CN111161434B - 一种etc多目标区分方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ETC多目标区分方法、装置、介质及设备，属于ETC技术领域，用于解决前后车跟车无法识别的技术问题，采用的技术方案为：获取各个目标点多次的距离和速度信息；分别对各目标点的速度值进行去平均操作；求取各目标点的自相关系数；根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目。本发明的ETC多目标区分方法、装置、介质及设备具有操作简便、识别精度高等优点。

Description

一种ETC多目标区分方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及ETC技术领域，具体涉及一种ETC多目标区分方法、系统及介质。
背景技术
为提高车辆高速通行效率，减少高速路口成本，减少跨省高速收费路口，目前正在大力推广高速路口不停车收费系统(Electronic Toll Collection ETC)。虽然ETC系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，但是也存在一些问题。其中最主要的问题在于：当前车与后车之间间距较近，后车的车牌会被前车遮挡，ETC识别器很难识别为两辆车辆，从而可能导致漏检不抬杆的问题，也就可能导致ETC车道出现车辆拥堵，甚至需要倒车的现象，如图1所示。根据现有的ETC扣费规则，需要ETC感应器和摄像头拍照确认车辆身份后才能准确判断，两者缺一不可。当出现如图1中的两种情况：a)前后车辆间距较近，在ETC感应区域摄像头无法对后车进行拍照；b)前车为较高的货车，后车牌照会被前车车身遮挡，导致在ETC交易区摄像头无法拍照。两种情况都会导致在前车经过闸口后，后车已经驶出交易区，导致交易失败，此时只有退车至交易区，让ETC和摄像头重新感应，倘若后续车辆已经驶入，则会出现扣费错误或者堵车的情况。
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，本发明提供一种操作简便、识别精度高的ETC多目标区分方法、系统及介质。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种ETC多目标区分方法，包括以下步骤：
1)获取各个目标点多次的距离和速度信息；
2)分别对各目标点的速度值进行去平均操作；
3)求取各目标点的自相关系数；
4)根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤3)中，同时求取各目标点之间的互相关系数，并在步骤4)之后，利用互相关系数对车辆数目进行验证以保证测量准确性。
在步骤1)中，在每帧测量目标点的距离和速度后，与之前的测量信息进行比对匹配，找准同一目标点的多帧速度向量。
步骤1)的具体过程为：
1.1)发射多个周期的调制连续波信号；
1.2)对每个脉冲的信号进行采样后，进行一次距离FFT运算，得到距离单元信息；再联合多个脉冲信号的距离FFT结果进行相同距离单元的第二次FFT，得到距离-速度FFT矩阵；
1.3)通过对距离-速度FFT矩阵进行检测，得到目标点的距离和速度信息。
在步骤1.1)中，采用连续波脉冲调制的雷达发射多个周期的调制连续波信号。
本发明还公开了一种ETC多目标区分系统，包括
第一模块，用于获取各个目标点多次的距离和速度信息；
第二模块，用于对同一目标点的速度值进行去平均操作；
第三模块，用于求取各目标点的自相关系数；
第四模块，用于根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目。
本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的ETC多目标区分方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的ETC多目标区分方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的ETC多目标区分方法、装置及介质，在求得目标反射点的距离和速度信息后，不进行融合，而是分别做轨迹的跟踪，再对轨迹进行速度的去均值，以增大相关系数的差别，便于后续多目标的区分，最后通过对速度进行自相关系数的求解，对目标车辆数目进行识别，整体方法操作简便，识别精度高；同时利用互相关系数对车辆数目进行验证以保证测量准确性，从而进一步提高识别的精度。
附图说明
图1为现有技术中两种跟车情况示意图。
图2为本发明的方法在实施例的流程图。
图3为本发明中两辆车多反射点的示意图。
图4为本发明中经典FMCW发射序列图。
图5为本发明中目标距离-速度矩阵信号处理框图。
图6为本发明中各反射点速度变化曲线图。
图7为本发明中各反射点自相关系数曲线图。
图8为本发明中各反射点的互相关系数曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，本实施例的ETC多目标区分方法，包括以下步骤：
1)获取各个目标点(也称反射点或目标反射点)多次的距离和速度信息；
2)分别对各目标点的速度值进行去平均操作；
3)求取各目标点的自相关系数；
4)根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目。
本发明的ETC多目标区分方法，在求得目标反射点的距离和速度信息后，不进行融合，而是分别做轨迹的跟踪，再对轨迹进行速度的去均值，以增大相关系数的差别，便于后续多目标的区分，最后通过对速度进行自相关系数的求解，对目标车辆数目进行识别，整体方法操作简便，识别精度高。
本实施例中，在步骤3)中，同时求取各目标点之间的互相关系数，并在步骤4)之后，利用互相关系数对车辆数目进行验证以保证测量准确性，从而进一步提高识别的精度。
本发明的基本思想在于求解不同反射点直接的相关系数，通过相关系数以及反射点距离，准确的对点目标进行归类，如图2所示。在每帧测量目标反射点的距离、速度后，需要和之前测量信息进行比对匹配，找准同一反射点的多帧速度向量
Figure BDA0002338408990000031
对其进行去平均操作；再对N个点进行自相关系数的求解，得到
Figure BDA0002338408990000032
再求第m(m＝1,2,...,N,≠n)点和第n(n＝1,2,...,N,≠m)点的互相关系数
Figure BDA0002338408990000033
利用相关系数大小和距离大小，判断目标数目。
本实施例中，步骤1)的具体过程为：
1.1)发射多个周期的调制连续波信号，每个周期为Tchirp，如图4所示；
1.2)对每个脉冲的信号进行采样后，进行一次距离FFT运算，得到距离单元信息；再联合多个脉冲信号的距离FFT结果进行相同距离单元的第二次FFT，得到距离-速度FFT矩阵；
1.3)通过对距离-速度FFT矩阵进行检测，得到目标点的距离和速度信息，如图5所示。
具体地，在步骤1.1)中，采用连续波脉冲调制的雷达发射多个周期的调制连续波信号。
最后，通过数字信号处理技术，将图3所示的各反射点①-⑤的距离和速度信息计算准确。虽然雷达测量的反射点距离、速度信息为车辆相对雷达的径向距离和径向速度，但是可以通过测量目标的俯仰角度，经过折算，可以准确的测量目标发射点相对地面的水平速度。
在上述基础上，将多个反射点目标准确的区分为单车辆或者多车辆。如图3所示，假设第k帧检测的反射点数为N(图3中N＝5)，设第i(i＝1,2,...,N)个反射点的第k帧检测的速度点为
Figure BDA0002338408990000034
通常情况下，当车辆速度较大(30Km/h以上)时，前后车辆跟车距离大于5米，此时不会存在车辆漏检的情况，故只考虑车辆速度小于30Km/h的情况。由于车辆为刚性物体，对于同一车辆的不同反射点，其速度变化规律会基本一致，而不同车辆的速度变化会存在不一样的规律。对于图3中给出的两辆车辆的5个反射点，反射点①-③具有相同的速度变化规律，反射点④-⑤具有相同的变化规律。通过连续检测的F帧各反射点速度变化，求相关系数，可以判断为不同反射点目标是否为同一车辆，具体步骤如下：
通过雷达求得目标反射点距离、速度信息，并且设第i个反射点的第k帧检测的速度点为
Figure BDA0002338408990000041
对检测点进行第一次轨迹匹配，以找准当前检测点
Figure BDA0002338408990000042
和前一帧检测点
Figure BDA0002338408990000043
如图6所示，示出了图3中两个目标5个反射点对应的速度变化曲线；
对不同检测点的F帧速度进行相关系数的求解，其中相关系数包括自相关系数和互相关系数，如图7所示，为5个反射点的自相关系数值；如图8所示，为各反射点相关系数三维图；对于上述求得的相关系数三维矩阵，可以先利用自相关系数，将目标进行第一次分类，如图7所示，明显可以看到检测点应该为2个不同的车辆目标；然后再利用互相关系数进行验证，以保证测量的准确性。
本发明还相应公开了一种ETC多目标区分系统，包括
第一模块，用于获取各个目标点多次的距离和速度信息；
第二模块，用于对同一目标点的速度值进行去平均操作；
第三模块，用于求取各目标点的自相关系数；
第四模块，用于根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目。
本发明的ETC多目标区分系统，用于执行如上所述的方法，同样具有如上方法所述的优点。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的ETC多目标区分方法的步骤。本发明进一步公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的ETC多目标区分方法的步骤。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种ETC多目标区分方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取各个目标点多次的距离和速度信息；
2)分别对各目标点的速度值进行去平均操作；
3)求取各目标点的自相关系数；
4)根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目；
在步骤3)中，同时求取各目标点之间的互相关系数，并在步骤4)之后，利用互相关系数对车辆数目进行验证以保证测量准确性。
2.根据权利要求1所述的ETC多目标区分方法，其特征在于，在步骤1)中，在每帧测量目标点的距离和速度后，与之前的测量信息进行比对匹配，找准同一目标点的多帧速度向量。
3.根据权利要求1或2所述的ETC多目标区分方法，其特征在于，步骤1)的具体过程为：
1.1)发射多个周期的调制连续波信号；
1.2)对每个脉冲的信号进行采样后，进行一次距离FFT运算，得到距离单元信息；再联合多个脉冲信号的距离FFT结果进行相同距离单元的第二次FFT，得到距离-速度FFT矩阵；
1.3)通过对距离-速度FFT矩阵进行检测，得到目标点的距离和速度信息。
4.根据权利要求3所述的ETC多目标区分方法，其特征在于，在步骤1.1)中，采用连续波脉冲调制的雷达发射多个周期的调制连续波信号。
5.一种ETC多目标区分系统，其特征在于，包括
第一模块，用于获取各个目标点多次的距离和速度信息；
第二模块，用于对同一目标点的速度值进行去平均操作；
第三模块，用于求取各目标点的自相关系数；
第四模块，用于根据各目标点的自相关系数和距离信息，识别车辆数目；
求取各目标点的自相关系数的同时，求取各目标点之间的互相关系数，并在识别车辆数目之后，利用互相关系数对车辆数目进行验证以保证测量准确性。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的ETC多目标区分方法的步骤。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的ETC多目标区分方法的步骤。
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