CN117250595B - 一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法。一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，步骤包括：获取路测地面金属井盖目标数据；对目标点云数据，进行聚类跟踪，得到多个目标的跟踪航迹信息；毫米波雷达连接车辆获取实时车速，根据实时车速进行相对地面静止目标判断；判断相对地面静止目标的航迹起始位置是否在预设区域范围内，在区域内则判断为疑似地面金属井盖目标；根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标。本申请能够较为准确的判断该目标是否为地面金属井盖目标，无需视觉等其他传感器作为辅助，成本低，有利于推广。
Description
技术领域
本申请涉及汽车安全技术领域，特别地涉及一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法。
背景技术
毫米波雷达体积小、重量轻、测量精度高，且穿透烟雾、灰尘能力强，具有全天时全天候工作能力等优点，已广泛使用于汽车辅助驾驶、交通流量检测、无人机定高避障、智慧交通等领域。当毫米波雷达应用在汽车辅助驾驶上时，由于缺乏俯仰方向测角能力，容易探测到地面的金属井盖目标，造成误报使得车辆减速或急停，降低司机的驾驶体验。
为了解决地面金属井盖误报问题，传统做法中，一种是通过获取车速信息，利用毫米波雷达的测速能力，将相对地面静止目标全部滤除，这种方法可以解决误报问题，但是对于金属护栏、路边静止车辆等目标也会滤除，碰撞风险大大增加。另一种做法是提升目标散射截面积阈值来滤除金属井盖目标，这种做法会造成对行人、自行车等较低散射截面积值的目标漏报。
专利公布号CN113030976A，提出了一种利用激光雷达消除金属井盖对毫米波雷达干扰的方法，该方法通过激光雷达获取金属井盖所在区域，然后将毫米波雷达在该区域上的目标全部删除。激光雷达在雨雾等能见度较低的天气环境下性能会急剧下降，在这种天气环境下该方法将失效，且增加激光雷达成本较高。
本发明提供了一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，无需增加其他传感器做辅助融合，成本较低，不受雨雾天气影响。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，通过对疑似地面金属井盖目标的关联的历史点云数据中的目标散射截面积建立数组序列，与预先记录的地面金属井盖目标散射截面积建立的数组序列进行相关系数计算，充分利用地面金属井盖目标相对雷达目标散射截面积的变化趋势，能够较为准确的判断该目标是否为地面金属井盖目标。
一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，步骤如下：
S1、使用毫米波雷达路测地面金属井盖，得到地面金属井盖的回波信号，并对地面金属井盖的回波信号进行信号处理，得到路测地面金属井盖目标数据，路测地面金属井盖目标数据包括地面金属井盖目标距离毫米波雷达的径向距离、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的方位角度、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的相对速度和地面金属井盖目标散射截面积；
S2、毫米波雷达通过对回波信号进行信号处理，得到目标点云数据集，目标点云数据包括目标距离毫米波雷达的径向距离、目标相对于毫米波雷达的方位角度、目标相对于毫米波雷达的相对速度和目标散射截面积；
S3、对目标点云数据，进行聚类跟踪，得到多个目标的跟踪航迹信息，记录所有目标的跟踪航迹信息，目标的跟踪航迹信息包括航迹起始坐标、航迹关联历史点云数据和航迹速度，航迹关联历史点云数据包括航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的相对速度和航迹关联历史点云目标散射截面积；
S4、毫米波雷达通过通讯接口连接车辆获取实时车速；
S5、遍历所有目标的跟踪航迹信息，获取所有目标的航迹速度；
S6、根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件，若能满足则目标为疑似相对地面静止目标，进入S7；若不能满足则目标不为疑似相对地面静止目标，无操作；
S7、根据连续N帧该目标的航迹速度判断目标是否均满足相对地面静止的条件，若连续N帧均满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面静止目标，进入S8；若存在1帧不满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面运动目标；
S8、根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标，若存在疑似地面金属井盖目标，进入S9；若不存在疑似地面金属井盖目标，无操作；
S9、遍历所有疑似地面金属井盖目标的目标点云数据，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标，若该目标为地面金属井盖目标，则在数据输出时不输出该目标数据；若该目标不为地面金属井盖目标，无操作。
优选地，根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件的方法为：
根据先验安装信息，获取毫米波雷达的安装方式，安装方式包括前向安装还是后向安装；
若毫米波雷达的安装方式为前向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速的负数，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速的负数，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标；
若毫米波雷达的安装方式为后向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标。
优选地，根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标的具体方法为：
遍历所有相对地面静止目标，判断该目标航迹起始位置坐标是否同时满足条件，/>其中/>；
其中，为预先设置区域x方向最小值，/>为预先设置区域x方向最大值，为预先设置区域y方向最小值，/>为预先设置区域y方向最大值，/>为编号为/>的目标的航迹起始位置x坐标，/>为编号为/>的相对地面静止目标的航迹起始位置y坐标，/>为相对地面静止目标的最大编号，该预先设置区域的值根据地面金属井盖目标数据设定。
优选地，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标的步骤为：
将疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积作为序列/>，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的编号，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的最大编号；将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积/>里选择/>个数据作为序列/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的编号，/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的最大编号；
计算序列和序列/>的相关系数：
；
其中，为序列/>和序列/>的相关系数，i取值范围为1至K，/>为序列A中第i个数据，/>为序列A均值，/>为序列A标准差，/>为序列B中第/>个数据，/>为序列B均值，/>为序列B标准差；
判断相关系数是否大于/>，/>为预先设置的相关性阈值，若相关系数/>大于，则该疑似地面金属井盖目标为地面金属井盖目标；若相关系数/>不大于/>，则该疑似地面金属井盖目标不为地面金属井盖目标。
优选地，将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积里选择/>个数据作为序列/>的选取方法为：
根据序列中航迹关联历史点云目标散射截面积对应的航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离和航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度为参考，在路测地面金属井盖目标数据中选择位置坐标最近的目标对应的地面金属井盖目标散射截面积，存入与该航迹关联历史点云目标散射截面积在序列/>中位置对应的序列/>的位置上，直到在路测地面金属井盖目标数据中选择完/>个数据，即可得到序列/>。
优选地，本方法采用DBSCAN聚类算法对目标点云数据进行聚类。
本申请具有以下优点：
1、本申请使用毫米波雷达通过对目标航迹速度与实时车速进行多帧比较，能够准确的区分地面静止目标与运动目标，通过对目标航迹起始位置的判断，能够剔除如金属电线杆等凸出地面的其他地面目标，进一步提高对地面金属井盖目标识别的准确率；
2、本申请通过对疑似地面金属井盖目标的关联的历史点云数据中的目标散射截面积建立数组序列，与预先记录的地面金属井盖目标散射截面积建立的数组序列进行相关系数计算，充分利用地面金属井盖目标相对雷达目标散射截面积的变化趋势，能够较为准确的判断该目标是否为地面金属井盖目标，无需视觉等其他传感器作为辅助，成本低，计算简单，准确性高，实时性好，有利于推广，能够很好的应用于产品中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图；
图1为本申请实施例中提供的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中毫米波雷达车载后向安装的结构示意图；
图3为本申请实施例中毫米波雷达车载前向安装的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请的各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
实施例1
参见图1，一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，能够低成本解决地面金属井盖误报问题，具体步骤包括：
S1、使用毫米波雷达路测地面金属井盖，得到地面金属井盖的回波信号，并对地面金属井盖的回波信号进行信号处理，得到路测地面金属井盖目标数据，路测地面金属井盖目标数据包括地面金属井盖目标距离毫米波雷达的径向距离、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的方位角度、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的相对速度和地面金属井盖目标散射截面积，在具体实施中，技术人员可通过在车辆前方地面放置金属井盖，开启毫米波雷达，记录车辆移动时毫米波雷达采集的数据，即可得到路测地面金属井盖目标数据。
S2、毫米波雷达通过对回波信号进行信号处理，得到目标点云数据集，目标点云数据包括目标距离毫米波雷达的径向距离、目标相对于毫米波雷达的方位角度、目标相对于毫米波雷达的相对速度和目标散射截面积；
S3、对目标点云数据，进行聚类跟踪，得到多个目标的跟踪航迹信息，记录所有目标的跟踪航迹信息，目标的跟踪航迹信息包括航迹起始坐标、航迹关联历史点云数据和航迹速度，航迹关联历史点云数据包括航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的相对速度和航迹关联历史点云目标散射截面积，需要补充的是，本方法采用DBSCAN聚类算法对目标点云数据进行聚类；
S4、毫米波雷达通过通讯接口连接车辆获取实时车速；
S5、遍历所有目标的跟踪航迹信息，获取所有目标的航迹速度；
S6、根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件，若能满足则目标为疑似相对地面静止目标，进入S7；若不能满足则目标不为疑似相对地面静止目标，无操作；
需要补充的是，在具体实际中汽车的前后均会安装毫米波雷达，以便于更好监测汽车周围环境。
根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件的方法为：
根据先验安装信息，获取毫米波雷达的安装方式，安装方式包括前向安装还是后向安装，具体可参见图2和图3，其中图2为毫米波雷达车载后向安装的结构示意图，图3为毫米波雷达车载前向安装的结构示意图；
若毫米波雷达的安装方式为前向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速的负数，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速的负数，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标；
若毫米波雷达的安装方式为后向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标。
S7、根据连续N帧该目标的航迹速度判断目标是否均满足相对地面静止的条件，若连续N帧均满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面静止目标，进入S8；若存在1帧不满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面运动目标；
本方法使用毫米波雷达通过对目标航迹速度与实时车速进行多帧比较，能够准确的区分地面静止目标与运动目标，通过对目标航迹起始位置的判断，能够剔除如金属电线杆等凸出地面的其他地面目标，进一步提高对地面金属井盖目标识别的准确率。
S8、根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标，若存在疑似地面金属井盖目标，进入S9；若不存在疑似地面金属井盖目标，无操作；
需要补充的是，根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标的具体方法为：
遍历所有相对地面静止目标，判断该目标航迹起始位置坐标是否同时满足条件，/>其中/>；
其中，为预先设置区域x方向最小值，/>为预先设置区域x方向最大值，为预先设置区域y方向最小值，/>为预先设置区域y方向最大值，/>为编号为/>的目标的航迹起始位置x坐标，/>为编号为/>的相对地面静止目标的航迹起始位置y坐标，/>为相对地面静止目标的最大编号，该预先设置区域的值根据地面金属井盖目标数据设定。
S9、遍历所有疑似地面金属井盖目标的目标点云数据，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标，若该目标为地面金属井盖目标，则在数据输出时不输出该目标数据；若该目标不为地面金属井盖目标，无操作。
需要补充的是，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标的步骤为：
将疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积作为序列/>，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的编号，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的最大编号；将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积/>里选择/>个数据作为序列/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的编号，/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的最大编号；
计算序列和序列/>的相关系数：
其中，为序列/>和序列/>的相关系数，i取值范围为1至K，/>为序列A中第i个数据，/>为序列A均值，/>为序列A标准差，/>为序列B中第/>个数据，/>为序列B均值，/>为序列B标准差；
判断相关系数是否大于/>，/>为预先设置的相关性阈值，若相关系数/>大于/>，则该疑似地面金属井盖目标为地面金属井盖目标；若相关系数/>不大于/>，则该疑似地面金属井盖目标不为地面金属井盖目标。
需要补充的是，将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积里选择/>个数据作为序列/>的选取方法为：
根据序列中航迹关联历史点云目标散射截面积对应的航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离和航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度为参考，在路测地面金属井盖目标数据中选择位置坐标最近的目标对应的地面金属井盖目标散射截面积，存入与该航迹关联历史点云目标散射截面积在序列/>中位置对应的序列/>的位置上，直到在路测地面金属井盖目标数据中选择完/>个数据，即可得到序列/>。
本方法通过对疑似地面金属井盖目标的关联的历史点云数据中的目标散射截面积建立数组序列，与预先记录的地面金属井盖目标散射截面积建立的数组序列进行相关系数计算，充分利用地面金属井盖目标相对雷达目标散射截面积的变化趋势，能够较为准确的判断该目标是否为地面金属井盖目标，无需视觉等其他传感器作为辅助，成本低，计算简单，准确性高，实时性好，有利于推广，能够很好的应用于产品中。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，具体实现步骤如下：
S1、使用毫米波雷达路测地面金属井盖，得到地面金属井盖的回波信号，并对地面金属井盖的回波信号进行信号处理，得到路测地面金属井盖目标数据，路测地面金属井盖目标数据包括地面金属井盖目标距离毫米波雷达的径向距离、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的方位角度、地面金属井盖目标相对于毫米波雷达的相对速度和地面金属井盖目标散射截面积；
S2、毫米波雷达通过对回波信号进行信号处理，得到目标点云数据集，目标点云数据包括目标距离毫米波雷达的径向距离、目标相对于毫米波雷达的方位角度、目标相对于毫米波雷达的相对速度和目标散射截面积；
S3、对目标点云数据，进行聚类跟踪，得到多个目标的跟踪航迹信息，记录所有目标的跟踪航迹信息，目标的跟踪航迹信息包括航迹起始坐标、航迹关联历史点云数据和航迹速度，航迹关联历史点云数据包括航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度、航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的相对速度和航迹关联历史点云目标散射截面积；
S4、毫米波雷达通过通讯接口连接车辆获取实时车速；
S5、遍历所有目标的跟踪航迹信息，获取所有目标的航迹速度；
S6、根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件，若能满足则目标为疑似相对地面静止目标，进入S7；若不能满足则目标不为疑似相对地面静止目标，无操作；
S7、根据连续N帧该目标的航迹速度判断目标是否均满足相对地面静止的条件，若连续N帧均满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面静止目标，进入S8；若存在1帧不满足相对地面静止的条件，则该目标为相对地面运动目标；
S8、根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标，若存在疑似地面金属井盖目标，进入S9；若不存在疑似地面金属井盖目标，无操作；
S9、遍历所有疑似地面金属井盖目标的目标点云数据，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标，若该目标为地面金属井盖目标，则在数据输出时不输出该目标数据；若该目标不为地面金属井盖目标，无操作。
2.如权利要求1所述的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，根据先验安装信息、目标的航迹速度和实时车速逐一判断目标的航迹速度是否满足相对地面静止的条件的方法为：
根据先验安装信息，获取毫米波雷达的安装方式，安装方式包括前向安装还是后向安装；
若毫米波雷达的安装方式为前向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速的负数，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速的负数，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标；
若毫米波雷达的安装方式为后向安装，此时相对地面静止的条件为目标的航迹速度等于实时车速，遍历所有目标跟踪航迹，判断该目标的航迹速度是否等于实时车速，若等于则该目标为疑似相对地面静止目标；若不等于则该目标为相对地面运动目标。
3.如权利要求2所述的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，根据所有相对地面静止目标的航迹起始坐标逐一判断所有相对地面静止目标中是否存在疑似地面金属井盖目标的具体方法为：
遍历所有相对地面静止目标，判断该目标航迹起始位置坐标是否同时满足条件，/>其中/>；
其中，为预先设置区域x方向最小值，/>为预先设置区域x方向最大值，/>为预先设置区域y方向最小值，/>为预先设置区域y方向最大值，/>为编号为/>的目标的航迹起始位置x坐标，/>为编号为/>的相对地面静止目标的航迹起始位置y坐标，/>为相对地面静止目标的最大编号，该预先设置区域的值根据地面金属井盖目标数据设定。
4.如权利要求3所述的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，根据疑似地面金属井盖目标的航迹关联历史点云目标散射截面积和预先记录的地面金属井盖目标散射截面积判断该目标是否为地面金属井盖目标的步骤为：
将疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积作为序列/>，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的编号，/>为疑似地面金属井盖目标航迹关联历史点云目标散射截面积的最大编号；将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积/>里选择/>个数据作为序列/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的编号，/>为路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积的最大编号；
计算序列和序列/>的相关系数：
其中，为序列/>和序列/>的相关系数，/>取值范围为1至K，/>为序列A中第i个数据，/>为序列A均值，/>为序列A标准差，/>为序列B中第/>个数据，/>为序列B均值，/>为序列B标准差；
判断相关系数是否大于/>，/>为预先设置的相关性阈值，若相关系数/>大于/>，则该疑似地面金属井盖目标为地面金属井盖目标；若相关系数/>不大于/>，则该疑似地面金属井盖目标不为地面金属井盖目标。
5.如权利要求4所述的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，将路测地面金属井盖目标数据中目标散射截面积里选择/>个数据作为序列/>的选取方法为：
根据序列中航迹关联历史点云目标散射截面积对应的航迹关联历史点云目标距离毫米波雷达的径向距离和航迹关联历史点云目标相对于毫米波雷达的方位角度为参考，在路测地面金属井盖目标数据中选择位置坐标最近的目标对应的地面金属井盖目标散射截面积，存入与该航迹关联历史点云目标散射截面积在序列/>中位置对应的序列/>的位置上，直到在路测地面金属井盖目标数据中选择完/>个数据，即可得到序列/>。
6.如权利要求1所述的一种车载毫米波雷达金属井盖目标误报抑制方法，其特征在于，本方法采用DBSCAN聚类算法对目标点云数据进行聚类。
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