CN112382092B - 交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统及介质 - Google Patents

交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统、介质及设备，此方法包括步骤：1)对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；2)对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；3)对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；4)对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。本发明具有操作简便、根据雷达信息自动生成车道、减少雷达部署难度、增强雷达适应环境等优点。

Description

交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统及介质
技术领域
本发明主要涉及雷达技术领域，具体涉及一种交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统及介质。
背景技术
当前毫米波雷达在交通领域上应用广泛，如车辆的速度检测、车辆定点抓拍、车流量统计以及路况信息检测等。对于交通应用中的远距离雷达，通常利用上位机观测目标，上位机可设置车道数以及车道宽度，但是由于实际中的车道信息千变万化，上位机并不能考虑全面，上位机通常不能准确的画出车道，这就使得在使用雷达时，只能测量到目标的距离、速度以及角度等信息，并不能准确定位车辆所处的车道，于是需要定位车道的许多事件(如非法侵占应急车道、追尾事故)则无法进行。而且高速路面又并非绝对的直线，并且雷达安装时也不能绝对准确的平行某一车道，故而当前高速应用中的远距离交通雷达要准确的将雷达检测到的目标信息和实际上的目标所处的车道关联是很困难的。图1展示了在非绝对直线车道的道路上，使用长距交通雷达时，雷达检测到目标的位置并非真实目标位置，主要原因在于雷达并不能知道实际中的路面弯曲程度和雷达指向角以及雷达和路面的相对位置。
现在安装交通雷达时，通常需要路面车道尽可能的直，并且需要花费较长时间去调整雷达的角度，以减少上述问题的影响。因此，就限制了雷达的应用场景以及极大的增加了雷达部署的困难。
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、减少雷达部署难度、增强雷达适应环境的交通毫米波雷达自动生成车道的方法、系统、介质及设备。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种交通毫米波雷达自动生成车道的方法，包括步骤：
1)对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
2)对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
3)对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
4)对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤2)中，选取局部峰值作为对应分块的聚类中心。
在步骤3)中，根据车道宽度对不同分块内的聚类中心进行筛选。
在步骤4)中，在得到车道中心线后，根据雷达所处的车道和车道宽度，得到车道线。
在步骤1)中，对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行均匀分块。
每个分块沿雷达法线方向的距离为15-25m。
在步骤2)中，剔除通过分块内速度小于预设值的车辆。
本发明还公开了一种交通毫米波雷达自动生成车道的系统，包括：
第一模块，用于对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
第二模块，用于对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
第三模块，用于对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
第四模块，用于对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。
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运行时执行如上所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。
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运行时执行如上所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明利用雷达检测的目标位置信息，通过输入设定雷达所处的车道以及车道总数，在具有一定的车流量后，可以根据当前车辆运动轨迹信息，自动生成车道，降低雷达部署时调试的难度，减少雷达部署时的校正时间，同时消除了只能在绝对直线的车道使用雷达的限制，增强了雷达的适应环境；在此基础上，雷达在输出车辆距离、速度以及角度信息外，还可以准确的输出车辆所处车道。
附图说明
图1为现有技术中雷达检测目标位置和实际目标位置示意图。
图2为本发明中实际道路环境与雷达初始设定环境示意图；其中(a)为实际道路环境图；(b)为雷达初始设定环境图。
图3为本发明中分块内车辆检测和统计结果图；其中(a)为分块内车辆检测示意图；(b)为分块内车辆统计结果图。
图4为本发明中各分块的聚类中心统计图。
图5为本发明中计算的车道中心线。
图6为本发明的方法在实施例的流程图。
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6所示，本实施例的交通毫米波雷达自动生成车道的方法，包括步骤：
1)对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
2)对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
3)对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
4)对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。
本发明利用雷达检测的目标位置信息，通过输入设定雷达所处的车道以及车道总数，在具有一定的车流量后，可以根据当前车辆运动轨迹信息，自动生成车道，降低雷达部署时调试的难度，减少雷达部署时的校正时间，同时消除了只能在绝对直线的车道使用雷达的限制，增强了雷达的适应环境；在此基础上，雷达可以输出车辆距离、速度以及角度信息外，还可以准确的输出车辆所处车道。
本实施例中，在步骤1)中，对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行均匀分块。如每隔20m分成一个分块，如雷达的探测距离为600m，则可分成30个方块。
本实施例中，在步骤2)中，选取局部峰值作为对应分块的聚类中心。其中局部峰值的数量至少取两个。
本实施例中，在步骤3)中，根据车道宽度对不同分块内的聚类中心进行筛选。
本实施例中，在步骤4)中，在得到车道中心线后，根据雷达所处的车道和车道宽度，得到车道线。
本实施例中，在步骤2)中，剔除通过分块内速度小于预设值的车辆，从而避免低速目标的影响。其中预设值可以根据实际情况进行选取。
本发明还公开了一种交通毫米波雷达自动生成车道的系统，包括：
第一模块，用于对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
第二模块，用于对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
第三模块，用于对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
第四模块，用于对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。
本发明的系统，用于执行如上所述的方法，同样具有如上方法所述的优点。
下面通过一具体的完整实施例对上述方法和系统做进一步说明：
假设实际环境如图2中(a)所示,车辆在正常行驶；(b)为雷达设置的初始环境(雷达假定车道笔直)。以雷达为坐标原点，雷达法线方向为坐标Y轴，垂直雷达法线方向为坐标X轴，对雷达Y轴方向按照距离Δy进行划分，直到雷达可探测的最远Y轴距离，每个方块标号为1、2、……、N。例如雷达可探测最远Y轴600米，Δy设置为20米，则将雷达检测区域沿Y轴方向划分为30个方块，N＝30。
根据统计，在车流量较小时，车速较快的情况下，在通过某段路横截面的车辆中，正在变道的车辆数小于总车辆数的6％。于是可以假设在具有一定数量的车辆通过的情况下，绝大部分车辆所处位置均为车道中间。对于划分的N个方块，对每一个方块i,i＝1,2,...,N中雷达检测到的目标车辆按照车道宽度进行聚类。由于每个分块中的Δy较小，故而可以认为在Δy的距离范围内(分块内)车道为直线，于是将一定时间内通过该分块的车辆位置按X轴坐标进行统计。如图3所示，在4个车道(最左边为应急车道)总共通过1001辆车时，如(a)所示；统计出的不同X坐标的车辆数如(b)所示，选取2个局部峰值9.41米和13.19米作为该分块的聚类中心。
对上述中的所有分块，均需要统计出其目标聚类中心，得到如图4所示各Y轴分段后的聚类目标点位置。
在得到各段的聚类目标点后，再根据车道宽度对不同的距离段聚类目标点进行筛选，得到检测的某一车道的聚类目标点，再对筛选后的聚类目标点进行拟合，即得到车道中心线，如图5所示；根据输入的雷达所处车道和车道宽度，得到车道线。
根据上文描述，对应的完整的方法步骤如图6所示：
Step1：存储雷达的检测信息，包括目标的距离、速度以及角度；
Step2：筛选雷达检测信息，剔除低速目标的影响；
Step3：对雷达的检测范围按照Y轴分段，每段距离Δy；
Step4：针对Y轴距离分块内的车辆进行X轴目标数统计；
Step5：对每个Δy距离段的X轴坐标统计的目标数，选择2个最可能的车道中心(聚类中心)；
Step6：根据车道宽度选择用于拟合单一车道目标聚类中心位置；
Step7：对单一车道检测的目标聚类中心位置进行拟合，得到车道中心线，根据输入的雷达所处车道和车道宽度，得到车道线。
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，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。
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。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 AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
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)

1.一种交通毫米波雷达自动生成车道的方法，应用于高速路面，其特征在于，包括步骤：
1)对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
2)对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
3)对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
4)对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道；
在步骤2)中，选取局部峰值作为对应分块的聚类中心；
在步骤3)中，根据车道宽度对不同分块内的聚类中心进行筛选；
在步骤2)中，剔除通过分块内速度小于预设值的车辆。
2.根据权利要求1所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法，其特征在于，在步骤4)中，在得到车道中心线后，根据雷达所处的车道和车道宽度，得到车道线。
3.根据权利要求1所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法，其特征在于，在步骤1)中，对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行均匀分块。
4.根据权利要求3所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法，其特征在于，每个分块沿雷达法线方向的距离为15-25m。
5.一种交通毫米波雷达自动生成车道的系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于对雷达的检测范围沿雷达法线方向进行分块；
第二模块，用于对一段时间内通过每个分块内的车辆位置和车辆数量，按垂直于法线的方向进行统计，选取对应分块内的聚类中心；
第三模块，用于对不同分块内的聚类中心进行筛选，得到各单一车道的聚类目标点；
第四模块，用于对筛选后的单一车道的聚类目标点进行拟合，得到车道中心线，生成对应车道。
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运行时执行如权利要求1～4中任意一项所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。
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运行时执行如权利要求1～4中任意一项所述的交通毫米波雷达自动生成车道的方法的步骤。
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