一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法，该方法应用场景为高速公路的直线段或曲线段，雷达波束覆盖所测车道。首先，选取来向和去向道路边线地图信息，共四条车道线地图信息点集，将地图点集经纬高坐标先转换为东北天坐标，再将东北天坐标转换为雷达本地坐标，获得雷达本地坐标系下的道路高精度地图信息，然后结合目标所处道路在雷达本地坐标系中的偏转角，使用该偏转角将雷达坐标系旋转到新坐标系，得到新坐标系下目标车辆坐标和地图点集坐标，在新坐标系下利用线性插值找到车辆的道路边界定位点坐标，最后利用车辆坐标和边界定位点坐标计算归属车道。本发明专利技术具有高实时性、高精度的优点，可实现对车辆归属车道的精准估计。道的精准估计。道的精准估计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法


[0001]本专利技术属于交通雷达应用
，具体涉及一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法。

技术介绍

[0002]随着智能交通系统的发展，人们对于汽车道路安全信息关注度不断提高。车辆在高速上行驶的过程中，探测雷达精确捕获每个车辆的归属车道是有实际意义的，这有利于提高雷达对车辆的追踪精度，也可以获取单个车道的车流量。因此作为交通雷达需要获取的路况信息，精确计算每个目标车辆的归属车道成为一个亟待解决的问题。
[0003]现有技术中，毫米波雷达一般用于对十字路口上车辆进行归属车道估计，十字路口道路是直道，车道划分是通过对雷达本地坐标系中的X坐标值判定归属车道，但是该方法不适用于高速上的弯道。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法，可实时输出车辆的归属车道，计算复杂度低，实时性强。
[0005]一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]S0、建立雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0，交通雷达所处位置为坐标原点，以雷达阵面法线为Y0轴，使Y0轴尽量与道路方向平行；
[0007]S1：获取交通雷达的经纬度信息和偏北角θ；其中，偏北角θ指的是雷达本地坐标系X0Y0Z0的Y0轴相对于东北天坐标系ENU中N轴的夹角；
[0008]S2：获得待测路段地图点集的经纬高信息；
[0009]S3：将道路地图点集的经纬度和雷达位置的经纬度坐标转换到东北天坐标系ENU中；
[0010]S4：将道路地图点集和雷达位置的经纬度从东北天坐标系ENU转换为雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0中；
[0011]S5：对车道信息进行提取，包括车道宽度，车道数量；
[0012]S6：结合目标在雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0的位置和车道线信息，得到目标车辆的归属车，具体为：
[0013]根据交通雷达返回的数据，提取目标车辆的位置信息和速度信息；
[0014]由目标车辆的位置信息中Y轴坐标值y，在目标车辆所在道路左边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
N
,Y
N
)和(x
N
‑1,Y
N
‑1)；在目标车辆所在道路右边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点集，其坐标定义为(x
M
,Y
M
)和(x
M
‑1,Y
M
‑1)；计算出目标车辆位置处车道左边界线偏转角和右边界线偏转角，其中左边界线偏转角为两地图点集(x
N
,Y
N
)和(x
N
‑1,Y
N
‑1)连线与Y0轴夹角右边界线偏转角为两地图点集(x
M
,Y
M
)和(x
M
‑1,Y
M
‑1)连线与Y0轴夹角最后求出两偏转角均值，作
为该目标运动方向相对于Y0轴的偏转角
[0015]使用该偏转角将雷达坐标系X0Y0Z0旋转到新坐标系XYZ：
[0016][0017][0018]即
[0019][0020]由车辆位置数据中在新坐标系XYZ中的y值，在目标车辆所在道路左边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
N
′
,Y
N
′
)和(x
N
′‑1,Y
N
′‑1)；同理，在目标车辆所在道路右边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
M
′
,Y
M
′
)和(x
M
′‑1,Y
M
′‑1)，则车辆与道路左边界和右边界的距离x
_left
和x
_right
值可以由相邻的两个地图点集坐标(x
N
′
,Y
N
′
)和(x
N
′‑1,Y
N
′‑1)，(x
M
′
,Y
M
′
)和(x
M
′‑1,Y
M
′‑1)进行线性插值得到，插值公式表示为：
[0021][0022][0023]根据车辆所在与道路左边界和右边界的距离x
_left
和x
_right
，结合道路总宽度以及各车道宽度确定车辆所在车道。
[0024]进一步的，步骤S6中，利用x
_left
和x
_right
计算车辆位置x所占车道比例rate：
[0025][0026]根据rate的值来判断车辆归属车道：假设高速公路为双向N车道，那么单向车道总宽：
[0027][0028]其中，I
∑
为单向车道总宽；
[0029]所属车道判定规则为：
[0030]当判定为1车道；当判定为2车道；当
判定为h车道；其中h∈N。
[0031]进一步的，所述S6中，假如目标落入绿化带内，rate满足α≤rate<0，α是设定的临界值，则将该目标归属车道判断为1车道。
[0032]进一步的，所述S6中，假如目标落到车道之外，即1≤rate<1+β，β是设定的临界值，则将该目标归属车道判断为应急车道。
[0033]较佳的，所述交通雷达安装在路中或路旁。
[0034]较佳的，所述交通雷达的经纬度信息和偏北角θ通过GPS设备获取。
[0035]较佳的，所述S3中，使用地理信息标准库的转换公式，将道路地图点集的经纬度和雷达位置的经纬度坐标转换到东北天坐标系ENU中。
[0036]较佳的，所述S4中，将道路地图点集和雷达位置的经纬度从东北天坐标系ENU转换为雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0中，转换公式如下：
[0037][0038][0039]即
[0040][0041]其中x0，y0，z0为雷达本地笛卡尔坐标系XYZ中的坐标，E，N，U为东北天坐标系ENU中坐标，L为转换矩阵，ψ为偏转角且数值等于
‑
θ。
[0042]本专利技术具有如下有益效果：
[0043]本专利技术公开了一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法，该方法应用场景为高速公路的直线段或曲线段，雷达波束覆盖所测车道。首先，选取来向和去向道路边线地图信息，共四条车道线地图信息点集，将地图点集经纬高坐标先转换为东北天坐标，再将东北天坐标转换为雷达本地坐标，获得雷达本地坐标系下的道路高精度地图信息，然后结合目标所处道路在雷达本地坐标系中的偏转角，使用该偏转角将雷达坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交通雷达的车辆所属弯道车道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S0、建立雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0，交通雷达所处位置为坐标原点，以雷达阵面法线为Y0轴，使Y0轴尽量与道路方向平行；S1：获取交通雷达的经纬度信息和偏北角θ；其中，偏北角θ指的是雷达本地坐标系X0Y0Z0的Y0轴相对于东北天坐标系ENU中N轴的夹角；S2：获得待测路段地图点集的经纬高信息；S3：将道路地图点集的经纬度和雷达位置的经纬度坐标转换到东北天坐标系ENU中；S4：将道路地图点集和雷达位置的经纬度从东北天坐标系ENU转换为雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0中；S5：对车道信息进行提取，包括车道宽度，车道数量；S6：结合目标在雷达本地笛卡尔坐标系X0Y0Z0的位置和车道线信息，得到目标车辆的归属车，具体为：根据交通雷达返回的数据，提取目标车辆的位置信息和速度信息；由目标车辆的位置信息中Y轴坐标值y，在目标车辆所在道路左边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
N
,Y
N
)和(x
N
‑1,Y
N
‑1)；在目标车辆所在道路右边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点集，其坐标定义为(x
M
,Y
M
)和(x
M
‑1,Y
M
‑1)；计算出目标车辆位置处车道左边界线偏转角和右边界线偏转角，其中左边界线偏转角为两地图点集(x
N
,Y
N
)和(x
N
‑1,Y
N
‑1)连线与Y0轴夹角右边界线偏转角为两地图点集(x
M
,Y
M
)和(x
M
‑1,Y
M
‑1)连线与Y0轴夹角最后求出两偏转角均值，作为该目标运动方向相对于Y0轴的偏转角使用该偏转角将雷达坐标系X0Y0Z0旋转到新坐标系XYZ：旋转到新坐标系XYZ：即由车辆位置数据中在新坐标系XYZ中的y值，在目标车辆所在道路左边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
N
′
,Y
N
′
)和(x
N
′‑1,Y
N
′‑1)；同理，在目标车辆所在道路右边界上地图点集中，找到与Y轴坐标值与y值最接近的两个地图点，其坐标定义为(x
M
′
,Y
M
′
)和(x
M
′‑1,Y
M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金烨，赵凯，庞宏杰，梁思嘉，常维国，
申请(专利权)人：北京理工睿行电子科技有限公司北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：