CN114637002A

CN114637002A - 用于雷达的运动目标跟踪方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN114637002A
Application number: CN202210537027.9A
Authority: CN
Inventors: 胡溢鑫; 郭坤鹏; 张燎; 陈涛; 陈祥
Original assignee: Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2042-05-18
Also published as: CN114637002B

Abstract

本发明公开了一种用于雷达的运动目标跟踪方法、装置及存储介质，其中，所述方法包括：确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域；在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤；根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。本发明所提供的技术方案能够解决现有技术中雷达对目标进行跟踪时，多普勒速度为零的检测点可能引起的起始虚假航迹及航迹不稳定甚至航迹中断的技术问题。

Description

用于雷达的运动目标跟踪方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种用于雷达的运动目标跟踪方法、装置及存储介质。

背景技术

在智能交通系统中，需要传感器采集交通数据来保障交通顺利运作，在探测目标时，毫米波雷达能通过脉冲信号分辨移动目标的速度、数量和方向，且不受光线和天气的影响，因此毫米波雷达可用于监测道路交通，在交通系统的数据采集中发挥着不可替代的作用。

通过毫米波雷达对目标进行跟踪时，需要基于不同物体所产生的检测点来进行探测。雷达向检测区域内的所有物体发射脉冲信号，获取不同物体上的多个检测点反射回来的回波信号，通过回波信号计算出物体的多普勒速度，进而确定运动状态。

在雷达通过信号获取数据的过程中，运态目标与静态目标均可产生检测点。一般而言，检测点信息不包含不模糊速度，因此无法根据检测点的多普勒速度判断其为动态目标还是静态目标，因此将所有多普勒速度为零的检测点过滤掉的方法极有可能导致部分运动目标无法检出。一方面，如树木旗帜等静态目标会部分位置处于动态，其检测点的位置并不稳定，很容易起始虚假航迹；另一方面，动态目标也可能会产生多普勒速度为零的检测点，若动态目标检测点的多普勒速度接近零，则极易与附近其它静态目标的检测点聚类为同一个簇，而影响航迹稳定甚至导致航迹中断。

综上所述，现有技术中存在雷达对目标进行跟踪时，直接根据多普勒速度判断目标为动态或静态时可能存在误判而导致多普勒速度为零的检测点引起虚假航迹或航迹中断的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种用于雷达的运动目标跟踪方法、装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中雷达对目标进行跟踪时，多普勒速度为零的检测点可能引起的起始虚假航迹及航迹不稳定甚至航迹中断的技术问题。

根据本发明的一方面，本发明提供一种用于雷达的运动目标跟踪方法，所述方法包括：

确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；

按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域；

在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤；

根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

进一步地，所述按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域包括：

针对每个所述子区域执行如下操作：

统计在所述预设周期内该子区域中多普勒速度为零的检测点的总数量；

在所述总数量大于对应的预设阈值的情况下，确定该子区域是所述目标子区域。

进一步地，所述在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤包括：

针对每个所述目标子区域，将该目标子区域内所有多普勒速度为零的检测点过滤掉。

进一步地，所述根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新包括：

在所述运动目标的航迹已被稳定跟踪以及所述航迹的多普勒速度为零且所述航迹的至少一部分在所述目标子区域内的情况下，通过对所述航迹进行外推的方式获得所述航迹的预测点。

进一步地，所述确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域包括：

将所述探测区域划分为面积相等的多个子区域，或将所述探测区域划分为面积不等的多个子区域，其中，所述子区域的形状为矩形或扇环形。

进一步地，所述方法还包括：

在所述预设周期内，驱使所述雷达的发射天线持续向所述探测区域发射脉冲信号；

在每一次发射所述脉冲信号后，执行如下操作：

驱使所述雷达的接收天线接收所述脉冲信号对应的回波信号；

根据所述回波信号经过距离维傅里叶变换、速度维傅里叶变换以得到距离-多普勒图，再基于所述距离-多普勒图计算每个检测点的多普勒速度。

进一步地，每个所述子区域的面积相等并且每个所述子区域对应的所述预设阈值也相等。

进一步地，所有所述子区域由多个子区域组构成，并且同一子区域组中的子区域具有相同的面积，不同子区域组中的子区域的面积不同，并且每个子区域组中的子区域对应的所述预设阈值与其面积相关联。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种用于雷达的运动目标跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：

子区域划分单元，用于确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；

目标子区域确定单元，用于按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域；

过滤单元，用于在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤；

更新单元，用于根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一用于雷达的运动目标跟踪方法。

通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：

在本发明公开的技术方案中，将雷达的检测区域划分为多个子区域，并确定出目标子区域，在目标子区域中过滤掉多普勒速度为零的检测点，同时又根据多普勒速度为零的运动目标的航迹继续跟踪，防止航迹中断。因此，将多普勒速度为零的检测点过滤掉后，还能保持运动目标的航迹稳定外推。具体来说，将如树木旗帜等静态目标的检测点过滤掉后，不会因为其不稳定的检测点而引起始虚假航迹。同时，即使过滤掉动态目标产生的多普勒速度为零的检测点，也不会导致其航迹中断，航迹能在原有的航迹基础上继续稳定推进。综上所述，通过本方案中的用于雷达的运动目标跟踪方法，具有在过滤掉静态目标形成的检测点后并不影响动态目标的检测与跟踪的技术效果。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明实施例提供的一种用于雷达的运动目标跟踪方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种用于雷达的运动目标跟踪方法的雷达子区域划分示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于雷达的运动目标跟踪装置的结构示意图。

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1所示为本发明实施例所提供的用于雷达的运动目标跟踪方法的步骤流程图，所述用于雷达的运动目标跟踪方法包括：

步骤101：确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；

步骤102：按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域；

步骤103：在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤；

步骤104：根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

雷达系统利用发射的脉冲信号和对应的回波信号来探测目标的位置信息和运动状态，进而推动运动目标的航迹。具体来说，发射天线向目标发送脉冲信号，当脉冲信号到达待测目标后返回回波信号，雷达系统获取目标返回的回波信号，并根据回波信号的幅度、相位、波长等信息来计算目标的当前位置和运动状态等。

在雷达系统获取检测点信息时，由于检测点信息不包含不模糊速度，因此无法根据其多普勒速度判断检测点为动态点还是静态点。具体来说，当多普勒速度为零时，可能有三种情况，第一种是检测点对应的探测目标处于静止状态，第二种是检测点对应的探测目标垂直于雷达信号的传播路线而运动，比如车在匀速拐弯的过程中可能出现该情况。第三种是检测点对应的目标处于运动状态中，且运动速度为最大不模糊速度的整数倍。

由于无法根据检测点的多普勒速度判断其为动态目标还是静态目标，因此将所有多普勒速度为零的检测点过滤掉的方法极有可能导致部分运动目标无法检出。一方面，如树木旗帜等静态目标会部分位置处于动态，其检测点的位置并不稳定，很容易起始虚假航迹；另一方面，动态目标也可能会产生多普勒速度为零的检测点，若动态目标检测点的多普勒速度接近零，则极易与附近其它静态目标的检测点聚类为同一个簇，而影响航迹稳定甚至导致航迹中断。

本方案提供了一种用于雷达的运动目标跟踪方法，可以在过滤掉静态目标形成的检测点后，不会对动态目标的检测与跟踪产生影响，能继续外推动态目标的航迹。

下面对上述步骤101~104进行具体描述。

在上述步骤101中，确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；

示例性地，每个雷达都有相应的探测范围，在探测区域内能较为精准地获取检测点的位置信息和运动状态。在本方案中，将雷达的探测区域进行划分，可以根据应用需求通过多种方式进行区域划分，将雷达的整个探测区域分为多个子区域。

在上述步骤102中，按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域。

示例性地，针对每个子区域，在预设周期内统计区域内的检测点，根据检测点的特征和预设条件确定出至少一个目标子区域，对于目标子区域内多普勒速度为零的检测点，可能存在运动状态误判的情况，为了防止误判引起的航迹中断或虚假航迹，需要对多普勒速度为零的检测点进行对应的处理。

在上述步骤103中，在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤。

示例性地，为了防止静态目标对多普勒速度为零的运动目标对应的检测点的干扰，在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤，对于确定出的多普勒速度为零的检测点，在雷达系统中直接将其删除。

在上述步骤104中，根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

示例性地，雷达跟踪目标需要基于检测点对目标的运动状态进行更新，如果有与检测点相关联的航迹，则用卡尔曼滤波或其它模型进行更新，如果没有则用外推的方式进行更新。在目标子区域中可能存在动态目标产生的零多普勒速度的检测点，该检测点被删除后，可能令原本应与航迹关联的检测点被删除而导致航迹中断，为了防止航迹中断，需要在原来的航迹的基础上继续外推航迹。在子区域内，之前稳定前行的多普勒速度为零的运动目标的航迹不会因为其检测点被删除而导致航迹中断，根据之前目标的运动轨迹对运动目标进行运动状态更新并对航迹进行外推，保证了航迹的连续性。

进一步地，在本发明的技术方案中，在上述步骤102里，所述按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域包括：

针对每个所述子区域执行如下操作：

示例性地，将雷达的探测区域划分为多个子区域以后，对每个子区域都进行判断，确定该子区域是否为目标子区域。具体来说，针对每个子区域，提前设定预设周期，雷达对该子区域内的静态和动态物体进行探测，通过发射脉冲信号来获取回波信号，进而基于回波信号计算出检测点对应的多普勒速度。

统计预设时间内所有累计的多普勒速度为零的检测点的总数量，若总数量大于预设阈值，则说明该子区域内有稳定存在的静态目标，为了防止这些静态目标产生的检测点的干扰，将该静态目标对应的检测点删除掉，该区域则确定为目标子区域。

其中，设定统计周期，记录各区块所有多普勒速度为零的检测点总个数。统计周期为经验参数，需要视过滤需求而定。具体来说，也可以根据子区域的具体位置和获取的数据对子区域进行预判断，以更准确地判断该子区域对应的静态物体的情况。也可以通过预设周期的长短来分辨出子区域内对应的目标类型。举例来说，将背景建筑、绿化等产生的检测点进行过滤，假设子区域对应着道路两旁的树木种植区域时，则多普勒速度为零的检测点相对会比较多，且数量也相对比较稳定。为了精准确定出该区域是否为树木或者建筑物，无需过滤临时停靠的车辆，则统计周期可设为半天以上。再例如，假设存在一辆机动车临时停车数分钟，若希望将其产生的检测点过滤，则周期不宜太长，从数分钟至于十数分钟均可，若希望该机动车停止一小时以上才被过滤，则统计周期则需提升至一小时以上。

进一步地，在上述步骤103中，所述在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤包括：

示例性地，在目标子区域内，有稳定存在的静态目标，静态目标对应的检测点的多普勒速度为零，一方面，由于部分静态目标如树木等，其检测点的位置并不稳定，很容易起始虚假航迹。另一方面，若动态目标检测点的多普勒速度接近零，则极易与附近其它静态目标的检测点聚类为同一个簇，而影响航迹稳定甚至导致航迹中断。因此，需要将目标子区域内多普勒速度为零的检测点进行过滤，防止该多普勒速度为零的检测点对其它运动目标的干扰，可以提高雷达的目标追踪能力。

进一步地，在上述步骤104中，所述根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新包括：

示例性地，由于在目标子区域中已经将多普勒速度为零的检测点都过滤掉了，但是有些运动目标的多普勒速度也可能为零，比如垂直与雷达信号传播路径的动态目标，或者运动速度为最大不模糊速度的整数倍的运动目标。对于此类动态目标产生的检测点，其多普勒速度也为零。为了防止航迹中断，当航迹的至少一部分在目标子区域内，且运动目标的航迹已被稳定跟踪的情况下，虽然其对应的检测点被删除，但是依然对其进行航迹推移。具体需要获取运动目标在当前时刻之前的航迹轨迹，通过对所述航迹进行外推的方式获得所述航迹的预测点。

由此，在本方案中即使过滤掉动态目标产生的多普勒速度为零的检测点，也不会导致其航迹中断，航迹能在原有的航迹基础上继续稳定推进。本方案中的用于雷达的运动目标跟踪方法具有在过滤掉静态目标形成的检测点后并不影响动态目标的检测与跟踪的技术效果。

进一步地，在上述步骤101中，所述确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域包括：

示例性地，对雷达检测区域进行划分，图2为本发明实施例提供的一种用于雷达的运动目标跟踪方法的雷达子区域划分示意图，如图2所示，可选择矩形、扇环形或其它方式进行划分。具体划分子区域时可以在雷达坐标系中根据矩形距离设定横纵向间隔，如设定检测范围时，x轴上的取值范围为-40~40，y轴上的取值范围为0~400，此时设定每个区域的长宽即可。扇环形同理，设定每个区域的弧度与长度即可。需要说明的是，每个区域可按相同特征划分，如长宽一致，也可以不同，具体根据应用场景设定，本发明对此不做限定。

进一步地，所述方法还包括：

在每一次发射所述脉冲信号后，执行如下操作：

示例性地，雷达通过发射脉冲信号来获取目标的对应信息，具体来说，在预设周期内，雷达可以匀速多次发射脉冲信号，接收每一次脉冲信号返回的回波信号，再基于多普勒效应和信号处理技术对回波信号进行处理。

示例性地，每个区域设定对应个数的预设阈值，考虑到各区块面积可能不同，可设定标准区域面积对应的预设阈值，各区块按自身比例计算所得对应的预设阈值。当每个所述子区域的面积相等时，相应地每个所述子区域对应的预设阈值也相等。

示例性地，可以对区域划分方式进行优化，不按照固定的方式划分为统一的方式，而是根据不同位置对应不同的划分方法，划分为多个子区域组，同一组的对应的面积相同，且对应着面积来设置预设阈值。

基于与本发明实施例的一种用于雷达的运动目标跟踪方法同样的发明构思，本发明实施例提供了一种用于雷达的运动目标跟踪装置，请参考图3，所述装置包括：

子区域划分单元201，用于确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域；

目标子区域确定单元202，用于按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域；

过滤单元203，用于在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤；

更新单元204，用于根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

进一步地，所述目标子区域确定单元202还用于：

针对每个所进一步地，在上述步骤102中，所述按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域包括：

针对每个所述子区域执行如下操作：

进一步地，所述过滤单元203还用于：

进一步地，所述更新单元204还用于：

进一步地，所述子区域划分单元201还用于：

进一步地，所述装置还用于：

在每一次发射所述脉冲信号后，执行如下操作：

此外，所述的用于雷达的运动目标跟踪装置其它方面以及实现细节与前面所描述的用于雷达的运动目标跟踪方法相同或相似，在此不再赘述。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一用于雷达的运动目标跟踪方法。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims

1.一种用于雷达的运动目标跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：

根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设周期并基于每个子区域内的检测点的特征确定是否存在至少一个目标子区域包括：

针对每个所述子区域执行如下操作：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在存在至少一个目标子区域的情况下，对每个所述目标子区域内的多普勒速度为零的检测点进行过滤包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据过滤结果对所述运动目标进行运动状态更新包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述雷达的探测区域，并将所述探测区域划分为多个子区域包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在每一次发射所述脉冲信号后，执行如下操作：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，每个所述子区域的面积相等并且每个所述子区域对应的所述预设阈值也相等。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所有所述子区域由多个子区域组构成，并且同一子区域组中的子区域具有相同的面积，不同子区域组中的子区域的面积不同，并且每个子区域组中的子区域对应的所述预设阈值与其面积相关联。

9.一种用于雷达的运动目标跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如权利要求1至8中任一项所述的用于雷达的运动目标跟踪方法。