CN116125461A - 一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法，借助高精地图将目标轨迹统一到同一坐标系下，实现轨迹数据拼接的同时，利用相邻雷达间目标坐标和速度信息进行目标轨迹匹配，解决了目前技术无法对多雷达目标轨迹拼接，并无法实现对目标全程、实时性跟踪问题。步骤一、以高精地图为参照，根据雷达在地图上的坐标和朝向，将每部雷达目标轨迹坐标转换到统一的地图坐标系下；步骤二、将目标轨迹全局ID组合为雷达编号、轨迹编号、起始时间三个信息；步骤三、将当前时刻本雷达与上一部雷达目标轨迹在统一地图坐标系下进行关联匹配；步骤四、如匹配成功，则输出本雷达目标轨迹数据；如匹配不成功，则同时输出本雷达和上一部雷达目标轨迹数据。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，尤其是涉及一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法。
背景技术
目前应用于高速场景的交通毫米波雷达，由于探测距离有限且各雷达独立工作，导致跨雷达跟踪目标的轨迹不连续，无法做到对多个雷达的目标轨迹进行拼接，难以实现对目标进行全程、实时性跟踪。
发明内容
有鉴于此，如图1所示根据每个雷达的安装位置坐标和朝向不同，借助应用于如高速道路上的高精地图，可将所有雷达的轨迹数据统一到同一坐标系下，实现轨迹数据拼接；同时，利用相邻雷达间的目标坐标和速度信息进行目标轨迹匹配，可最终实现跨雷达、多目标接力跟踪，以解决目前技术无法对多个雷达的目标轨迹进行拼接，并难以实现对目标进行全程、实时性跟踪的问题。
为实现跨雷达目标轨迹拼接，应当将相邻雷达的探测区域首尾部分重叠；
首先，雷达在近端有探测盲区，则重叠区域的范围需要包含盲区范围；其次，不同类型目标的盲区不一致，且雷达不同方位角度的盲区也不相同；
为提高轨迹衔接成功率，在相邻雷达重叠区内需要设置轨迹匹配区；
为此，重叠区域的范围应大于平均盲区加上轨迹匹配区的范围；
其中，平均盲区指的是雷达探测到的全部目标轨迹的平均起始距离。
在对雷达目标进行轨迹接力跟踪之前，首先需确保参与接力的各台雷达开始工作并保持时间同步；
其次，需对各雷达编号，如参与接力的雷达数量为Nradar，则按接力顺序对各雷达编号自1到Nradar；
最后，对各雷达输出的所有目标轨迹进行编号，如设编号为i的雷达最大可缓存的目标轨迹数量为MaxTN，则目标轨迹缓存空间的编号序列为1到MaxTN，目标轨迹的编号即为对应的缓存空间编号，且目标轨迹编号在连续跟踪期间内对应同一雷达i并保持不变。
跨雷达多目标接力跟踪方法包括以下步骤：
步骤一、以高精地图为参考，并根据雷达安装位置在地图上的坐标和雷达朝向，将各雷达的目标轨迹坐标转换到统一的地图坐标系下；
在高速场景下，车道宽度通常为3.75米，车道线宽度一般为0.15米；为实现车道及车道线的准确定位，要求高精地图的精度小于0.15米；
根据公式(1)计算后，可得到雷达轨迹在地图坐标系下的坐标
其中，雷达i在地图上的坐标为(xiRadar,yiRadar),朝向角为θiRadar，而雷达的轨迹坐标列向量为
步骤二、将目标轨迹全局ID组合为雷达编号、轨迹编号、起始时间三个信息：雷达编号为i、轨迹编号为ni、起始时间为Tk；
其中，雷达编号用以区分不同雷达在同一时刻起始的具有相同轨迹编号的轨迹,轨迹编号用来区分同一雷达、同一时刻起始的轨迹,起始时间用来区分同一雷达、同一轨迹编号在不同时刻起始的轨迹,这三个信息保证了目标轨迹全局ID的唯一性；
步骤三、雷达i获取当前时刻上一部雷达i-1在统一地图坐标系下的目标轨迹数据，并使其与雷达i-1在统一地图坐标系下的目标轨迹数据按公式(2)进行关联匹配；
匹配公式(2)为：
其中，(xi(n),yi(n))表示雷达编号为i时第n条目标轨迹在统一地图坐标系下的横坐标与纵坐标位置，(Vxi(n),Vyi(n))表示雷达编号i、第n条目标轨迹在统一地图坐标系下的横向速度和纵向速度；
(xi-1(m),yi-1(m))表示雷达编号为i-1、第m条目标轨迹在统一地图坐标系下的横坐标与纵坐标位置，(Vxi-1(m),Vyi-1(m))表示雷达编号为i-1、第m条目标轨迹在统一地图坐标系下的横向速度和纵向速度；
D为预设的距离关联门限，V为预设的速度关联门限；
在雷达i和雷达i-1的重叠区域内，如目标m在雷达i-1的远端，目标n在雷达i的近端，则两者轨迹测量精度会产生差异，这将导致在匹配成功后轨迹发生跳变；
因此，为保证目标m与目标n测量精度一致，需要对匹配后雷达i的第n条目标轨迹坐标按数学公式(3)和公式(4)进行平滑调整处理：
xi(n)＝xi(n)α+xi-1(m)(1-α) (3)
yi(n)＝yi(n)α+yi-1(m)(1-α) (4)
其中，取α＝0.1；
步骤四、如满足条件并匹配成功，则雷达i的第n条轨迹继承雷达i-1的第m条轨迹的全局ID，且输出雷达i的第n条轨迹，而i-1的第m条轨迹不再输出；
如匹配不成功，雷达i的第n条轨迹的全局ID保持不变，且雷达i的第n条轨迹和i-1的第m条轨迹同时输出。
本发明具有如下有益效果：
本发明旨在利用中远距离交通毫米波雷达采集数据，融合高精度定位数据，实现跨雷达数据的连续跟踪和匹配，有效解决了同一车辆在不同雷达覆盖下的接力和识别问题，满足了路网管理者对全路段车辆的精准感知和精准服务的需求。
需要说明的是，本发明适用范围并不局限于高速道路，也包括其他有形与无形的路网系统；跟踪对象不局限于车辆，也包括其他移动设备。
本方法的实现流程如图2所示。
附图与说明
图1为高速道路毫米波雷达布设示意图
图2为一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法流程图
具体实施方式
无。
Claims (3)
1.一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、以高精地图为参照，并根据雷达安装位置在地图上的坐标和雷达朝向，将各雷达的目标轨迹坐标转换到统一的地图坐标系下；
根据公式(1)计算后，可得到雷达轨迹在地图坐标系下的坐标
其中，雷达i在地图上坐标为(xiRadar,yiRadar),朝向角为θiRada，雷达的轨迹坐标列向量为
步骤二、将目标轨迹全局ID组合为雷达编号、轨迹编号、起始时间三个信息：雷达编号为i、轨迹编号为ni、起始时间为Tk；
其中，雷达编号用以区分不同雷达在同一时刻起始的具有相同轨迹编号的轨迹,轨迹编号用来区分同一雷达、同一时刻起始的轨迹,起始时间用来区分同一雷达、同一轨迹编号在不同时刻起始的轨迹,这三个信息保证了目标轨迹全局ID的唯一性；
步骤三、雷达i获取当前时刻上一部雷达i-1在统一坐标系下的目标轨迹数据，并使其与雷达i-1在统一的地图坐标系下的目标轨迹数据按公式(2)进行关联匹配；
匹配公式为：
其中，(xi(n),yi(n))表示雷达编号为i时第n条目标轨迹在统一地图坐标系下的横坐标与纵坐标位置，(Vxi(n),Vyi(n))表示雷达编号i、第n条目标轨迹在统一地图坐标系下的横向速度和纵向速度；(xi-1(m),yi-1(m))表示雷达编号为i-1、第m条目标轨迹在统一地图坐标系下的横坐标与纵坐标位置，(Vxi-1(m),Vyi-1(m))表示雷达编号为i-1、第m条目标轨迹在统一地图坐标系下的横向速度和纵向速度；
D为预设的距离关联门限，V为预设的速度关联门限；
在雷达i和雷达i-1的重叠区域内，如目标m在雷达i-1的远端，目标n在雷达i的近端，则两者轨迹测量精度会产生差异，这将导致在匹配成功后轨迹发生跳变；
因此，为保证目标m与目标n测量精度一致，需要对匹配后雷达i的第n条目标轨迹坐标按数学公式进行平滑调整处理；
步骤四、如满足条件并匹配成功，则雷达i的第n条轨迹继承雷达i-1的第m条轨迹的全局ID，且输出雷达i的第n条轨迹，而i-1的第m条轨迹不再输出；
如匹配不成功，雷达i的第n条轨迹的全局ID保持不变，且雷达i的第n条轨迹和i-1的第m条轨迹同时输出。
2.如权利要求1所述的一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤三中所述用于进行平滑调整处理的数学公式为公式(3)和公式(4)：
xi(n)＝xi(n)α+xi-1(m)(1-α) (3)
yi(n)＝yi(n)α+yi-1(m)(1-α) (4)
其中，取α＝0.1。
3.如权利要求1或权利要求2所述的一种基于高精地图的跨雷达多目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤一中所述高精地图的精度小于0.15米。
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| CN116679293A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-09-01 | 长沙隼眼软件科技有限公司 | 基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置 |
| CN117433539A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 一种汽车场地测试多目标物协同轨迹规划的方法及装置 |
| CN117554949A (zh) * | 2024-01-08 | 2024-02-13 | 中国电子科技集团公司第十五研究所 | 一种联动式目标接力跟踪方法和系统 |
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