一种路侧单元协同的目标跟踪系统、方法及存储介质技术方案

本发明专利技术请求保护一种路侧单元协同的目标跟踪系统、方法及存储介质。该系统由感知模块、融合跟踪模块、通信模块组成。其中，感知模块包括多种环境感知传感器，用于检测路侧单元周边一定范围内的行人、车辆等目标；融合跟踪模块根据感知模块提供的道路目标量测数据及通信模块接收到的相邻路侧单元发布的目标轨迹信息进行数据关联、跟踪滤波以及新目标提取，得到道路目标的准确运动状态信息；通信模块用于向通信范围内的车辆发布道路目标信息，以及在相邻路侧单元之间交换目标轨迹信息。本专利通过相邻路侧单元的协同来实现道路目标的连续稳定跟踪，提高道路目标跟踪精度，增强自动驾驶或辅助驾驶系统的安全性。驶或辅助驾驶系统的安全性。驶或辅助驾驶系统的安全性。

A target tracking system, method and storage medium for roadside unit cooperation

【技术实现步骤摘要】
一种路侧单元协同的目标跟踪系统、方法及存储介质


[0001]本专利技术属于计算机和自动化技术，主要涉及到目标跟踪
，具体涉及一种路侧单元协同的目标跟踪系统及方法。

技术介绍

[0002]目标跟踪技术对智能车辆的决策控制与路径规划发挥着重要作用，是智能车辆安全预警及自动驾驶的技术基础。
[0003]中国专利申请：高速公路多雷达跨区域组网多目标跟踪方法(申请号：202011481467.4)，公开了一种通过管控中心对高速公路全路段路侧雷达数据进行坐标转换和数据关联，从而生成该次跟踪信息，该方法只是突破了单台雷达检测范围的限制，将雷达的检测距离无限延伸，使目标能在全路段上跟踪目标，但各雷达之间并未利用相邻雷达的协同观测来进行跟踪。中国专利申请：一种基于改进联合概率数据关联的分布式目标跟踪方法(申请号：CN201610821318.5)，公开了一种针对联合概率数据关联进行改进的目标跟踪方法，其对概率数据关联方法计算各目标跟踪门内的回波关联概率进行修正，并计算相应的状态估计，然后把各自传感器的状态估计进行空间关联，最后融合同一目标的状态估计得到最终的目标状态估计值，但是该方法同样未能在分布式的相邻传感器之间进行协同。
[0004]本专利技术针对上述问题，通过相邻RSU之间的协同来共享所跟踪的目标轨迹，实现对道路目标持续稳定的跟踪，提高道路目标跟踪精度，增强智能车辆的感知能力与安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题，提出了一种路侧单元协同的目标跟踪系统及方法来减少车路协同系统中对道路目标跨RSU进行跟踪时新目标的跟踪起始判断，以得到稳定、连续的跟踪轨迹，从而有效提高车路协同系统中路侧传感器目标跟踪的性能。本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种路侧单元协同的目标跟踪系统，其包括：感知模块、通信模块、融合跟踪模块。所述感知模块包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头在内的感知硬件，检测RSU周边一定范围内的行人、车辆等道路目标，得到目标量测信息；所述融合跟踪模块对感知模块提供的道路目标量测数据进行坐标转换、数据关联及融合滤波，得到道路目标的准确运动状态信息；通信模块用于向通信范围内的车辆发布道路目标信息，以及在相邻路侧单元之间交换目标轨迹信息。
[0007]进一步的，在每一个RSU上，所述感知模块各传感器及融合跟踪模块所采用的坐标系为固定在RSU上的局部坐标系，通信模块发送目标轨迹时的坐标系为地球坐标系，包括但不限于WGS
‑
84坐标系。
[0008]进一步的，在每一个RSU上，所述感知模块检测行人车辆等道路目标，得到量测集
[0009]进一步的，在每一个RSU上，所述通信模块在目标状态广播时，需要将本地局部坐标系下的目标轨迹转化到地球坐标系，再向相邻RSU及车辆广播，广播的信息包括：本RSU的ID以及在地球坐标系下的坐标；每一个目标的ID，目标运动状态以及跟踪滤波误差协方差矩阵。
[0010]进一步的，在每一个RSU上，所述通信模块在接收相邻RSU发送的轨迹时，将接收的目标运动状态转化到本地局部坐标系下，构造本RSU局部坐标系下的潜在轨迹集合T
p
；
[0011]进一步的，所述融合跟踪模块在本RSU的局部坐标系下，建立目标运动状态模型与量测模型来描述目标运动：
[0012]x
k+1
＝F
k
x
k
+Γ
k
ω
k
,k∈N
[0013]z
k
＝H
k
x
k
+υ
k
,k∈N
[0014]其中表示k时刻目标的x位置、x速度、y位置、y速度、宽、高，z
k
＝[x,y,w,h]T
表示k时刻目标的量测，N表示自然数集，F
k
为状态转移矩阵，Γ
k
为噪声矩阵，H
k
为k时刻目标量测矩阵，ω
k
和v
k
分别为相互独立的过程噪声和量测噪声。
[0015]进一步的，所述融合跟踪模块将量测集与目标轨迹关联，对量测集Z
k
与本地已有目标轨迹T
c
及潜在目标轨迹T
p
进行关联，为关联成功的目标分配对应的量测；对关联成功的目标轨迹集合中的每一目标，对关联后的目标状态进行跟踪滤波，得到k时刻目标运动状态的最优估计与滤波误差的协方差矩阵。跟踪滤波方法包括但不限于卡尔曼滤波。
[0016]进一步的，所述融合跟踪模块量测集与目标轨迹关联方法，包括以下步骤：
[0017](1)目标运动状态预测：对已有轨迹集合T
c
中的每一目标根据目标运动状态方程及前一时刻目标的状态估计与协方差矩阵分别计算目标状态的一步预测值及一步预测误差的协方差矩阵
[0018](2)量测集Z
k
与已有轨迹集合T
c
中目标t
ic
的一步预测值进行关联，将关联成功的量测分配给对应目标t
ic
，未关联成功的量测记为
[0019](3)潜在目标运动状态预测：对潜在轨迹集合T
p
中的每一目标t
ip
，根据目标运动状态方程及前一时刻目标的状态估计与协方差矩阵分别计算目标状态的一步预测值及一步预测误差的协方差矩阵
[0020](4)量测集Z
′
k
与潜在轨迹集合T
p
中的每一目标的一步预测值进行关联，将关联成功的量测分配给对应目标未关联成功的量测记为
[0021](5)对量测集Z
″
k
，通过跟踪起始方法，提取新目标轨迹。跟踪起始方法包括但不限于基于Hough变换的航迹起始方法。
[0022]进一步的，所述融合跟踪模块对关联成功的目标轨迹以及潜在目标，维持其ID不变，对通过跟踪起始方法提取的新目标，由RSU赋予目标ID。
[0023]进一步的，目标ID的构成包括两部分，RSU的ID及该RSU提取的新目标的序号，RSU每提取一个新目标，该序号加一。
[0024]进一步的，所述量测集与已有轨迹及潜在轨迹的数据关联方法，包括但不限于最近邻方法。
[0025]一种路侧单元协同的目标跟踪方法，其包括以下步骤：
[0026](1)在路侧部署安装若干RSU，所述RSU具有感知、通信、计算功能，并分别具有自身的ID；所述待检测路段上安装的所有RSU中任意相邻两台RSU的检测区域部分重叠；
[0027](2)为每个RSU分配唯一ID，测量并记录RSU在地球坐标系下的坐标值；
[0028](3)RSU接收相邻RSU广播发送的信息；
[0029](4)RSU实时检测行人、车辆等道路目标，与本地目标轨迹、相邻RSU广播发送的目标轨迹进行关联、滤波，更新已有目标状态，进行持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路侧单元协同的目标跟踪系统，其特征在于，包括：感知模块、通信模块、融合跟踪模块，所述感知模块包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头在内的感知硬件，检测RSU周边一定范围内的行人、车辆在内的道路目标，得到目标量测信息；所述融合跟踪模块根据感知模块提供的道路目标量测数据及通信模块接收到的相邻路侧单元发布的目标轨迹信息进行数据关联、跟踪滤波以及新目标提取，得到道路目标的准确运动状态信息；所述通信模块用于向通信范围内的车辆发布道路目标信息，以及在相邻路侧单元之间交换目标轨迹信息。2.一种基于权利要求1所述系统的目标跟踪方法，其特征在于，对每一个RSU，包括以下步骤：2.1系统建模：在本RSU上建立局部坐标系，并在局部坐标系下建立目标运动状态模型与量测模型：x
k+1
＝F
k
x
k
+Γ
k
ω
k
,k∈Nz
k
＝H
k
x
k
+υ
k
,k∈N其中表示k时刻目标的x位置、x速度、y位置、y速度、宽、高，z
k
＝[x,y,w,h]
T
表示k时刻目标的量测，N表示自然数集，F
k
为状态转移矩阵，Γ
k
为噪声矩阵，H
k
为k时刻目标量测矩阵，ω
k
和v
k
分别为相互独立的过程噪声和量测噪声；2.2潜在轨迹构造：在时刻k，接收相邻RSU发送的轨迹，构造本RSU局部坐标系下的潜在轨迹集合T
p
；2.3传感器目标检测：在时刻k，通过感知模块检测目标，得到量测集2.3传感器目标检测：在时刻k，通过感知模块检测目标，得到量测集2.4量测集与目标轨迹关联：对量测集Z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑明，张毅，杜文峰，黎城，曾素华，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：