CN114755650A - 雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN114755650A CN202210308939.9A CN202210308939A CN114755650A CN 114755650 A CN114755650 A CN 114755650A CN 202210308939 A CN202210308939 A CN 202210308939A CN 114755650 A CN114755650 A CN 114755650A
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Abstract

本发明提供了一种雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置，确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。以实现通过雷达构建动态模型的效果。

Description

雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
雷达被广泛应用与军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。传统的雷达主要应用与远距离目标的整体追中，而近年来，雷达在室内等近距离场景的应用也在逐渐增加，与远距离的雷达应用相比，近距离的雷达运用要求对追踪目标的细节进行捕捉。
在相关技术中，一般采用雷达信号的反射原理对追踪目标进行追踪，通过密集的雷达点云，可以获取到追踪目标的多项细节，比如外形、各区域的相对位置等，但是雷达对追踪目标的图像是静态的，无法构建动态模型。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种雷达建模方法、系统及计算机可读存储介质，旨在达成通过雷达构建动态模型的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种雷达建模方法，应用于雷达建模装置，所述雷达建模方法包括以下步骤：
当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
可选地，所述运动信息包括加速度信息和速度信息。
可选地，所述根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息的步骤包括：
对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行快速傅立叶变换，以获得所述物体运动信息。
可选地，所述当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤包括：
控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
可选地，所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤包括：
所述当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设第一、第二回波信号的接收位置移动至第二位置的步骤之前，还包括：
控制雷达发射模块向所述追踪目标发送电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第一位置可以接收到所述第一回波信号；
根据所述预设移动路径和所述移动速度确定所述电磁信号的偏移角度和间隔时间；
根据所述偏移角度和所述间隔时间控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第二位置可以接收到所述第二回波信号。
可选地，所述根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型的步骤之后还包括：
通过摄像装置获取所述追踪目标的RGB视频，根据所述RGB视频获取所述几何平面对应的颜色纹理图像；
将颜色纹理图像填充到所述几何平面，以构成所述追踪目标的具有深度信息、颜色纹理、运动信息的运动模型。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种雷达建模装置，所述雷达建模装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的雷达建模程序，所述雷达建模程序被所述处理器执行时实现如上所述的雷达建模方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种雷达建模装置，所述雷达建模装置包括：
移动模块，用于当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
确认模块，用于根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
构建模块，用于根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有雷达建模程序，所述雷达建模程序被处理器执行时实现如上所述的雷达建模方法的步骤。
本发明实施例提出的一种雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质，当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。通过雷达接收板块的位移，可以虚拟出加倍的雷达接收模块，然后根据不同的雷达信号获得追踪目标的运动信息和架构信息，将运动信息和架构信息转化成运动模型，可以实现通过雷达构建动态模型的效果。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明雷达建模方法的一实施例的流程示意图；
图3为本发明雷达建模方法的另一实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例涉及的雷达建模装置架构简图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于在相关技术中，一般通过雷达点云来进行目标的追踪，以获取追踪目标的细节信息，比如外形、各区域的相对位置等，并根据细节信息并构成图像，但是雷达对追踪目标的图像是静态的，无法构建动态模型。
为了实现动态模型的构建，本发明实施例提出一种雷达建模方法、装置及计算机可读存储介质，其中，所述雷达建模方法包括以下步骤：
当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
以下结合附图对本发明权利要求要求保护的内容进行详细说明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是雷达建模装置。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1003，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。存储器1003可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1003可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1003中可以包括操作系统以及雷达建模程序。
在图1所示的终端中，处理器1001可以用于调用存储器1003中存储的雷达建模程序，并执行以下操作：
当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达建模程序，还执行以下操作：
对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行快速傅立叶变换，以获得所述物体运动信息。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达建模程序，还执行以下操作：
控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达建模程序，还执行以下操作：
控制雷达发射模块向所述追踪目标发送电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第一位置可以接收到所述第一回波信号；
根据所述预设移动路径和所述移动速度确定所述电磁信号的偏移角度和间隔时间；
根据所述偏移角度和所述间隔时间控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第二位置可以接收到所述第二回波信号。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达建模程序，还执行以下操作：
通过摄像装置获取所述追踪目标的RGB视频，根据所述RGB视频获取所述几何平面对应的颜色纹理图像；
将颜色纹理图像填充到所述几何平面，以构成所述追踪目标的具有深度信息、颜色纹理、运动信息的运动模型。
雷达被广泛应用与军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。传统的雷达主要应用与远距离目标的整体追中，而近年来，雷达在室内等近距离场景的应用也在逐渐增加，与远距离的雷达应用相比，近距离的雷达运用要求对追踪目标的细节进行捕捉。
在相关技术中，一般采用雷达信号的反射原理对追踪目标进行追踪，通过密集的雷达点云，可以获取到追踪目标的多项细节，比如外形、各区域的相对位置等，但是雷达对追踪目标的图像是静态的，无法构建动态模型。这样在一些需要分析运动信息的场景下，无法完全发挥雷达成像的优点。
由此可见，在相关雷达建模方法中，存在上述缺陷。本发明实施例为解决上述缺陷，提出一种雷达建模方法，旨在实现通过雷达实现动态模型的构建。
以下，通过具体示例性方案对本发明权利要求要求保护的内容，进行解释说明，以便本领域技术人员更好地理解本发明权利要求的保护范围。可以理解的是，以下示例性方案不对本发明的保护范围进行限定，仅用于解释本发明。
示例性地，参照图2，在本发明雷达建模方法的一实施例中，所述雷达建模方法包括以下步骤：
S10、当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
S20、根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
S30、根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
本实施例中，执行主体是雷达建模装置，雷达建模装置包括雷达发射模块和雷达接收模块。雷达发送模块和雷达接收模块都可以是阵列天线，也可以是独立天线，可以理解的是，雷达装置是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射模块发射电磁信号对追踪目标进行探测，在追踪目标上会进行反射而形成回波信号，并由雷达接收模块接收回波信号，对回波信号进行一定的处理后，会得到与追中目标相关的细节信息，包括追踪目标各个端点的相对位置信息、与雷达建模装置的相对距离，各个端点的运动信息，运动信息包括速度信息和加速度信息。
可以理解的是，雷达接收模块可以是阵列天线，雷达发射模块也可以是阵列天线。天线是一种用于发射和接收电磁信号的设备，由单个天线就能完成发射和接收电磁能量的任务，但天线形式一旦确定，则其辐射特性便固定下来，使其无法满足一些应用场合，如很窄的波束宽度、波束电扫描等。这时需要多个天线的组合形成阵列天线实现预定的指标。阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线，可以是线阵，也可以是面阵。
可选地，雷达建模装置通过电连接控制所述雷达接收模块，控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置，雷达接收模块的移动需要设置数值较大的预设移动速度，以使雷达接收模块从第一位置快速的移动到第二位置，以更好地实现构建虚拟天线，经过雷达接收模块的位移后，可以虚拟出多一倍的接收天线，同样地，也可以通过雷达发射模块的位移来构建多一倍的发射天线，通过构建虚拟的天线可以提高雷达成像装置的角度分辨率，以获得更精准的物体架构信息。可以理解的是，发送端和接收端使用多个阵列天线模块，在收发之间构成多个信道的天线系统，这样的天线系统具有极高的频谱利用效率，在对现有频谱资源充分利用的基础上通过利用空间资源来获取可靠性与有效性两方面增益，其代价是增加了发送端与接收端的处理复杂度。天线的移动会干扰FFT(Fast Fourier Transform快速傅立叶变换)的计算，因此需要精准控制天线的移动，并基于移动速度进行多普勒校正。
可选地，控制雷达发射模块向追踪目标发送电磁信号，以使雷达接收模块在第一位置可以接收到第一回波信号；根据预设移动路径和移动速度确定电磁信号的偏移角度和间隔时间；根据偏移角度和间隔时间控制雷达发射模块向追踪目标发送电磁信号，以使雷达接收模块在第二位置可以接收到第二回波信号。雷达接收模块在移动后，可能并不会完全接收到雷达发射模块的电磁信号，需要雷达发射模块进行调节发射电磁信号的偏移角度，雷达发射角度的调节可以是根据预设运动路径确定，在确定了第一位置、根据预设运动路径和第二位置后，可以确定向第一位置发射电磁信号后，向第二位置发射电磁信号的偏移角度。
在本实施例中，通过雷达接收模块的移动可以提高了角度分辨率，更好地反映物体表面的细节信息，也即追踪目标的端点的相对位置信息，根据将这些端点的相对位包括相对位置信息之外，还包括与雷达建模装置的相对距离。同样地，对第一回波信号和第二回波信号进行速度FFT后，可以获得额外的端点的运动信息，运动信息包括加速度和角速度，可以作为反射点空间位置坐标的补充，反映端点在时间维度上的运动变化，根据几何平面和运动信息可以构建追踪目标的运动模型。
可选地，在基于人体点云预测人体姿态的算法中，将点云的速度信息输入，可以有较地预测出人体的动作趋势，从而建立人体的运动学模型。
在本实施例公开的技术方案中，先当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。在获得追踪目标的架构信息的前提下，获取追中目标的运动信息，这样就可以构建具有运动信息的运动模型，实现了通过雷达构建动态模型的效果。
可选地，参照图3，基于上述任一实施例，在本发明雷达建模方法的另一实施例中，所述雷达建模方法包括：
S40、通过摄像装置获取所述追踪目标的RGB视频，根据所述RGB视频获取所述几何平面对应的颜色纹理图像；
S50、将颜色纹理图像填充到所述几何平面，以构成所述追踪目标的具有深度信息、颜色纹理、运动信息的运动模型。
本实施例中，雷达建模装置还包括摄像装置，通过摄像装置获取追踪目标的RGB视频，从对应的RGB视频中解析出追踪目标对应的结构，选取RGB视频中对应的颜色纹理图像，并将该颜色纹理图像对应的填充到追踪目标的几何平面上，由于通过雷达获取到的几何平面具有追踪目标的位置信息，在通过颜色纹理图像的填充，可以获得具有高精度的深度信息的追踪目标图像。同时，由于该几何该图像上的端点具有运动信息，最终可以获取到具有运动信息和深度信息、颜色纹理的运动模型。
在本实施例公开的技术方案中，通过摄像装置获取追中目标的RGB视频，获取几何平面对应的颜色纹理图像，并将颜色纹理图像对应的填充到追踪目标的几何平面上，这样可以得到的追踪目标具有深度信息、运动信息和颜色纹理信息的运动模型，提高了雷达构建的运动模型的识别度。
此外，本发明实施例还提出一种雷达建模装置，所述雷达建模装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的雷达建模程序，所述雷达建模程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的雷达建模方法的步骤。
此外，本发明实施例还提出一种雷达建模装置，示例性地，参照图4，所述雷达建模装置100包括：
移动模块101、确认模块102和构建模块103，其中，移动模块101用于当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；确认模块102，用于根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；构建模块103用于根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有雷达建模程序，所述雷达建模程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的雷达建模方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得雷达建模装置执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种雷达建模方法，其特征在于，应用于雷达建模装置，所述雷达建模方法包括以下步骤：
当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
2.如权利要求1所述的雷达建模方法，其特征在于，所述运动信息包括加速度信息和速度信息。
3.如权利要求1所述的雷达建模方法，其特征在于，所述根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息的步骤包括：
对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行快速傅立叶变换，以获得所述物体运动信息。
4.如权利要求1所述的雷达建模方法，其特征在于，所述当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤包括：
控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
5.如权利要求1所述的雷达建模方法，其特征在于，所述当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设第一、第二回波信号的接收位置移动至第二位置的步骤之前，还包括：
控制雷达发射模块向所述追踪目标发送电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第一位置可以接收到所述第一回波信号；
根据所述预设移动路径和所述移动速度确定所述电磁信号的偏移角度和间隔时间；
根据所述偏移角度和所述间隔时间控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第二位置可以接收到所述第二回波信号。
6.如权利要求1所述的雷达建模方法，其特征在于，所述根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型的步骤之后还包括：
通过摄像装置获取所述追踪目标的RGB视频，根据所述RGB视频获取所述几何平面对应的颜色纹理图像；
将颜色纹理图像填充到所述几何平面，以构成所述追踪目标的具有深度信息、颜色纹理、运动信息的运动模型。
7.一种雷达建模装置，其特征在于，所述雷达建模装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的雷达建模程序，所述雷达建模程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的雷达建模方法的步骤。
8.一种雷达建模装置，其特征在于，所述雷达建模装置包括：
移动模块，用于当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置，以使所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号；
确认模块，用于根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设第一、第二回波信号的接收位置确定追踪目标的物体运动信息和物体架构信息；
构建模块，用于根据所述物体架构信息构建几何平面，根据所述几何平面和所述运动信息构建所述追踪目标的运动模型。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有雷达建模程序，所述雷达建模程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的雷达建模方法的步骤。
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