获取雷达的目标检测结果，分别查找出目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

S2.将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据所述三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若所述前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

S3.将目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

刚性目标体上个点前行速度是相同的，雷达检测到目标时可以检测到距离、径向速度等信息，本实施例通过结合目标点与雷达之间的角度关系，利用雷达检测到的各目标点的信息计算出各目标点的前行速度，同时利用同一目标上的各目标点速度相同的特性，查找出前行速度相同的分裂目标点，实现分裂目标点的检测，避免由于大目标检测时产生的分裂目标对检测结果的影响，提高雷达检测性能，且实现简单、高效，尤其适用于雷达检测如车等刚性大目标以抑制目标分裂的产生。

本实施例先分析雷达检测大目标时原理，以雷达检测大车为例，如图1所示，车属于刚性物体，故沿着车运动方向，车身上各个点的运动速度是相同的，基于此进行建模，构建的模型如图3所示，将雷达所在位置表示成原点O，带箭头的直线表示车辆，箭头指向为车的前行方向，AO为车身上目标点A距离雷达的距离，BO为车身上目标点B距离雷达的距离，以此类推，v_Ar表示车辆相对于雷达的径向速度，用AM表示；v_Br表示车相对于雷达的径向速度，用BL表示，以此类推；角∠AOy代表目标点A相对于雷达的角度，角∠BOy代表目标点B相对于雷达的角度，角∠COy代表目标点C相对于雷达的角度。上述参数中，径向速度v_Ar，v_Br，v_Cr、距离AO、BO、CO和角∠AOy、∠BOy、∠COy均可由雷达检测得到。

由上述构建的模型，在点A处应用平行四边形法则，AZ代表汽车前行的速度V，AN代表车相对于雷达的角速度，且AN垂直于AM，在三角形AOB中，AO和BO已知，则角∠AOB可由下式可求出：

∠AOB＝∠AOy-∠BOy (1)

根据三角形的余弦定理可知：

AB²＝AO²+BO²-2·AO·BO·cos(∠AOB) (2)

和：

在三角形AZM中，应用余弦定理可得：

结合式(1)～(3)可以求出cos(OAB)的值，且由于AM为可测已知量，将cos(OAB)带入式(4)中，便可以求出AZ，即目标点A处目标的前行速度。

同理，在三角形AOB中，按照上述方式可以计算出目标点B处目标的前行速度BJ，由于车是刚性物体，实际目标点A处与目标点B处的前行速度是相同的，即BJ＝AZ，则由BJ与AZ是否相同可判断出是否属于同一目标，如果计算出B点的运动速度BJ与A点的运动速度AZ相同，则可以认为两个目标点来自同一目标，避免目标分裂的情况发生。

本实施例充分利用雷达检测大目标时的上述特性，利用雷达检测到的目标信息以及各目标点与雷达所形成的三角形结构关系，基于三角形余弦定理计算出各目标点的前行速度，若两个目标点距离在预设范围内且前行速度相同或相似，则判定为属于同一目标，可以高效实现大目标分裂目标点的检测，尤其是可以检测出如车等刚性大目标所造成的目标分裂。

本实施例步骤S1中，具体通过分别比较目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，查找出与目的目标点距离在指定范围内的目标点。同一目标上的各个目标点距离较近，若距离相距较远则即便速度相同也极大可能属于不同目标，本实施例先依据距离筛选出可能为分裂目标点的可疑目标点，可以快速定位到分裂目标查找的范围，减少查找时间，同时可以避免将较远距离的同速度不同目标点误检为同一目标点。

本实施例中，步骤S1的具体步骤包括：分别计算并比较目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，以及各目标点相对于雷达的角度与目的目标点相对于雷达的角度之间的角度差值，查找出距离差值、角度差值均小于对应预设阈值的所有目标点。若两个目标点之间的距离差值、角度值均较小，则属于同一目标的可能性较大，本实施例通过同时判断距离差值、角度差值，可以进一步提高查找的精度。上述距离和角度阈值可根据实际需求进行设定。

本实施例中，步骤S2中构建三角形模型时，由比较的目标点、目的目标点之间的距离、比较的目标点与雷达之间的距离、目的目标点与雷达之间的距离来形成三角形，使用目标点相对于雷达的径向速度按照所形成的三角形的关系计算出目标点的前行速度。构建的三角形模型如图3所示，以比较的目标点(如B点)、目的目标点(如A点)之间的距离、比较的目标点(如B点)与雷达所在位置(O点)之间的距离、目的目标点(如A点)与雷达所在位置(O点)作为三角形的三条边长，使用雷达检测的信息按照上述(4)计算出目标点的前行速度，即每个目标点的前行速度具体按照下式计算得到：

其中，为目标点前行的速度，V为目标点相对于雷达的径向速度，θ为两个目标点与雷达所在位置点形成的角度。

雷达测量时会存在各种噪声，即雷达的测量到目标的径向距离和径向速度等与真实值并不完全相同，测量值会存在着一定的偏差。本实施例步骤S2中，具体若满足其中为目的目标点的前行速度，为比较的目标点的前行速度，则判定当前比较的目标点为目的目标点的分裂目标点以适应各种测量误差，ξ为预设门限值，如若计算出B点的运动速度BJ与A点的运动速度AZ差值的绝对值小于ξ时，便可以认为两个点来自同一目标，避免目标分裂的情况发生。

假设测距误差为ΔR，测角误差为Δθ，从上面分析可知，由于测距与测角误差的存在，AZ和BJ可能并不完全相等，即ξ可表示为关于ΔR和Δθ的函数：

ξ＝f(ΔR,Δθ) (6)

以上述图3为例，设带误差的AZ表示为ΔAZ，则：

其中，Δcos(OAB)为带误差的cos(OAB)，表示为：

式中，ΔAB为带误差的AB，ΔRAO和ΔRBO分别为AO和BO的测距误差。

ΔAB可表示为：

ΔAB2＝(AO+ΔR_AO)²+(BO+ΔR_BO)²-2*(AO+ΔR_AO)·(BO+ΔR_BO)·cos(∠AOy-∠BOy+Δ∠AOy-Δ∠BOy)(9)

ΔBJ可表示为：

根据式(7)、式(8)和式(10)可得：

ξ＝max(|ΔAZ-ΔBJ|) (11)

即通过大量的独立重复实验，可以统计出|ΔAZ-ΔBJ|的最大差值，当ξ取最大差值时，式(6)便包含了各种存在测量误差的情况，即可以在各种测量误差时达到抑制目标分裂的目的。

本实施例中，具体先以雷达检测到的目标点中第一个目标点x₁作为起始目的目标点，经过步骤S1、步骤S2遍历其余所有目标点进行比较后确定得到第一个目标点的所有分裂目标点，再将除检测到的所有分裂目标点以外的剩余目标点中第一个目标点作为下一个目的目标点，经过步骤S1、步骤S2确定得到下一个目的目标点的所有分裂目标点，重复执行直至完成所有分裂目标点的检测。如果车分裂成两个目标点，则使用图3以及上述步骤，可找出A点的分裂点B点，如果车分裂成两个目标点以上时，则按照上述方法以每两个点与雷达构成三角形进行求解，判断两个点的前行速度是否相同以确定两点是否属于同一目标，可以查找出所有的目标分裂点。

本实施例步骤S3中，进行目标融合时，具体将属于同一目标的各目标点中距雷达最近的目标点，或距雷达最远的目标点，或计算各目标点的统计值得到的目标点(如各目标点的均值)作为该目标的最终检测目标点，具体可根据实际需求选取，下一次雷达检测目标进行判断时，采用与上述相同的融合方式，可避免目标匹配丢失。

如图4所示，本发明在具体应用实施例中实现雷达目标检测的步骤为：

步骤一：每次雷达检测获得的目标点检测数据为{x_i}i＝1,2,...,N，其中i为检测目标点的顺序号，N为雷达单次检测目标点数量，每个x_i包含的信息有x_i＝{R_i,θ_i,v_i}，R_i为第i个目标点相对于雷达的距离，θ_i为第i个目标点相对于雷达的角度，v_i为第i个目标点相对于雷达的径向速度。

步骤二：以第一个检测点x₁为起始点，查找满足距离差值以及角度差值小于预设阈值的目标点，即：

|R_i-R₁|＜Th_R i＝2,3,...,N；

和

|θ_i-θ₁|＜Thθi＝2,3,...,N；

其中，Th_R和Th_θ为距离和角度的门限。

步骤三：若某个目标点x_i同时满足步骤二中距离差值、角度差值小于预设阈值的条件，则将此x_i和x₁同坐标原点o构成三角形，构建方式如图3所示，并按照式(1)～(4)相同原理计算出x_i和x₁的目标前行速度，记为和若满足则认为两个目标点来自于同一目标，ξ为事先根据雷达的测量误差统计出的门限值。

步骤四：以x₁为起始点，执行步骤二、步骤三操作遍历所有检测点后，将判定来自同一目标的点进行标号标记，如可记mark_i＝1。

步骤五：若有剩余未被标记的目标点，将剩余目标点重新组成数组，重复操作步骤二、三、四，直至所有检测点都进行了标号标记。

步骤六：对具有相同标号标记的目标点进行目标点融合，若同一标记中目标点个数为1，则将此点作为该目标的检测点，若同一标记中目标点个数大于1，取距雷达最近的点或雷达最远的点或均值作为该目标的最终检测点，结束检测。

本实施例具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，步骤包括：

查找模块，用于获取雷达的目标检测结果，分别查找出目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

比较模块，将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

融合模块，用于将目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

本实施例具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，计算机程序执行时实现如上述方法。

本实施例具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置与上述具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法为一一对应，在此不在一一赘述。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，步骤包括：

S1.获取雷达的目标检测结果，分别查找出所述目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

S2.将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据所述三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若所述前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

S3.将所述目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

2.根据权利要求1所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过分别比较所述目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，查找出与目的目标点距离在指定范围内的目标点。

3.根据权利要求2所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤包括：分别计算并比较所述目标检测结果中各目标点与目的目标点之间的距离差值，以及各目标点相对于雷达的角度与目的目标点相对于雷达的角度之间的角度差值，查找出所述距离差值、所述角度差值均小于对应预设阈值的所有目标点。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2中构建三角形模型时，由比较的目标点、目的目标点之间的距离、比较的目标点与雷达之间的距离、目的目标点与雷达之间的距离来形成三角形，使用目标点相对于雷达的径向速度按照所形成的三角形的关系计算出目标点的前行速度。

5.根据权利要求4所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述目标点的前行速度具体按照下式计算得到：

其中，为目标点前行的速度，V为目标点相对于雷达的径向速度，θ为两个目标点与雷达所在位置点形成的角度。

6.根据权利要求1或2或3所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体若满足其中为目的目标点的前行速度，为比较的目标点的前行速度，则判定当前比较的目标点为目的目标点的分裂目标点，ξ为预设门限值。

7.根据权利要求1或2或3所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，先以雷达检测到的目标点中第一个目标点x₁作为起始目的目标点，经过步骤S1、步骤S2遍历其余所有目标点进行比较后确定得到第一个目标点的所有分裂目标点，再将除检测到的所有分裂目标点以外的剩余目标点中第一个目标点作为下一个目的目标点，经过步骤S1、步骤S2确定得到下一个目的目标点的所有分裂目标点，重复执行直至完成所有分裂目标点的检测。

8.根据权利要求1或2或3所述的具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，将属于同一目标的各目标点中距雷达最近的目标点，或距雷达最远的目标点，或计算各目标点的统计值得到的目标点作为该目标的最终检测目标点。

9.一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，其特征在于，步骤包括：

查找模块，用于获取雷达的目标检测结果，分别查找出所述目标检测结果中与目的目标点距离在指定范围内的所有目标点；

比较模块，将查询到的每个目标点分别与目的目标点进行比较，由比较的目标点、目的目标点以及雷达构建三角形模型，根据所述三角形模型分别计算比较的目标点、目的目标点的前行速度，若所述前行速度相同或相似，判定比较的目标点为目的目标点的分裂目标点；

融合模块，用于将所述目标检测结果中检测出的属于同一目标点的所有分裂目标点进行融合，得到最终的目标检测结果。

10.一种具有抑制检测目标分裂功能的雷达目标检测装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1～8中任意一项所述的方法。