CN116679293B - 基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置。所述方法包括：基于第一雷达获取的第一位置数据以及第二雷达获取的第二位置数据，获取两个雷达的纵向间距估计值，基于两个雷达对应的地图中同一车道线的坐标数据，获取两个雷达的横向偏移值和朝向角偏差，基于两个雷达的纵向间距估计值、横向偏移值和朝向角偏差，对第二雷达的目标轨迹进行校准，最后利用校准后的轨迹与第一雷达的目标轨迹进行匹配和拼接。本申请能够将各个雷达的地图的坐标系都以位于一端的雷达的坐标系为基准进行统一，从而使得各个雷达探测到的目标轨迹也均位于统一坐标系下，能够避免雷达的安装偏差所导致的目标轨迹拼接误差大的问题。

Description

基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置
技术领域
本申请涉及智能交通技术领域，具体涉及一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置。
背景技术
在利用毫米波雷达实现交通事件检测时，由于单个毫米波雷达探测距离有限，且会存在探测盲区，因此需要沿途同向设置多个毫米波雷达，且相邻毫米波雷达具有范围大于探测盲区的重叠区域，以能对交通道路上的车辆实施全程跟踪。
通常情况下，为了方便进行车辆轨迹信息探测，各个毫米波雷达都配备有对应的高精地图，高精地图包括交通道路上各个车道线的位置坐标信息。由于毫米波雷达在安装和标定时，不可避免会存在安装位置坐标偏差，和/或，朝向角偏差，那么配备的高精地图也会基于毫米波雷达的位置和朝向进行坐标修正，以能够与毫米波雷达相适配。但是，这会造成不同的毫米波雷达所探测到的车辆轨迹信息位于不同的坐标系，在将各个毫米波雷达探测到的车辆轨迹信息进行拼接以获取车辆的完整轨迹信息时，会导致完整轨迹信息的误差较大，甚至可能获取失败。
发明内容
本申请的实施例提供一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置，以解决现有技术由于雷达的安装偏差而导致目标轨迹拼接误差较大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：
第一方面，提供了一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，包括：
通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据，所述第一雷达和所述第二雷达为多个依次布设的雷达中任意两个相邻的雷达，所述第一位置数据和所述第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标；
基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值；
基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差；
基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹；
在任一时刻第n个目标校准轨迹与所述第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将所述第n个目标校准轨迹继承所述第m个目标轨迹进行输出。
结合第一方面，基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值，包括：
针对同时被所述第一雷达和所述第二雷达探测到的各个备选目标，获取每个所述备选目标在所述第一位置数据中任一时刻的第一位置坐标，以及在所述第二位置数据中对应时刻的第二位置坐标；
将所述第一位置坐标的纵坐标值与所述第二位置坐标的纵坐标值的差值，确定为所述备选目标的纵向坐标差；
基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差；
将所述出现频率最高的纵向坐标差，确定为所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值。
结合第一方面，所述基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差，包括：
针对每个备选目标，根据所述备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建所述备选目标对应的频率信号；
对各个所述备选目标对应的频率信号进行求和，获取总频率信号；
对所述总频率信号进行快速傅里叶变换，获取频谱信号；
搜索所述频谱信号中的谱峰位置；
基于所述谱峰位置、所述频谱信号的长度，以及所述最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差。
结合第一方面，所述针对每个备选目标，根据所述备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建所述备选目标对应的频率信号，包括：
通过以下公式构建所述备选目标对应的频率信号：
其中，sig(l,t)为所述备选目标对应的频率信号，j为虚数符号，Ysub(l)为所述备选目标的纵向坐标差，Ymax为所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，t表示时域信号的横坐标。
结合第一方面，基于所述谱峰位置、所述频谱信号的长度，以及所述最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差，包括：
通过以下公式确定出现频率最高的纵向坐标差：
其中，ys为出现频率最高的纵向坐标差，nf为所述谱峰位置，0≤nf≤（NFFT-1），NFFT为所述频谱信号的长度，为对Ymax进行向上取整，Ymax为所述最大纵向坐标差。
结合第一方面，基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差，包括：
利用所述纵向间距估计值对所述第二坐标数据的各个纵坐标值进行补偿，获取所述第二地图中所述车道线的第三坐标数据；
从所述第一坐标数据中截取位于所述第一雷达和所述第二雷达的重叠区域的第四坐标数据，以及从所述第三坐标数据中截取位于所述重叠区域的第五坐标数据；
将所述第四坐标数据和所述第五坐标数据中，纵坐标值最小的两个数据的横坐标值的差值，确定为所述第一雷达和所述第二雷达的横向偏移值；
基于所述横向偏移值对所述第五坐标数据的横坐标数据进行补偿，得到第六坐标数据；
对所述第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率；
对所述第六坐标数据进行线性拟合，获取第二拟合斜率；
基于所述第一拟合斜率和所述第二拟合斜率，确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差。
结合第一方面，对所述第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率，包括：
通过以下公式构建第一矩阵：
通过以下公式基于所述第一矩阵和所述第四坐标数据，确定第一拟合斜率：
其中，Ai为第一矩阵，为所述第四坐标数据的纵坐标值，ai为第一拟合斜率，bi为第一拟合截距，/>为第一矩阵的转置矩阵，/>为所述第四坐标数据的横坐标值。
结合第一方面，基于所述第一拟合斜率和所述第二拟合斜率，确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差，包括：
通过以下公式确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差：
其中，θs为所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差，ai为所述第一拟合斜率，ai+1为所述第二拟合斜率。
结合第一方面，基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹，包括：
通过以下公式获取各个目标校准轨迹：
其中，为某一时刻各个目标校准轨迹的矩阵，θs为所述朝向角偏差，为所述第二雷达在某一时刻探测到的各个目标轨迹的轨迹，ys为所述纵向间距估计值，xs为所述横向偏移值。
第二方面，提供了一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置，包括：
位置数据获取模块，用于通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据，所述第一雷达和所述第二雷达为多个依次布设的雷达中任意两个相邻的雷达，所述第一位置数据和所述第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标；
纵向间距估计模块，用于基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值；
位置偏移估计模块，用于基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差；
目标轨迹校准模块，用于基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹；
目标轨迹匹配模块，用于在任一时刻第n个目标校准轨迹与所述第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将所述第n个目标校准轨迹继承所述第m个目标轨迹进行输出。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本申请的一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，包括：基于第一雷达获取的第一位置数据以及第二雷达获取的第二位置数据，获取两个雷达的纵向间距估计值，基于两个雷达对应的地图中同一车道线的坐标数据，获取两个雷达的横向偏移值和朝向角偏差，基于两个雷达的纵向间距估计值、横向偏移值和朝向角偏差，对第二雷达的目标轨迹进行校准，最后利用校准后的轨迹与第一雷达的目标轨迹进行匹配和拼接。本申请提供的多雷达目标轨迹拼接方法能够将各个雷达的地图的坐标系都以位于一端的雷达的坐标系为基准进行统一，从而使得各个雷达探测到的目标轨迹也均位于统一坐标系下，能够避免雷达的安装偏差所导致的目标轨迹拼接误差大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本申请实施例的应用场景示意图；
图2为本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法的整体流程示意图；
图3为本申请实施例中位于两个雷达的重叠区域的各个备选目标的纵向坐标差的示例示意图；
图4为本申请实施例的频谱信号示例示意图；
图5为本申请实施中对第二雷达的目标轨迹进行校准之前两个雷达的目标轨迹示意图；
图6为本申请实施中对第二雷达的目标轨迹进行校准之后拼接得到的完整目标轨迹示意图；
图7为本申请实施中第一雷达的目标轨迹与第二雷达的目标校准轨迹拼接后所得到的目标轨迹示意图；
图8为本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请中，目标可以用于表示位于交通道路上的各个对象，不限于车辆、行人等。为了更加方便地介绍本申请实施例，后续未特殊说明的情况下，均以目标表示车辆为例进行具体介绍。
请参阅图1，图1示意了本申请实施例的应用场景。在利用毫米波雷达实现交通事件检测时，通常会沿途同向设置多个毫米波雷达，即毫米波雷达M1~毫米波雷达Mi+1沿交通道路依次布设，且朝向相同，每个毫米波雷达Mi都配备有对应的高精地图Pi，高精地图Pi可以包括交通道路上各个车道线的位置坐标信息。任意两个相邻毫米波雷达Mi具有范围大于探测盲区的重叠区域A，当目标（例如C1）位于重叠区域A时，可以同时被相邻的两个毫米波雷达Mi和Mi+1探测到。
毫米波雷达Mi在安装和标定时，不可避免会存在安装位置坐标偏差，和/或，朝向角偏差，那么配备的高精地图为了与对应的毫米波雷达Mi相适配，也会基于毫米波雷达Mi的位置和朝向进行坐标修正，这会造成不同的毫米波雷达Mi所探测到的车辆轨迹信息位于不同的坐标系，在将各个毫米波雷达Mi探测到的车辆轨迹信息进行拼接以获取车辆的完整轨迹信息时，会导致完整轨迹信息的误差较大，甚至可能拼接失败。
有鉴于此，本申请实施例提供一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，通过估算出相邻雷达的位置偏差，利用该位置偏差对雷达的目标轨迹坐标进行校准，从而使得各个雷达探测到的目标轨迹均位于统一坐标系下，能够在目标轨迹拼接时避免出现雷达的安装偏差所导致的拼接误差大，从而可以解决上述技术问题的至少部分。
需要说明的是，本申请实施例中，针对依次布设的N个雷达，以布设于一端的雷达1的坐标系为基准，对雷达2的目标轨迹进行校准和拼接，再以雷达2的坐标系为基准，对雷达3的目标轨迹进行校准和拼接，依次类推，遍历雷达2至雷达N，直至完成雷达N的目标轨迹的校准和拼接，即可将N个雷达的目标轨迹均统一至雷达1的坐标系下。其中，雷达1可以为布设于交通道路首端的雷达，也即是按照目标的移动方向，第一个经过的雷达。
下面对任意两个相邻的雷达之间进行目标轨迹拼接的方法进行介绍。
请参阅图2，图2示意了本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法的整体流程。该基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法应用于多个依次布设的雷达中任意两个相邻的第一雷达和第二雷达，其中，按照布设顺序，第二雷达位于第一雷达之后，即目标从第一雷达朝向第二雷达的方向移动的。具体的，该方法包括如下步骤：
201：通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据。
其中，第一位置数据和第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标。
示例性地，第一雷达（表示第i个雷达，i=1，2，…，N-1）在预设时段内探测到的第一位置数据，表示为，其中包括第一雷达所探测到的每个目标在每个时刻t下的第一位置坐标，第一位置坐标是以第一雷达为参考的直角坐标系下的坐标。
第二雷达（表示第i+1个雷达，i=1，2，…，N-1）在预设时段内探测到的第二位置数据，表示为，其中包括第二雷达所探测到的每个目标在每个时刻t下的第二位置坐标，第二位置坐标是以第二雷达为参考的直角坐标系下的坐标。
可以理解的是，针对同一目标，在位于第一雷达和第二雷达的重叠区域时，可在t时刻同时被两个雷达探测到，那么该目标位于两个雷达探测区域的同一车道，且该目标对应的第一位置坐标和第二位置坐标并不相同。
202：基于第一位置数据和第二位置数据，获取第一雷达和第二雷达的纵向间距估计值。
在一些实施例中，可以通过以下步骤执行步骤202：
步骤一，针对同时被第一雷达和第二雷达探测到的各个备选目标，获取每个备选目标在第一位置数据中任一时刻的第一位置坐标，以及在第二位置数据中对应时刻的第二位置坐标。
示例性地，当备选目标在移动状态下，不同时刻会对应不同位置坐标，那么备选目标会在多个时刻均被同时探测到，备选目标对应的第一位置坐标和第二位置坐标均会有多个。在一个示例中，可以仅获取该备选目标第一次同时被第一雷达和第二雷达探测到时所对应的第一位置坐标和第二位置坐标。这样，可以避免多次重复获取同一目标的位置坐标，减少后续计算量。在其他示例中，也可以仅获取该备选目标任意一个时刻的第一位置坐标和第二位置坐标，或者，还可以获取该备选目标各个时刻的第一位置坐标和第二位置坐标，本申请实施例对此不作具体限定。
步骤二，将第一位置坐标的纵坐标值与第二位置坐标的纵坐标值的差值，确定为备选目标的纵向坐标差。
其中，各个备选目标的纵向坐标差可以表示为向量Ysub。
具体的，第l个备选目标的纵向坐标差，其中，/>为第一位置坐标的纵坐标值，/>为第二位置坐标的纵坐标值。
步骤三，基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差。
其中，出现频率最高的纵向坐标差也即是纵向坐标差分布最密集的位置。
在一些示例中，可以通过以下步骤获取出现频率最高的纵向坐标差：
第一步，针对每个备选目标，根据备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建备选目标对应的频率信号。
具体的，可以通过以下公式（1）构建备选目标对应的频率信号：
（1）
公式（1）中，sig(l,t)为第l个备选目标对应的频率信号，该频率信号为时域信号，j为虚数符号，Ysub(l)为第l个备选目标的纵向坐标差，l为大于或等于0且小于或等于L的整数，L为备选目标的总数量，Ymax为所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，t表示时域信号的横坐标，t=0，1，…，，/>为对Ymax进行向上取整，Ymax为最大纵向坐标差。
第二步，对各个备选目标对应的频率信号进行求和，获取总频率信号。
具体的，总频率信号通过以下公式（2）表示：
（2）
公式（2）中，sigs(t)为总频率信号，sig(l,t)为第l个备选目标对应的频率信号，L为备选目标的总数量。
第三步，对总频率信号进行快速傅里叶变换，获取频谱信号。
具体的，频谱信号Fspectrum的长度NFFT>。
第四步，搜索频谱信号中的谱峰位置。
第五步，基于谱峰位置、频谱信号的长度，以及最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差。
具体的，可以通过以下公式（3）确定出现频率最高的纵向坐标差：
（3）
公式（3）中，ys为出现频率最高的纵向坐标差，nf为谱峰位置，0≤nf≤（NFFT-1），NFFT为频谱信号的长度，为对Ymax进行向上取整，Ymax为最大纵向坐标差。
通过上述方式，可以获取到向量Ysub中数据分布最密集的位置处的纵向坐标差，即出现频率最高的纵向坐标差，计算较为简便，计算效率较高。
步骤四，将出现频率最高的纵向坐标差，确定为第一雷达和第二雷达的纵向间距估计值。
通过上述方式，可以在两个雷达的安装位置坐标偏差和朝向角偏差未知的情况下，估计出两个雷达的位置偏差，准确性较高，也能为后续对目标轨迹进行校准提供基准。
203：基于第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取第一雷达与第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差。
在一些实施例中，可以通过以下方式获取第一雷达与第二雷达的横向偏移值：
步骤一，利用纵向间距估计值对第二坐标数据的各个纵坐标值进行补偿，获取第二地图中车道线的第三坐标数据。
具体的，针对第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据[xi+1，yi+1]，利用纵向间距估计值ys对纵坐标值yi+1进行补偿，得到补偿后的第三坐标数据，其中，/>，/>。
步骤二，从第一坐标数据[xi，yi]中截取位于第一雷达和第二雷达的重叠区域的第四坐标数据，以及从第三坐标数据/>中截取位于重叠区域的第五坐标数据/>。
具体的，设第一雷达探测区域的纵坐标上边界为，数据截取长度为Lc，则第四坐标数据的纵坐标值/>，且/>。
步骤三，将第四坐标数据和第五坐标数据中，纵坐标值最小的两个数据的横坐标值的差值，确定为第一雷达和第二雷达的横向偏移值。
具体的，第四坐标数据和第五坐标数据中纵坐标值最小的数据分别可以为第四坐标数据和第五坐标数据中第一个数据，第一雷达和第二雷达的横向偏移值可以通过以下公式（4）确定：
（4）
公式（4）中，xs为第一雷达和第二雷达的横向偏移值，为第四坐标数据中第一个数据的横坐标值，/>为第五坐标数据中第一个数据的横坐标值。
在一些实施例中，可以通过以下方式获取第一雷达与第二雷达的朝向角偏差：
步骤一，基于横向偏移值对第五坐标数据的横坐标数据进行补偿，得到第六坐标数据。
具体的，第六坐标数据为，其中，横坐标值/>，纵坐标值/>。
步骤二，对第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率。
具体的，可以通过以下方式对第四坐标数据进行线性拟合：
第一步，通过以下公式（5）构建第一矩阵：
（5）
第二步，通过以下公式（6）基于第一矩阵和第四坐标数据，确定第一拟合斜率：
（6）
公式（5）和公式（6）中，Ai为第一矩阵，为第四坐标数据的纵坐标值，ai为第一拟合斜率，bi为第一拟合截距，/>为第一矩阵的转置矩阵，/>为第四坐标数据的横坐标值。
步骤三，对第六坐标数据进行线性拟合，获取第二拟合斜率。
具体的，可以通过以下方式对第六坐标数据进行线性拟合：
第一步，通过以下公式（7）构建第二矩阵：
（7）
第二步，通过以下公式（8）基于第一矩阵和第六坐标数据，确定第二拟合斜率：
（8）
公式（7）和公式（8）中，Ai+1为第二矩阵，为第六坐标数据的纵坐标值，ai+1为第二拟合斜率，bi+1为第二拟合截距，/>为第二矩阵的转置矩阵，/>为第六坐标数据的横坐标值。
步骤四，基于第一拟合斜率和第二拟合斜率，确定第一雷达和第二雷达的朝向角偏差。
具体的，通过以下公式（9）确定第一雷达和第二雷达的朝向角偏差：
（9）
公式（9）中，θs为第一雷达和第二雷达的朝向角偏差，θs大于或等于0°且小于或等于90°，ai为第一拟合斜率，ai+1为第二拟合斜率。
204：基于朝向角偏差、纵向间距估计值和横向偏移值，对第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹。
具体的，可以通过以下公式（10）获取各个目标校准轨迹：
（10）
公式（10）中，为某一时刻各个目标校准轨迹的矩阵，θs为朝向角偏差，/>为第二雷达在某一时刻探测到的各个目标轨迹的轨迹，ys为纵向间距估计值，xs为横向偏移值。
通过上述方式，可以将第二雷达探测的各个时刻的目标轨迹都统一到第一雷达的坐标系下，从而能够对基于雷达的安装偏差所导致的轨迹偏移进行校准，有利于后续轨迹的匹配和拼接。
205：在任一时刻第n个目标校准轨迹与第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将第n个目标校准轨迹继承第m个目标轨迹进行输出。
具体的，将任一时刻第二雷达探测的各个目标校准轨迹与第一雷达探测到的任一目标轨迹进行匹配，匹配成功的条件通过以下公式（11）表示：
（11）
公式（11）中，m为当前时刻第一雷达探测到的第m个目标轨迹的编号，n为当前时刻第二雷达探测到的第n个目标校准轨迹的编号，和/>表示第一雷达的第m个目标轨迹的速度，/>和/>表示第二雷达的第n个目标校准轨迹的速度。和/>分别表示预设的距离和速度匹配门限。
若任一时刻第n个目标校准轨迹与第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功，则第二雷达的第n个目标校准轨迹继承第一雷达的第m个目标轨迹的信息并输出，而第一雷达的第m个目标轨迹不再输出；否则，第二雷达的第n个目标校准轨迹和第一雷达的第m个目标轨迹同时输出。
为了更加清楚地说明步骤201至步骤205，下面通过具体示例进行展示。
对参阅图1所示的两车道道路的场景进行数据仿真，雷达i和雷达i+1两个雷达的安装偏差和朝向角未知，同步采集两个雷达探测的目标数据和地图数据进行处理。
请参阅图3，图3示意了本申请实施例中位于两个雷达的重叠区域的各个备选目标的纵向坐标差的示例。图3中，横坐标表示各个备选目标，纵坐标表示对应的纵向坐标差（单位为米）。可以看出纵坐标差150m左右的数据分布最为密集。
基于前述公式（1）和公式（2）构造出总频率信号后，进行快速傅里叶变换，可以得到如图4所示的频谱信号，图4示意了本申请实施例的频谱信号示例。图4中的谱峰位置即代表数据分布密度最大的位置，其对应的纵向坐标差为150.267m，即两个雷达的纵向间距估计值ys=150.267m。继续执行上述步骤203，可以计算出两个雷达的横向偏移xs=-0.407m，θs=-0.188°。
请一并参阅图5、图6和图7，图5示意了本申请实施中对第二雷达的目标轨迹进行校准之前两个雷达的目标轨迹，图6示意了本申请实施中对第二雷达的目标轨迹进行校准之后两个雷达的目标轨迹，图7示意了本申请实施中第一雷达的目标轨迹与第二雷达的目标校准轨迹拼接后所得到的目标轨迹，其中，ID表示各个目标的编号。在对第二雷达的目标轨迹n进行校准之前，两个雷达的安装偏差导致第一雷达的车道线L1与第二雷达的车道线L2的轨迹坐标存在偏差，进而同一目标被第一雷达探测到的目标轨迹m与被第二雷达探测到的目标轨迹n偏差较大，而对第二雷达的车道线L2的轨迹坐标进行补偿，以及对目标轨迹n校准之后，得到目标校准轨迹n’，再与目标轨迹m进行拼接，可以克服安装偏差的影响，实现较好地拼接。
可以理解的是，本申请实施例中，针对依次布设的N个雷达，从布设于一端的雷达1开始，对每两个相邻的雷达均执行步骤201至步骤205，直至遍历所有的雷达，那么所有雷达的目标轨迹均统一至雷达1的坐标系下。
可以理解的是，本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法能够将各个雷达的地图的坐标系都以位于一端的雷达的坐标系为基准进行统一，从而使得各个雷达探测到的目标轨迹也均位于统一坐标系下，能够避免雷达的安装偏差所导致的目标轨迹拼接误差大的问题。
相应的，请参阅图8，图8示意了本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置的结构图。本申请实施例提供的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置包括：位置数据获取模块801、纵向间距估计模块802、位置偏移估计模块803、目标轨迹校准模块804和目标轨迹匹配模块805。
位置数据获取模块801，用于通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据，第一雷达和第二雷达为多个依次布设的雷达中任意两个相邻的雷达，第一位置数据和第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标。
纵向间距估计模块802，用于基于第一位置数据和第二位置数据，获取第一雷达和第二雷达的纵向间距估计值。
位置偏移估计模块803，用于基于第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取第一雷达与第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差。
目标轨迹校准模块804，用于基于朝向角偏差、纵向间距估计值和横向偏移值，对第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹。
目标轨迹匹配模块805，用于在任一时刻第n个目标校准轨迹与第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将第n个目标校准轨迹继承第m个目标轨迹进行输出。
在一些实施例中，纵向间距估计模块802具体用于：
针对同时被第一雷达和第二雷达探测到的各个备选目标，获取每个备选目标在第一位置数据中任一时刻的第一位置坐标，以及在第二位置数据中对应时刻的第二位置坐标。
将第一位置坐标的纵坐标值与第二位置坐标的纵坐标值的差值，确定为备选目标的纵向坐标差。
基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差。
将出现频率最高的纵向坐标差，确定为第一雷达和第二雷达的纵向间距估计值。
在一些实施例中，纵向间距估计模块802具体用于：
针对每个备选目标，根据备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建备选目标对应的频率信号。
对各个备选目标对应的频率信号进行求和，获取总频率信号。
对总频率信号进行快速傅里叶变换，获取频谱信号。
搜索频谱信号中的谱峰位置。
基于谱峰位置、频谱信号的长度，以及最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差。
在一些实施例中，纵向间距估计模块802具体用于：
通过以下公式构建备选目标对应的频率信号：
其中，sig(l,t)为备选目标对应的频率信号，j为虚数符号，Ysub(l)为备选目标的纵向坐标差，Ymax为所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，t表示时域信号的横坐标。
在一些实施例中，基纵向间距估计模块802具体用于：
通过以下公式确定出现频率最高的纵向坐标差：
其中，ys为出现频率最高的纵向坐标差，nf为谱峰位置，0≤nf≤（NFFT-1），NFFT为频谱信号的长度，为对Ymax进行向上取整，Ymax为最大纵向坐标差。
在一些实施例中，位置偏移估计模块803具体用于：
利用纵向间距估计值对第二坐标数据的各个纵坐标值进行补偿，获取第二地图中车道线的第三坐标数据。
从第一坐标数据中截取位于第一雷达和第二雷达的重叠区域的第四坐标数据，以及从第三坐标数据中截取位于重叠区域的第五坐标数据。
将第四坐标数据和第五坐标数据中，纵坐标值最小的两个数据的横坐标值的差值，确定为第一雷达和第二雷达的横向偏移值。
基于横向偏移值对第五坐标数据的横坐标数据进行补偿，得到第六坐标数据。
对第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率。
对第六坐标数据进行线性拟合，获取第二拟合斜率。
基于第一拟合斜率和第二拟合斜率，确定第一雷达和第二雷达的朝向角偏差。
在一些实施例中，位置偏移估计模块803具体用于：
通过以下公式构建第一矩阵：
通过以下公式基于第一矩阵和第四坐标数据，确定第一拟合斜率：
其中，Ai为第一矩阵，为第四坐标数据的纵坐标值，ai为第一拟合斜率，bi为第一拟合截距，/>为第一矩阵的转置矩阵，/>为第四坐标数据的横坐标值。
在一些实施例中，位置偏移估计模块803具体用于：
通过以下公式确定第一雷达和第二雷达的朝向角偏差：
其中，θs为第一雷达和第二雷达的朝向角偏差，ai为第一拟合斜率，ai+1为第二拟合斜率。
在一些实施例中，目标轨迹校准模块804具体用于：
通过以下公式获取各个目标校准轨迹：
其中，为某一时刻各个目标校准轨迹的矩阵，θs为朝向角偏差，/>为第二雷达在某一时刻探测到的各个目标轨迹的轨迹，ys为纵向间距估计值，xs为横向偏移值。
可以理解的是，本申请实施例的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置可以将各个雷达的地图的坐标系都以位于一端的雷达的坐标系为基准进行统一，从而使得各个雷达探测到的目标轨迹也均位于统一坐标系下，能够避免雷达的安装偏差所导致的目标轨迹拼接误差大的问题。
以上对本申请实施例所提供的一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，所述方法包括：
通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据，所述第一雷达和所述第二雷达为多个依次布设的雷达中任意两个相邻的雷达，所述第一位置数据和所述第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标；
基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值；
基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差；
基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹；
在任一时刻第n个目标校准轨迹与所述第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将所述第n个目标校准轨迹继承所述第m个目标轨迹进行输出。
2.根据权利要求1所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值，包括：
针对同时被所述第一雷达和所述第二雷达探测到的各个备选目标，获取每个所述备选目标在所述第一位置数据中任一时刻的第一位置坐标，以及在所述第二位置数据中对应时刻的第二位置坐标；
将所述第一位置坐标的纵坐标值与所述第二位置坐标的纵坐标值的差值，确定为所述备选目标的纵向坐标差；
基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差；
将所述出现频率最高的纵向坐标差，确定为所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值。
3.根据权利要求2所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，所述基于各个备选目标的纵向坐标差，获取出现频率最高的纵向坐标差，包括：
针对每个备选目标，根据所述备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建所述备选目标对应的频率信号；
对各个所述备选目标对应的频率信号进行求和，获取总频率信号；
对所述总频率信号进行快速傅里叶变换，获取频谱信号；
搜索所述频谱信号中的谱峰位置；
基于所述谱峰位置、所述频谱信号的长度，以及所述最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差。
4.根据权利要求3所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，所述针对每个备选目标，根据所述备选目标的纵向坐标差，以及所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，构建所述备选目标对应的频率信号，包括：
通过以下公式构建所述备选目标对应的频率信号：
其中，sig(l,t)为所述备选目标对应的频率信号，j为虚数符号，Ysub(l)为所述备选目标的纵向坐标差，Ymax为所有备选目标的纵向坐标差中的最大纵向坐标差，t表示时域信号的横坐标。
5.根据权利要求4所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，基于所述谱峰位置、所述频谱信号的长度，以及所述最大纵向坐标差，确定出现频率最高的纵向坐标差，包括：
通过以下公式确定出现频率最高的纵向坐标差：
其中，ys为出现频率最高的纵向坐标差，nf为所述谱峰位置，0≤nf≤（NFFT-1），NFFT为所述频谱信号的长度，为对Ymax进行向上取整，Ymax为所述最大纵向坐标差。
6.根据权利要求1所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差，包括：
利用所述纵向间距估计值对所述第二坐标数据的各个纵坐标值进行补偿，获取所述第二地图中所述车道线的第三坐标数据；
从所述第一坐标数据中截取位于所述第一雷达和所述第二雷达的重叠区域的第四坐标数据，以及从所述第三坐标数据中截取位于所述重叠区域的第五坐标数据；
将所述第四坐标数据和所述第五坐标数据中，纵坐标值最小的两个数据的横坐标值的差值，确定为所述第一雷达和所述第二雷达的横向偏移值；
基于所述横向偏移值对所述第五坐标数据的横坐标数据进行补偿，得到第六坐标数据；
对所述第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率；
对所述第六坐标数据进行线性拟合，获取第二拟合斜率；
基于所述第一拟合斜率和所述第二拟合斜率，确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差。
7.根据权利要求6所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，对所述第四坐标数据进行线性拟合，获取第一拟合斜率，包括：
通过以下公式构建第一矩阵：
通过以下公式基于所述第一矩阵和所述第四坐标数据，确定第一拟合斜率：
其中，Ai为第一矩阵，为所述第四坐标数据的纵坐标值，ai为第一拟合斜率，bi为第一拟合截距，/>为第一矩阵的转置矩阵，/>为所述第四坐标数据的横坐标值。
8.根据权利要求6所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，基于所述第一拟合斜率和所述第二拟合斜率，确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差，包括：
通过以下公式确定所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差：
其中，θs为所述第一雷达和所述第二雷达的朝向角偏差，ai为所述第一拟合斜率，ai+1为所述第二拟合斜率。
9.根据权利要求1所述的基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接方法，其特征在于，基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹，包括：
通过以下公式获取各个目标校准轨迹：
其中，为某一时刻各个目标校准轨迹的矩阵，θs为所述朝向角偏差，为所述第二雷达在某一时刻探测到的各个目标轨迹的轨迹，ys为所述纵向间距估计值，xs为所述横向偏移值。
10.一种基于高精地图的多雷达目标轨迹拼接装置，其特征在于，所述装置包括：
位置数据获取模块，用于通过第一雷达获取第一位置数据，以及通过第二雷达获取第二位置数据，所述第一雷达和所述第二雷达为多个依次布设的雷达中任意两个相邻的雷达，所述第一位置数据和所述第二位置数据分别包括对应雷达在预设时段探测到的各个目标在对应地图下的位置坐标；
纵向间距估计模块，用于基于所述第一位置数据和所述第二位置数据，获取所述第一雷达和所述第二雷达的纵向间距估计值；
位置偏移估计模块，用于基于所述第一雷达对应的第一地图中任一车道线的第一坐标数据，以及所述第二雷达对应的第二地图中同一车道线的第二坐标数据，分别获取所述第一雷达与所述第二雷达的横向偏移值和朝向角偏差；
目标轨迹校准模块，用于基于所述朝向角偏差、所述纵向间距估计值和所述横向偏移值，对所述第二雷达探测到的各个目标轨迹进行校准，获取各个目标校准轨迹；
目标轨迹匹配模块，用于在任一时刻第n个目标校准轨迹与所述第一雷达探测到的第m个目标轨迹匹配成功的情况下，将所述第n个目标校准轨迹继承所述第m个目标轨迹进行输出。
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