CN113219425B - 一种雷达目标检测性能的测试方法及系统 - Google Patents

一种雷达目标检测性能的测试方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雷达目标检测性能的测试方法及系统，确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率，根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。本发明通过将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种，并针对两种目标类型对被测雷达和基准雷达采用不同的目标检测性能对比方法可有效提高测试精度。

Description

一种雷达目标检测性能的测试方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达性能测试技术领域，更具体的说，涉及一种雷达目标检测性能的测试方法及系统。
背景技术
雷达具有较好的稳定性和适应性，因此在智能驾驶中广泛应用。雷达通过接收目标反射的点云数据并对点云数据进行聚类分析，得到每个目标的具体位置信息，从而为智能驾驶的车载控制器提供准确的障碍物信息。可见雷达目标检测性能对智能驾驶的发展有重要影响。
对于雷达而言，其主要功能是及时探测到一定范围内的目标信息，因此雷达对目标检测的准确性和实时性是雷达目标检测性能的两个主要指标。通常雷达在每个工作周期内都会提供检测到的各个目标信息，在对雷达目标检测性能测试时，若对比雷达在每个工作周期内检测到的所有目标信息，需要花费较长时间且不切合实际，且对于不同运动状态的目标物体采用相同的对比方法也很难实现准确的对比，从而导致现有方案对雷达目标检测性能的测试精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种雷达目标检测性能的测试方法及系统，以通过将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种类型，并针对两种目标类型对被测雷达和基准雷达采用不同的目标检测性能对比方法，有效提高测试精度。
一种雷达目标检测性能的测试方法，包括：
确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，其中，所述被测雷达和所述基准雷达设置在同一车辆的等高位置；
根据每个所述目标对比对象的运动状态信息，将所有的所述目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率；
根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率。
可选的，所述根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
对每个所述动态目标的运动轨迹进行切分；
对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将所述同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化，所述雷达包括：所述被测雷达和所述基准雷达；
将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率。
可选的，所述对每个所述动态目标的运动轨迹进行切分，具体包括：
根据当前时刻t的动态目标状态和所述当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态的欧式距离D(t)与切分阈值Td的大小关系确定同一编号ID的所述动态目标的轨迹开始时刻和轨迹结束时刻；
其中，所述当前时刻t的动态目标状态Xt的表达式如下：
Figure BDA0003060725820000021
式中，
Figure BDA0003060725820000022
为t时刻动态目标的横向坐标，
Figure BDA0003060725820000023
为t时刻动态目标的纵向坐标，
Figure BDA0003060725820000024
为t时刻动态目标的横向速度，
Figure BDA0003060725820000025
是t时刻动态目标的纵向速度；
所述当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态Xt-1的表达式如下：
Figure BDA0003060725820000026
式中，
Figure BDA0003060725820000031
为t-1时刻动态目标的横向坐标，
Figure BDA0003060725820000032
为t-1时刻动态目标的纵向坐标，
Figure BDA0003060725820000033
为t-1时刻动态目标的横向速度，
Figure BDA0003060725820000034
是t-1时刻动态目标的纵向速度；
欧式距离D(t)的表达式如下：
Figure BDA0003060725820000035
切分阈值Td根据雷达每帧数据之间的间隔时间Δt和车辆的最大纵向加速度ayv、最大纵向速度vyv、最大横向加速度axv、最大横向速度vxv进行设置，切分阈值Td的表达式如下：
Figure BDA0003060725820000036
其中，D(t)≥Td，则确定t-1时刻是当前编号ID对应的动态目标的上一条轨迹结束时刻，t时刻是当前编号ID对应的动态目标的最新轨迹开始时刻；若D(t)<Td，则确定当前编号ID对应的动态目标的轨迹未发生改变。
可选的，所述对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将所述同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化，具体包括：
确定所述同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹；
计算同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度；
基于各条所述候选轨迹之间的相似度，将所述同一雷达同一运动目标的不同编号ID对应的候选轨迹进行统一化。
可选的，所述确定所述同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹，具体包括：
从多条轨迹中任意选取一条轨迹作为基准轨迹；
从剩余轨迹中选择与所述基准轨迹存在时间重合的轨迹作为初步候选轨迹；
将所述基准轨迹和每条所述初步候选轨迹在开始重合时刻的动态目标状态进行对比，将动态目标状态的每一维度变化均小于对应维度阈值的所述初步候选轨迹，确定为与所述基准轨迹对应的同一雷达同一运动目标最终的所述候选轨迹。
可选的，所述将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
确定所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹；
计算所述被测雷达和所述基准雷达针对所述同一运动目标的各条所述候选轨迹之间的相似度；
基于各条所述候选轨迹之间的相似度，将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的轨迹的开启时间和结束时间进行对比，确定所述被测雷达针对所述运动目标检测的漏报率和误报率。
可选的，所述根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
将所述被测雷达和所述基准雷达在所述目标检测范围重合区域划分为多个对比区域；
针对每个所述对比区域建立一个预设时间长度的滑动时间窗；
计算所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率；
基于所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率，计算所述被测雷达在整个检测区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率。
可选的，分别根据如下公式计算所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率miss_rate_sta(k)和误报率fault_rate_sta(k)；
miss_rate_sta(k)＝n/Y*100％；
fault_rate_sta(k)＝m/Y*100％；
式中，k为每个对比区域的下标，Y为滑动时间窗总个数。
可选的，分别根据如下公式计算所述被测雷达在整个检测区域内对所述静态目标检测的漏报率miss_rate_sta和误报率fault_rate_sta；
Figure BDA0003060725820000051
Figure BDA0003060725820000052
式中，k为每个所述对比区域的编号，k的取值为[1，Z]，Z为所述对比区域的总个数。
一种雷达目标检测性能的测试系统，包括：
对比对象确定单元，用于确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，其中，所述被测雷达和所述基准雷达设置在同一车辆的等高位置；
目标划分单元，用于根据每个所述目标对比对象的运动状态信息，将所有的所述目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
动态目标检测单元，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率；
静态目标检测单元，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种雷达目标检测性能的测试方法及系统，确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率，根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。本发明将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种类型，针对动态目标采用动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息，针对静态目标采用滑动时间窗的方法，因此本发明考虑了雷达对目标检测的实时性；在将被测雷达和基准雷达的目标检测性能对比时，并不是将雷达的每个周期内的目标信息进行对比，而是将探测到的动态目标的整个轨迹进行对比，对于静态目标则对比某一区域内的探测情况，并非是某一点的对比，由于本发明针对不同的目标类型采用不同的目标检测性能对比方法，因此可有效提高雷达目标检测性能的测试精度，具有较高的工程应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种雷达目标检测性能的测试方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对动态目标运动轨迹进行对比，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率的方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配的方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对动态目标的轨迹对比方法流程图；
图5为本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对各个静态目标的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率的方法流程图；
图6为本发明实施例公开的一种雷达探测区域划分示意图；
图7为本发明实施例公开的一种雷达探测范围重合区域示意图；
图8为本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达对动态目标轨迹匹配的效果图；
图9为本发明实施例公开的一种静态目标检测的误报率结果图；
图10为本发明实施例公开的一种静态目标检测的漏报率结果图；
图11为本发明实施例公开的一种雷达目标检测性能的测试系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种雷达目标检测性能的测试方法及系统，确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率，根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。本发明将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种类型，针对动态目标采用动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息，针对静态目标采用滑动时间窗的方法，因此本发明考虑了雷达对目标检测的实时性；在将被测雷达和基准雷达的目标检测性能对比时，并不是将雷达的每个周期内的目标信息进行对比，而是将探测到的动态目标的整个轨迹进行对比，对于静态目标则对比某一区域内的探测情况，并非是某一点的对比，由于本发明针对不同的目标类型采用不同的目标检测性能对比方法，因此可有效提高雷达目标检测性能的测试精度，具有较高的工程应用价值。
参见图1，本发明实施例公开的一种雷达目标检测性能的测试方法流程图，该方法包括：
步骤S101、确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象；
其中，基准雷达为雷达目标检测性能符合规范要求的雷达。
目标检测范围具体可以为被测雷达的检测范围。
本实施例中，被测雷达和基准雷达设置在同一车辆的等高位置，由于不同雷达的检测范围会存在差别，因此，本实施例在确定被测雷达和基准雷达的目标对比对象时，是从被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域查找目标对比对象。
雷达在每个工作周期内均会检测到不同运动状态的目标，同时会记录每个目标的位置信息、速度信息、运动状态等一系列的目标相关信息，并给目标分配相应的编号ID。
本实施例中，根据被测雷达的目标检测范围，选取被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域作为对比区域；将对比区域内的检测目标作为目标对比对象。
步骤S102、根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
通过对比雷达测试数据发现，静态目标和动态目标所表现出的聚类结果存在明显不同，因此，本发明根据目标对比对象的运动状态信息将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，对不同运动状态的目标对比对象采用不同的检测方案。
步骤S103、根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率；
步骤S104、根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。
综上可知，本发明公开了一种雷达目标检测性能的测试方法，确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率，根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。本发明将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种类型，针对动态目标采用动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息，针对静态目标采用滑动时间窗的方法，因此本发明考虑了雷达对目标检测的实时性；在将被测雷达和基准雷达的目标检测性能对比时，并不是将雷达的每个周期内的目标信息进行对比，而是将探测到的动态目标的整个轨迹进行对比，对于静态目标则对比某一区域内的探测情况，并非是某一点的对比，由于本发明针对不同的目标类型采用不同的目标检测性能对比方法，因此可有效提高雷达目标检测性能的测试精度，具有较高的工程应用价值。
为进一步优化上述实施例，参见图2，本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对动态目标运动轨迹进行对比，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率的方法流程图，也即步骤S103具体可以包括：
步骤S201、对每个动态目标的运动轨迹进行切分；
本发明确定所有目标对比对象中的各个动态目标后，需要确定每个动态目标在整体存活周期内相对于雷达的运动轨迹，所谓整体存活周期，是指该雷达首次探测到该动态目标至最后探测到该动态目标所持续的时间。
由于一个雷达为检测的各个目标分配的编号ID，例如只有0-99共100个，存在编号ID复用的情况，即在雷达整个检测周期内同一个编号ID可能对应不同的目标物体，因此本发明对同一编号ID的动态目标的轨迹进行切分，具体根据当前时刻t的动态目标状态
Figure BDA0003060725820000091
和当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态
Figure BDA0003060725820000092
的欧式距离D(t)与切分阈值Td的大小关系确定同一编号ID的动态目标的轨迹开始时刻和轨迹结束时刻，其中，
Figure BDA0003060725820000093
为t时刻动态目标的横向坐标，
Figure BDA0003060725820000094
为t时刻动态目标的纵向坐标，
Figure BDA0003060725820000095
为t时刻动态目标的横向速度，
Figure BDA0003060725820000096
是t时刻动态目标的纵向速度；
Figure BDA0003060725820000097
为t-1时刻动态目标的横向坐标，
Figure BDA0003060725820000098
为t-1时刻动态目标的纵向坐标，
Figure BDA0003060725820000101
为t-1时刻动态目标的横向速度，
Figure BDA0003060725820000102
是t-1时刻动态目标的纵向速度。
其中，切分阈值Td的是根据雷达每帧数据之间的间隔时间Δt和车辆的最大纵向加速度ayv、最大纵向速度vyv、最大横向加速度axv、最大横向速度vxv进行设置，切分阈值Td的计算公式如公式(1)所示，公式(1)如下：
Figure BDA0003060725820000103
根据当前时刻t的动态目标状态和当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态确定的同一编号ID的动态目标的欧式距离D(t)的计算公式如公式(2)所示，公式(2)如下：
Figure BDA0003060725820000104
若D(t)≥Td，则确定t-1时刻是当前编号ID对应的动态目标的上一条轨迹结束时刻，t时刻是当前编号ID对应的动态目标的最新轨迹开始时刻；若D(t)<Td，则确定当前编号ID对应的动态目标的轨迹未发生改变。
步骤S202、对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化；
其中，雷达包括：被测雷达和基准雷达。
对于同一雷达而言，对于体积较大的动态目标将会为其分配多个编号ID，同时会存在多条轨迹，且不同雷达对于同一目标所产生的轨迹数量不尽相同。因此在完成各个动态目标的轨迹切分之后，需要将同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配。
本实施例中，同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配的算法中，主要分为三步，第一步是确定同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹，第二步是计算同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度，第三步是基于各条候选轨迹之间的相似度，将同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹的编号ID统一化。
具体的，参见图3，本发明实施例公开的一种对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配的方法流程图，该方法包括：
步骤S301、确定同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹；
在雷达的整个检测周期内会存在多个运动目标产生的多条轨迹，若将所有轨迹都进行相似度对比，需要大量的计算资源，耗时较长，因此本发明筛选出可能属于同一动态目标的轨迹作为该动态目标的候选轨迹。
具体的，1)从多条轨迹中任意选取一条轨迹作为基准轨迹；2)从剩余轨迹中选择与基准轨迹存在时间重合的轨迹作为初步候选轨迹；3)将基准轨迹和每条初步候选轨迹在开始重合时刻t的动态目标状态进行对比，将动态目标状态的每一维度变化均小于对应维度阈值的初步候选轨迹，确定为与基准轨迹对应的同一雷达同一运动目标最终的候选轨迹，其中，动态目标状态的维度变化包括横向速度变化、纵向速度变化、横向坐标变化和纵向坐标变化。维度阈值包括下文提到的横向偏差阈值、纵向偏差阈值、横向速度阈值和纵向速度阈值。
其中，将基准轨迹和每条初步候选轨迹在开始重合时刻t，基准轨迹的动态目标状态
Figure BDA0003060725820000111
和初步候选轨迹的动态目标状态
Figure BDA0003060725820000112
进行对比的公式如下：
Figure BDA0003060725820000113
Figure BDA0003060725820000114
Figure BDA0003060725820000115
Figure BDA0003060725820000121
式(3)一(6)中，Tpx、Tpy、Tvx、Tvy分别为基准轨迹和候选轨迹所对应的同一雷达的探测目标的横向偏差阈值、纵向偏差阈值、横向速度阈值和纵向速度阈值，具体数值根据大量实际数据分析确定。
步骤S302、计算同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度；
需要说明的是，各条候选轨迹之间的相似度指的是：依次将每个候选轨迹作为一次基准轨迹，确定该基准轨迹与剩余的其他候选轨迹之间的相似度，从而得到各条候选轨迹之间的相似度。
在实际应用中，可以采用动态时间规整(Dynamic Time Warping，DTW)算法计算基准轨迹和每条候选轨迹的相似度。
以轨迹M＝[X1，X2，X3……Xm]和轨迹N＝[X1，X2，X3……X0]为例，论述如何计算两条轨迹的相似度。由于轨迹M和轨迹N长度不同，因此首先构造一个m*n的矩阵网格K，矩阵元素K(i，j)表示轨迹M中第i个时刻的目标状态Xi和轨迹N中第j个时刻的动态目标状态Xj的欧式距离，具体计算公式同式(2)。
定义一条最短路程轨迹W，轨迹W的计算公式如公式(7)所示，公式(7)如下：
W＝(w1，w2，w3，……，wk)；max(m，n)≤k＜m+n-1 (7)；
式中，k为最短路程轨迹W中最后一个点的序号。
轨迹W满足以下约束条件：
a)边界条件：w1＝K(1，1)，wk＝K(m，n)，w1是指两条轨迹第一个点之间的欧式距离，wk是两条轨迹最后一个点之间的欧式距离。
b)连续性：若点wk-1＝K(a’，b’)，则点wk＝K(a，b)需满足(a-a’)≤1和(b-b’)≤1，其中，a’表示轨迹M中第a’个时刻的目标状态，b’表示轨迹N中第b’个时刻的目标状态，a表示轨迹M中第a个时刻的目标状态，b表示轨迹N中第b个时刻的目标状态。
c)单调性：若点wk-1＝K(a’，b’)，则点wk＝K(a，b)需满足0≤(a-a’)和0≤(b-b’)。
根据轨迹的连续性和单调性，若轨迹W中的点wk-1过K(i，，j)，则W的下一个点wk则为min(K(i+1，j)，K(i，j+1)，K(i+1，j+1))。那么最短轨迹W的长度DTW(W)的表达式如下：
Figure BDA0003060725820000131
那么最短轨迹长度DTW(W)则为这两条轨迹的相似度，将相似度与相似度阈值TD进行比较，其中相似度阈值TD是根据大量实际数据进行分析总结而确定，若DTW(W)≤TD则认为轨迹M和轨迹N为同一个动态目标的不同轨迹。
步骤S303、基于各条候选轨迹之间的相似度，将同一雷达同一运动目标的不同编号ID对应的候选轨迹进行统一化。
为了后续对比的准确性，需要将同一动态目标的所有轨迹进行统一，基于步骤S301和步骤S302已经获得了同一动态目标的不同编号ID的轨迹，选取所有轨迹中长度最长的轨迹作为本动态目标的唯一轨迹，并以所有轨迹开启时刻最早的时刻作为本动态目标的唯一轨迹的开启时刻，以所有轨迹结束时刻最晚的时刻作为本动态目标的唯一轨迹的结束时刻。
步骤S203、将被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率。
经过图3所示的实施例，已经完成同一雷达同动态目标不同编号ID的轨迹匹配过程，接下来需要将被测雷达和基准雷达针对同一动态目标的轨迹进行对比，对比过程同样需要三步，第一步是确定被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹，第二步是计算被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度，第三步是基于各条候选轨迹之间的相似度，将被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的轨迹的开启时间和结束时间进行对比，确定被测雷达针对运动目标检测的漏报率和误报率。
参见图4，本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对动态目标的轨迹对比方法流程图，该方法包括：
步骤S401、确定被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹；
以雷达A(基准雷达)中的轨迹M为对比对象，将雷达B(被测雷达)中所有轨迹的开启时间和结束时间与轨迹M的持续时间进行对比，将存在时间重合的轨迹作为初步候选轨迹。同时按照公式(2)-(5)的方法来计算轨迹M和初步候选轨迹开始重合时刻的状态点之间的偏差，确定以雷达A中轨迹M为基准轨迹，从雷达B中确定候选轨迹。
步骤S402、计算被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度；
按照式(8)的方法计算轨迹M和所有候选轨迹的相似度，根据所得到的相似度DTW(W)和相似度阈值TD的对比结果，确定与轨迹M属于同一目标物体的轨迹。
步骤S403、基于各条候选轨迹之间的相似度，将被测雷达和基准雷达针对同一运动目标的轨迹的开启时间和结束时间进行对比，确定被测雷达针对运动目标检测的漏报率和误报率。
基于各条候选轨迹之间的相似度，确定被测雷达针对运动目标检测的漏报率和误报率，具体计算方法如下：
a)若在雷达B中动态目标所有的候选轨迹中未匹配到与雷达A的轨迹M属于同一目标的轨迹，则确定雷达B漏报一次；
b)若在雷达A中动态目标所有的候选轨迹中未匹配到与雷达B的轨迹N属于同一目标的轨迹，则确定雷达B误报一次；
c)若在雷达B中动态目标所有的候选轨迹中匹配到与雷达A的轨迹M属于同一目标的轨迹N，若轨迹N的开始起始晚于轨迹M的开启时间1s，则确定雷达B漏报一次，若轨迹N的结束时间早于轨迹M的结束时间1s，则认为雷达B漏报一次，其余情况则确定匹配成功。
根据雷达B总共的漏报次数n和误报次数m及动态目标所有的轨迹总数量X，计算雷达B相对于雷达A的漏报率miss_rate_dyn和误报率fault_rate_dyn，计算公式如式(9)和式(10)所示：
miss_rate_dyn＝n/X*100％ (9)；
fault_rate_dyn＝m/X*100％ (10)；
式中，X为动态目标轨迹数量。
需要特别说明的是，雷达目标检测效果需要根据准确性和及时性两方面的性能进行评价，本发明通过采用建立滑动滑动时间窗的方法，对比上一步所划分的每个区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，来确定每个对比区域中的误报率和漏报率。
具体的，参见图5，本发明实施例公开的一种被测雷达和基准雷达针对各个静态目标的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率的方法流程图，也即步骤S104具体可以包括：
步骤S501、将被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域划分为多个对比区域；
由于雷达对于静态目标探测性能的限制，无法通过目标轨迹来对比静态目标的检测效果，因此只能根据实际的静态目标点进行对比。以两款所需对比的雷达检测重合区域为基础，根据距离和角度将整个探测区域划分为若干个小的对比区域，具体如图6所示的雷达探测区域划分示意图，图6中示出了若干个小格，每个小格代表一个对比区域。
步骤S502、针对每个对比区域建立一个预设时间长度的滑动时间窗；
其中，滑动时间窗的运动速度单位为秒/次。
以对比区域k为例，在对比区域k内建立一个时间长度为t秒的滑动时间窗，运动速度v为秒/次。
步骤S503、计算被测雷达在每个对比区域内对静态目标检测的漏报率和误报率；
滑动时间窗每运动一次，对比区域k内的滑动时间窗内雷达A(代表基准雷达)和雷达B(代表被测雷达)的静态目标检测情况包括：若雷达A在对比区域k内检测到静态目标，而雷达B未检测到静态目标，则记录雷达B漏报一次；若雷达A在对比区域k内未检测到静态目标，而雷达B检测到静态目标，则记录雷达B误报一次，其余情况则认为对比成功，同时记录滑动时间窗的总个数Y。
根据雷达B在对比区域k内的漏报次数n和误报次数m以及滑动时间窗的总个数Y，计算对比区域k中雷达B相对于雷达A的漏报率miss_rate_sta(k)和误报率fault_rate_sta(k)，如式(11)和式(12)所示：
miss_rate_sta(k)＝n/Y*100％ (11)；
fault_rate_sta(k)＝m/Y*100％ (12)；
式中，k为每个对比区域的下标，Y为滑动时间窗总个数。
步骤S504、基于被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率，计算被测雷达在整个检测区域内对静态目标检测的漏报率和误报率。
根据划分的对比区域的总个数Z，以及每个对比区域中的漏报率和误报率计算雷达B相对与雷达A整个检测区域内对静态目标检测的漏报率miss_rate_sta和误报率fault_rate_sta，如式(13)和式(14)所示：
Figure BDA0003060725820000161
Figure BDA0003060725820000162
式中，k为每个对比区域的编号，k的取值为[1，Z]，Z为对比区域总个数。
为便于理解本发明所要保护的方案，本发明还提供了一个雷达目标检测性能对比的实施例，
雷达A和雷达B分别安装在车辆前方等高位置，同时检测车辆前方物体。根据两款雷达的探测范围，选择重合区域为对比区域，具体如图7所示的三个空白区域，均为雷达A和雷达B的对比区域。如图8所示为雷达A和雷达B动态目标轨迹匹配效果图，可以看出本发明方法能够将两款雷达对同一运动目标的轨迹进行匹配，实现雷达对于动态目标检测的漏报率和误报率的准确计算。如图9和图10所示分别为雷达B相对于雷达A在每个对比区域中对静态目标检测的误报率和漏报率结果图，图中每块区域的颜色代表此区域的误报率及漏报率的大小，随着颜色的加深，漏报率和误报率的值在增加，图例中最左侧白色代表为0，最右侧黑色代表为1。可以看出雷达B的正前方检测准确率较高，两侧及远方检测准确率较低，且相对于雷达A的漏报率较高。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种雷达目标检测性能的测试系统。
参见图11，本发明实施例公开的一种雷达目标检测性能的测试系统的结构示意图，该系统包括：
对比对象确定单元601，用于确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象；
其中，所述被测雷达和所述基准雷达设置在同一车辆的等高位置。
目标检测范围具体可以为被测雷达的检测范围。
本实施例中，被测雷达和基准雷达设置在同一车辆的等高位置，由于不同雷达的检测范围会存在差别，因此，本实施例在确定被测雷达和基准雷达的目标对比对象时，是从被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域查找目标对比对象。
雷达在每个工作周期内均会检测到不同运动状态的目标，同时会记录每个目标的位置信息、速度信息、运动状态等一系列的目标相关信息，并给目标分配相应的编号ID。
本实施例中，根据被测雷达的目标检测范围，选取被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域作为对比区域；将对比区域内的检测目标作为目标对比对象。
目标划分单元602，用于根据每个所述目标对比对象的运动状态信息，将所有的所述目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
通过对比雷达测试数据发现，静态目标和动态目标所表现出的聚类结果存在明显不同，因此，本发明根据目标对比对象的运动状态信息将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，对不同运动状态的目标对比对象采用不同的检测方案。
动态目标检测单元603，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率；
静态目标检测单元604，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率。
综上可知，本发明公开了一种雷达目标检测性能的测试系统，确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，根据每个目标对比对象的运动状态信息，将所有的目标对比对象分为动态目标和静态目标两类，根据被测雷达和基准雷达针对各个动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定被测雷达对动态目标检测的漏报率和误报率，根据被测雷达和基准雷达针对各个静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定被测雷达对静态目标检测的漏报率和误报率。本发明将雷达的检测目标分为动态目标和静态目标两种类型，针对动态目标采用动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息，针对静态目标采用滑动时间窗的方法，因此本发明考虑了雷达对目标检测的实时性；在将被测雷达和基准雷达的目标检测性能对比时，并不是将雷达的每个周期内的目标信息进行对比，而是将探测到的动态目标的整个轨迹进行对比，对于静态目标则对比某一区域内的探测情况，并非是某一点的对比，由于本发明针对不同的目标类型采用不同的目标检测性能对比方法，因此可有效提高雷达目标检测性能的测试精度，具有较高的工程应用价值。
需要特别说明的是，系统实施例中各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种雷达目标检测性能的测试方法，其特征在于，包括：
确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，其中，所述被测雷达和所述基准雷达设置在同一车辆的等高位置；
根据每个所述目标对比对象的运动状态信息，将所有的所述目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率；
根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率；
所述根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
对每个所述动态目标的运动轨迹进行切分；
对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将所述同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化，所述雷达包括：所述被测雷达和所述基准雷达；
将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述对每个所述动态目标的运动轨迹进行切分，具体包括：
根据当前时刻t的动态目标状态和所述当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态的欧式距离D(t)与切分阈值Td的大小关系确定同一编号ID的所述动态目标的轨迹开始时刻和轨迹结束时刻；
其中，所述当前时刻t的动态目标状态Xt的表达式如下：
Figure FDA0003760877630000011
式中，
Figure FDA0003760877630000021
为t时刻动态目标的横向坐标，
Figure FDA0003760877630000022
为t时刻动态目标的纵向坐标，
Figure FDA0003760877630000023
为t时刻动态目标的横向速度，
Figure FDA0003760877630000024
是t时刻动态目标的纵向速度；
所述当前时刻t的上一时刻t-1的动态目标状态Xt-1的表达式如下：
Figure FDA0003760877630000025
式中，
Figure FDA0003760877630000026
为t-1时刻动态目标的横向坐标，
Figure FDA0003760877630000027
为t-1时刻动态目标的纵向坐标，
Figure FDA0003760877630000028
为t-1时刻动态目标的横向速度，
Figure FDA0003760877630000029
是t-1时刻动态目标的纵向速度；
欧式距离D(t)的表达式如下：
Figure FDA00037608776300000210
切分阈值Td根据雷达每帧数据之间的间隔时间Δt和车辆的最大纵向加速度ayv、最大纵向速度vyv、最大横向加速度axv、最大横向速度vxv进行设置，切分阈值Td的表达式如下：
Figure FDA00037608776300000211
其中，D(t)≥Td，则确定t-1时刻是当前编号ID对应的动态目标的上一条轨迹结束时刻，t时刻是当前编号ID对应的动态目标的最新轨迹开始时刻；若D(t)<Td，则确定当前编号ID对应的动态目标的轨迹未发生改变。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将所述同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化，具体包括：
确定所述同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹；
计算同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹之间的相似度；
基于各条所述候选轨迹之间的相似度，将所述同一雷达同一运动目标的不同编号ID对应的候选轨迹进行统一化。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述确定所述同一雷达同一运动目标的各条候选轨迹，具体包括：
从多条轨迹中任意选取一条轨迹作为基准轨迹；
从剩余轨迹中选择与所述基准轨迹存在时间重合的轨迹作为初步候选轨迹；
将所述基准轨迹和每条所述初步候选轨迹在开始重合时刻的动态目标状态进行对比，将动态目标状态的每一维度变化均小于对应维度阈值的所述初步候选轨迹，确定为与所述基准轨迹对应的同一雷达同一运动目标最终的所述候选轨迹。
5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
确定所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的各条候选轨迹；
计算所述被测雷达和所述基准雷达针对所述同一运动目标的各条所述候选轨迹之间的相似度；
基于各条所述候选轨迹之间的相似度，将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的轨迹的开启时间和结束时间进行对比，确定所述被测雷达针对所述运动目标检测的漏报率和误报率。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：
将所述被测雷达和所述基准雷达在所述目标检测范围重合区域划分为多个对比区域；
针对每个所述对比区域建立一个预设时间长度的滑动时间窗；
计算所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率；
基于所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率，计算所述被测雷达在整个检测区域内对所述静态目标检测的漏报率和误报率。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，分别根据如下公式计算所述被测雷达在每个所述对比区域内对所述静态目标检测的漏报率miss_rate_sta(k)和误报率fault_rate_sta(k)；
miss_rate_sta(k)＝n/Y*100％；
fault_rate_sta(k)＝m/Y*100％；
式中，k为每个对比区域的下标，Y为滑动时间窗总个数。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，分别根据如下公式计算所述被测雷达在整个检测区域内对所述静态目标检测的漏报率miss_rate_sta和误报率fault_rate_sta；
Figure FDA0003760877630000041
Figure FDA0003760877630000042
式中，k为每个所述对比区域的编号，k的取值为[1，Z]，Z为所述对比区域的总个数。
9.一种雷达目标检测性能的测试系统，其特征在于，包括：
对比对象确定单元，用于确定被测雷达和基准雷达在目标检测范围重合区域的各个目标对比对象，其中，所述被测雷达和所述基准雷达设置在同一车辆的等高位置；
目标划分单元，用于根据每个所述目标对比对象的运动状态信息，将所有的所述目标对比对象分为动态目标和静态目标两类；
动态目标检测单元，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率；
静态目标检测单元，用于根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述静态目标在每个对比区域内的每个滑动时间窗内的静态目标检测结果，确定所述被测雷达对所述静态目标检测的漏报率和误报率，所述根据所述被测雷达和所述基准雷达针对各个所述动态目标运动轨迹的位置信息和时间信息的对比结果，确定所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率，具体包括：对每个所述动态目标的运动轨迹进行切分；对同一雷达针对同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行匹配，并将所述同一运动目标的不同编号ID对应的轨迹进行统一化，所述雷达包括：所述被测雷达和所述基准雷达；将所述被测雷达和所述基准雷达针对同一运动目标的统一化的轨迹进行对比，根据对比结果得到所述被测雷达对所述动态目标检测的漏报率和误报率。
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