基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，属于智能矿区，解决了现有技术中不能满足矿区宽体矿卡广阔视角需求，且障碍物感知稳定性和准确性差的问题。该方法包括：分别通过矿卡上的多毫米波雷达和激光雷达进行初始目标集检测，将所述初始目标集检测信息融合创建第一航迹集，并获取初始目标速度；分别根据多毫米波雷达和激光雷达的采样间隔，根据所述初始目标速度和第一航迹集，得到预测航迹集；当所述多毫米波雷达和/或激光雷达返回目标检测信息集后，与所述预测航迹集进行融合匹配；根据所述融合匹配结果，进行第一航迹集的更新。实现了应用在宽体矿卡上的目标航迹跟踪。的目标航迹跟踪。的目标航迹跟踪。

【技术实现步骤摘要】
基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法


[0001]本专利技术涉及智能矿区
，尤其涉及一种基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法。

技术介绍

[0002]无人驾驶矿车是智能矿区的重要发展方向，矿区宽体矿卡的无人驾驶系统感知模块需要对矿区周围障碍物进行检测，为实现遇障停车，障碍物绕行等操作提供必要信息。无人驾驶感知系统传感器通常采用激光雷达、毫米波雷达、光学摄像头等传感器，一些场景还会用到超声波雷达。
[0003]相较于城市路况，矿区道路环境更为恶略，矿车运行时激光雷达会受到环境大量扬尘的干扰，激光雷达在雨雾、灰尘条件下工作时，会对空气中的雨雾、灰尘颗粒产生回波，造成障碍物误警；且道路条件较差，毫米波雷达在颠簸状态下容易产生误警和漏检，导致传感器自身检测准确度降低；而宽体矿卡横向宽度较大，单个毫米波雷达视角不能满足广阔视角的需求，因此，无法满足矿区宽体矿卡广阔的视场需求。
[0004]因此现有技术中缺少一种能更大范围的障碍物感知且能有效保障障碍物感知稳定性和准确性的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，用以解决现有不能满足矿区宽体矿卡广阔视角需求，且障碍物感知稳定性和准确性差的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，包括：
[0007]分别通过矿卡上的多毫米波雷达和激光雷达进行初始目标集检测，将所述初始目标集检测信息融合创建第一航迹集，并获取初始目标速度；
[0008]分别根据多毫米波雷达和激光雷达的采样间隔，根据所述初始目标速度和第一航迹集，得到预测航迹集；
[0009]当所述多毫米波雷达和/或激光雷达返回目标检测信息集后，与所述预测航迹集进行融合匹配；根据所述融合匹配结果，进行第一航迹集的更新。
[0010]进一步地，所述多毫米波雷达，包括至少两个毫米波雷达，多个毫米波雷达通过工装夹具，按一定角度固定在所述矿卡的前保险杠处；
[0011]所述激光雷达安装于所述矿卡驾驶舱顶部高处区域。
[0012]进一步地，所述第一航迹集的更新，包括：
[0013]若所述目标检测信息集中存在与所述预测航迹集中航迹匹配成功的目标检测信息，则将匹配成功的所述目标检测信息更新至第一航迹集中对应的航迹上；
[0014]若所述预测航迹集中所有航迹与所述目标检测信息集中某一目标检测信息均不
相匹配，则先创建该目标对应航迹和该目标检测帧数，再次检测到该目标且未匹配成功时，所述检测帧数加1，直至所述检测帧数到达设定阈值，发布该目标对应航迹；
[0015]当所述目标检测信息集中任一目标检测信息均未与所述预测航迹集中某一航迹相匹配，且该航迹连续检测未匹配成功的次数大于设定丢失次数阈值时，删除所述该航迹。
[0016]进一步地，所述预测航迹集包括：预测航迹多毫米波id元组、预测航迹多毫米波位置信息、预测航迹多毫米波速度信息、预测航迹激光雷达的位置信息、预测航迹激光雷达的速度信息、预测航迹点云数量和点预测航迹云包围框大小；
[0017]当所述多毫米波雷达和/或激光雷达返回多个目标检测信息集后，与所述预测航迹集进行融合匹配，包括：
[0018]先进行多毫米波雷达同源匹配或激光雷达同源匹配；
[0019]再进行多毫米波雷达与激光雷达之间的异源匹配。
[0020]进一步地，所述多毫米波雷达同源匹配，包括：多毫米波雷达检测目标信息id元组和所述预测航迹多毫米波id元组的匹配，当所述预测航迹多毫米波id元组中存在任意一个与检测目标信息中id元组相匹配的id，即匹配成功。
[0021]进一步地，所述激光雷达同源匹配，包括：激光雷达检测目标信息激光雷达的位置信息、速度信息、点云数量和点云包围框大小信息，与所述预测航迹中对应的位置信息、速度信息、点云数量和点云包围框大小信息的距离结果进行加权平均，得到预测航迹和激光雷达检测目标信息的第一相似度矩阵，以所述第一相似度矩阵作为KM算法的第一输入，得出是否匹配的结果。
[0022]进一步地，所述多毫米波雷达与激光雷达之间的异源匹配，包括：
[0023]激光雷达/多毫米波检测目标信息中的位置信息和速度信息与所述预测航迹多毫米波/激光雷达位置信息和速度信息对应数据距离结果进行加权平均，得到预测航迹和激光雷达/多毫米波检测目标信息的第二相似度矩阵，以所述第二相似度矩阵作为KM算法的第二输入，得出是否匹配的结果。
[0024]进一步地，航迹信息中，包括目标位置信息、速度信息和加速度信息；
[0025]所述更新第一航迹集中航迹，通过多毫米波雷达与激光雷达返回的目标检测信息集中目标检测信息直接更新位置信息，通过卡尔曼滤波方式更新速度信息和加速度信息。
[0026]进一步地，所述id元组，包括左、中、右三个毫米波雷达id，当缺少某一位置毫米波雷达的检测信息时，将该位置id置为None；所述id元组，表达为：
[0027](id
左
，id
中
，id
右
)
[0028]其中，id
左
为左侧毫米波雷达检测目标id信息，id
中
为中间毫米波雷达检测目标id信息，id
右
为右侧毫米波雷达检测目标id信息。
[0029]进一步地，在所述初始目标检测前，还包括：
[0030]对多个毫米波雷达进行标定，通过旋转矩阵将左右两侧的毫米波雷达检测到的数据，按所述工装夹具的位置关系投影到多个毫米波雷的中间位置上，用于获取以中间毫米波为第一原点的XY水平面的目标位置信息；
[0031]激光雷达基于Kd
‑
Tree的欧式聚类对得到的目标点云进行聚类，得到激光雷达为第二原点的车体坐标下目标点云的长、宽、高和质心位置信息；
[0032]将处理好的毫米波检测目标位置信息投影到激光雷达车体坐标下。
[0033]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0034]1、采用多毫米波雷达与激光雷达融合可以增大环境感知的视角，以更好满足宽体卡车的对感知视野的需求；
[0035]2、本申请通过基于生命周期的障碍物目标航迹管理，匹配融合同源和异源传感器，可以降低单一传感器自身缺陷造成的影响，提升感知模块整体检测准确率，提供稳定的障碍物检测；
[0036]3、使用多毫米波产生的id元组进行匹配可以减少单个毫米波雷达跟丢目标造成的影响，能有效避免因震动导致的毫米波雷达自身漏检，提升目标跟踪的稳定性；
[0037]4、本申请中激光雷达匹配策略可以提高激光雷达匹配的鲁棒性，有效避免扬尘对环境感知的影响而错误得过滤掉激光雷达目标的有效跟踪。
[0038]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特征在于，包括：分别通过矿卡上的多毫米波雷达和激光雷达进行初始目标集检测，将所述初始目标集检测信息融合创建第一航迹集，并获取初始目标速度；分别根据多毫米波雷达和激光雷达的采样间隔，根据所述初始目标速度和第一航迹集，得到预测航迹集；当所述多毫米波雷达和/或激光雷达返回目标检测信息集后，与所述预测航迹集进行融合匹配；根据所述融合匹配结果，进行第一航迹集的更新。2.根据权利要求1所述的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特征在于，所述多毫米波雷达，包括至少两个毫米波雷达，多个毫米波雷达通过工装夹具，按一定角度固定在所述矿卡的前保险杠处；所述激光雷达安装于所述矿卡驾驶舱顶部高处区域。3.根据权利要求1所述的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特征在于，所述第一航迹集的更新，包括：若所述目标检测信息集中存在与所述预测航迹集中航迹匹配成功的目标检测信息，则将匹配成功的所述目标检测信息更新至第一航迹集中对应的航迹上；若所述预测航迹集中所有航迹与所述目标检测信息集中某一目标检测信息均不相匹配，则先创建该目标对应航迹和该目标检测帧数，再次检测到该目标且未匹配成功时，所述检测帧数加1，直至所述检测帧数到达设定阈值，发布该目标对应航迹；当所述目标检测信息集中任一目标检测信息均未与所述预测航迹集中某一航迹相匹配，且该航迹连续检测未匹配成功的次数大于设定丢失次数阈值时，删除所述该航迹。4.根据权利要求3所述的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特征在于，所述预测航迹集包括：预测航迹多毫米波id元组、预测航迹多毫米波位置信息、预测航迹多毫米波速度信息、预测航迹激光雷达的位置信息、预测航迹激光雷达的速度信息、预测航迹点云数量和点预测航迹云包围框大小；当所述多毫米波雷达和/或激光雷达返回多个目标检测信息集后，与所述预测航迹集进行融合匹配，包括：先进行多毫米波雷达同源匹配或激光雷达同源匹配；再进行多毫米波雷达与激光雷达之间的异源匹配。5.根据权利要求4所述的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特征在于，所述多毫米波雷达同源匹配，包括：多毫米波雷达检测目标信息id元组和所述预测航迹多毫米波id元组的匹配，当所述预测航迹多毫米波id元组中存在任意一个与检测目标信息中id元组相匹配的id，即匹配成功。6.根据权利要求4所述的基于多毫米波雷达与激光雷达融合的目标航迹跟踪方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王拓，张博轩，蒋大伟，巴腾跃，李大伟，邱旭阳，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：