一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法技术

本发明专利技术公开一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，包括：首先利用基于固定网格的毫米波雷达去噪方法，去除毫米波雷达感知过程中出现的闪灭噪声，然后根据获得的有效目标的速度、加速度、位置坐标等信息，通过聚类算法将有效目标分为静态目标和动态目标，最后根据事先建立的雷达目标预警等级分类表，对有效目标进行预警等级甄别。本发明专利技术稳定性好，能够适应高动态铁路环境，有效去除了闪灭噪声，提高了毫米波雷达目标识别准确率。提高了毫米波雷达目标识别准确率。提高了毫米波雷达目标识别准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法


[0001]本专利技术属于货运铁路、雷达感知与去噪领域，特别是涉及一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法。

技术介绍

[0002]铁路系统是我国交通运输系统的重要组成部分之一，进一步建设好铁路系统，提升轨道交通线路的自动化水平是产业界的一个重要课题。
[0003]准确识别障碍物是列车在复杂环境下能够正常行驶的重要条件。毫米波雷达是进行障碍物识别的一种重要手段，通过接收目标反射的电磁波信号来判断目标的存在，可靠性强，同时毫米波雷达相比于激光雷达造价更低，且不受雨雾天气影响，可以准确获取目标相对速度、距离等数据，特别适用于远距离障碍物识别。
[0004]在稳定环境下工作时，毫米波雷达接收的数据中虚假目标较少，目标也较为单一。货运铁路系统是一个典型的高动态场景，列车在轨道中行驶时，车辆会产生剧烈的振动，这些振动会对毫米波雷达收到的目标点位等信息产生影响，导致目标点偏移，不利于障碍物的检测。与此同时，铁路轨道附近存在来自于铁路系统本身的电磁噪声污染，这些噪声来自列车、铁路供电系统和附近电力输电线路等，会对毫米波雷达的正常工作产生负面影响，例如会引起杂波，削弱雷达的目标获取能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，包括：
[0007]获得毫米波雷达感知目标，利用固定网格的毫米波雷达去噪方法对所述毫米波雷达感知目标进行去噪处理，获得有效目标；
[0008]根据所述有效目标的状态信息，利用聚类方法对所述有效目标进行分类；
[0009]构建雷达目标预警等级分类表，根据所述雷达目标预警等级分类表，对分类后的所述有效目标进行预警等级甄别。
[0010]可选的，获得毫米波雷达感知目标的过程包括，
[0011]将毫米波雷达感知数据通过CAN卡输入计算机进行分帧处理，然后对分帧处理后的所述毫米波雷达感知数据进行报文解析，获得毫米波雷达感知目标。
[0012]可选的，利用固定网格的毫米波雷达去噪方法对所述毫米波雷达感知目标进行去噪处理，获得有效目标的过程包括，
[0013]对所述毫米波雷达感知目标进行预处理，生成毫米波雷达靶面；根据所述毫米波雷达靶面，构建双层结构的固定网格；对每层固定网格进行卡尔曼滤波，获得滤波后的每层固定网格的毫米波雷达点数，当所述毫米波雷达点数大于等于对应的固定网格的毫米波雷
达点数阈值时，则所述固定网格内的毫米雷达感知目标为有效目标。
[0014]可选的，生成毫米波雷达靶面的过程包括，
[0015]在获取毫米波雷达感知目标后，计算所述毫米波雷达感知目标在直角坐标系中的投影位置，生成毫米波雷达靶面。
[0016]可选的，构建双层结构的固定网格的过程包括，
[0017]将所述毫米波雷达靶面以预设的网格进行分割，形成第一层固定网格，以所述第一层固定网格中各网格的对角线交点作为第二层固定网格的角点，形成第二层固定网格。
[0018]可选的，每层固定网格的毫米波雷达点数阈值的计算公式为，
[0019]T＝T0+kδ，其中T为当前网格本时刻的阈值，T0为初始阈值，通过多次实验确定取值，k为加权系数，δ是周围四个网格本时刻毫米波雷达点数变化值的均值。
[0020]可选的，所述有效目标的状态信息包括，
[0021]速度、加速度和位置坐标。
[0022]可选的，分类后的有效目标包括静态目标和动态目标。
[0023]本专利技术的技术效果为：
[0024]本专利技术提出的一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，利用基于固定网格的毫米波雷达去噪方法，去除了毫米波雷达感知过程中出现的闪灭噪声，然后根据获得的有效目标的速度、加速度、位置坐标等信息，通过聚类算法将有效目标分为静态目标和动态目标，最后根据事先建立的雷达目标预警等级分类表，对有效目标进行预警等级甄别。本方法稳定性好，能够适应高动态铁路环境，有效去除了闪灭噪声，提高了毫米波雷达目标识别准确率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例中的一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中的双层结构的固定网格的示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例中的卡尔曼滤波过程的示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中的经过聚类算法分类后的有效目标示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]本专利技术提供一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，流程如图1所示，包括以下步骤：
[0033]步骤1：获得毫米波雷达感知目标，利用固定网格的毫米波雷达去噪算法，对毫米波雷达感知目标进行有效性判断,获得有效目标：
[0034]步骤1.1：获得毫米波雷达感知目标的过程：将毫米波雷达感知数据通过CAN卡输入计算机进行分帧处理，然后对分帧处理后的毫米波雷达感知数据进行报文解析，获得毫米波雷达感知目标。
[0035]步骤1.2：数据预处理：获得新一帧毫米波雷达感知目标后，计算毫米波雷达感知目标在直角坐标系中的投影位置，形成毫米波雷达靶面；
[0036]步骤1.3：构建双层结构的固定网格：将形成的毫米波雷达靶面以水平1.3米纵向2米为网格进行分割，形成第一层固定网格，以第一层固定网格中各网格的对角线交点作为第二层固定网格的角点，形成第二层固定网格，生成双层结构的固定网格如图2所示；
[0037]步骤1.4：卡尔曼滤波去噪：统计每层固定网格中每个网格内部的毫米波雷达点数记为Z，对每个网格进行卡尔曼滤波，直观的滤波过程如图3所示，包括时间更新和状态更新两部分，具体步骤如下：
[0038](1)更新状态方程，即更新预测的网格内毫米波雷达点数数据；
[0039]X
k|k
‑1＝AX
k
‑
1|k
‑1+BU
k
，式中X
k|k
‑1是利用上一时刻的最优估值进行的本时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法,其特征在于，包括：获得毫米波雷达感知目标，利用固定网格的毫米波雷达去噪方法对所述毫米波雷达感知目标进行去噪处理，获得有效目标；根据所述有效目标的状态信息，利用聚类方法对所述有效目标进行分类；构建雷达目标预警等级分类表，根据所述雷达目标预警等级分类表，对分类后的所述有效目标进行预警等级甄别。2.根据权利要求1所述的基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，其特征在于，获得毫米波雷达感知目标的过程包括，将毫米波雷达感知数据通过CAN卡输入计算机进行分帧处理，然后对分帧处理后的所述毫米波雷达感知数据进行报文解析，获得毫米波雷达感知目标。3.根据权利要求1所述的基于固定网格的高动态铁路环境雷达感知方法，其特征在于，利用固定网格的毫米波雷达去噪方法对所述毫米波雷达感知目标进行去噪处理，获得有效目标的过程包括，对所述毫米波雷达感知目标进行预处理，生成毫米波雷达靶面；根据所述毫米波雷达靶面，构建双层结构的固定网格；对每层固定网格进行卡尔曼滤波，获得滤波后的每层固定网格的毫米波雷达点数，当所述毫米波雷达点数大于等于对应的固定网格的毫米波雷达点数阈值时，则所述固定网格内的毫米雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛洁，张瑾，吴澄，汪一鸣，牛伟龙，丁俊哲，朱宁，郭享，张正杰，
申请(专利权)人：苏州市轨道交通集团有限公司，
类型：发明
国别省市：