一种基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113671481A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202110826833.3(22)申请日2021.07.21(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人苏涛刘馨璐杨天园(74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)61218代理人包春菊(51)Int.Cl.G01S13/72(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法(57)摘要本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了一种基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，先通过毫米波雷达基带信号处理得到空间上多目标的点迹，选取信噪比较强的点迹绘制成3D点云图，根据点云图进行后续的聚类和跟踪的处理；聚类处理的输入是多个3D点云，具有空间三维方向的信息，遍历搜索距离位置邻近且同一类别的点迹，通过同一类的标记得到同类的点迹即为聚类得到的结果，确定该一类点迹的空间位置等参数后输入轨迹跟踪中，进行轨迹算法的点迹关联和点迹管理，得到每一帧的点迹的轨迹，跟踪目标并且标记该目标的ID号。可以实现在复杂的环境中，精确的检测并跟踪多目标，并从三维的空间中，确定目标在空间的位置。CN113671481ACN113671481A权利要求书1/2页1.一种基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，毫米波雷达发射电磁波并接收到基带回波信号，对所述基带回波信号进行处理，得到空间上多个点迹的数据信息；每个所述点迹的数据信息包含点迹的三维空间位置和速度信息；步骤2，通过聚类算法对多个所述点迹进行聚类处理，将归属于同一类的多个点迹绘制成3D点云，从而得到多个目标点云；从多个目标点云中去除噪声点云，得到有效目标点云；步骤3，根据所述有效目标点云中点迹的三维空间位置和速度信息确定目标的大致空间位置和速度均值V；其中，所述目标的大致空间位置包含目标在方位X坐标轴方向的位置目标在方位Y坐标轴方向的位置目标在垂直Z坐标轴方向的位置为zmax；步骤4，根据所述目标在方位X坐标轴方向的位置目标在方位Y坐标轴方向的位置计算得到水平距离R和水平角度A，根据所述水平距离R、水平角度A和速度均值V确定目标的轨迹跟踪路线；步骤5，对所述目标的轨迹跟踪路线进行轨迹管理，时刻更新轨迹状态。2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，其特征在于，步骤2具体包含以下子步骤：子步骤2.1，聚类算法首先需要对每一个点迹进行遍历标记和类别标记，默认均为0，其次要对每一个点迹进行判别，设定第一个点的空间位置信息为(x0,y0,z0)，先标记它为已检测，把该点作为核心点遍历整个空间，寻找所述核心点的所有同类点，得到同一类别的多个点，称为该目标的点云；子步骤2.2，设定一个类中最小聚类点个数minPointsInCluster，若同一类别的点迹个数大于所述最小聚类点个数minPointsInCluster，则为有效目标点云；否则，为噪声点云。3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，其特征在于，子步骤2.1中，所述寻找所述核心点的所有同类点的方法包含以下子步骤：子步骤2.1.1，判断核心点(x0,y0,z0)的领域内的所有点是否为同类，其公式为：其中，epsilon为聚类算法领域半径；v0为当前核心点速度大小，yFactor为设定Y坐标的加权因子，zFactor为设定Z坐标的加权因子，vFactor为设定速度加权因子；(x,y,z)是核心点领域内的任意一点的三维空间位置信息，v是核心点领域内的任意一点的速度信息；子步骤2.1.2，统计属于核心点(x0,y0,z0)领域内属于同一类的点迹个数numInEps，若满足numInEps>minPointsInCluster条件时，将满足条件的点迹进行遍历标记；将遍历标记的点迹依次作为核心点，再对未被遍历标记的点进行遍历搜索，直到将所有的被标记的点搜索完成，得到同一类别的多个点。4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，其特征在于，步骤3中，所述目标在方位X坐标轴方向的位置为：xsum为同一类别点云的X方向的所有和，N为该类别的总点迹个数；所述目标在方位Y坐标轴方向的位置为：ysum为同一类别点云的Y方向的2CN113671481A权利要求书2/2页所有和；所述目标在垂直Z坐标轴方向的位置为zmax为同一类别点云的垂直Z坐标轴方向的最大值；所述速度均值V为：V＝vsum/N，vsum为同一类别点云的所有速度和。5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的3D多目标跟踪处理方法，其特征在于，步骤4中，所述水平距离R为