[發明專利]一種時-空同步的毫米波雷達和視覺信息融合方法

有效

• 申請號: 202110455091.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113189583B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 丁雅斌;王晨遷;李云飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S13/86
• 分類號: G01S13/86;G01S13/08;G06V10/80
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種時?空同步的毫米波雷達和視覺信息融合方法，主要分為三個步驟，步驟一是利用毫米波雷達傳感器的報文數據解析完成前方同軌列車初定位。步驟二是利用視覺傳感器，基于圖像處理技術完成行駛列車行進軌道檢測和前方同軌列車圖像位置檢測。步驟三是基于時?空同步的聯合標定方法融合毫米波雷達信息和視覺信息，完成前方同軌列車的準確識別與定位。該方法克服了單一的傳感器檢測中存在的精度不足和適應性不高等問題，實現了行駛列車和前方同軌列車之間距離的實時監測，提高了列車運行的安全性。

技術領域

本發明涉及毫米波雷達和視覺測量領域，尤其涉及基于毫米波雷達和視覺信息融合的軌道目標測距方法。

背景技術

軌道交通運行系統中為了提高列車運行的安全性，需要對列車和前方目標之間的距離進行實時監測。單一的傳感器檢測存在著精度不足和適應性不高等一系列的不足。如毫米波雷達傳感器可以實現對于前方全部目標距離信息的準確輸出，但由于沒有較為直觀的圖像信息顯示，因此無法進行前方目標的準確識別，同時由于毫米波雷達對于金屬的敏感程度較高，因此很容易受到雜波的干擾而產生目標檢測位置偏移和目標未檢測到的情況，嚴重影響目標跟蹤的實時性與穩定性；利用相機可以獲取到前方目標的實時圖像信息，但對于目標的捕捉定位和與目標之間的實際相對位置信息較難獲得，因此也很難滿足對于前方被測目標的實時位置檢測。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種增加了目標檢測準確性，增加了測距結果的實時性的時-空同步的毫米波雷達和視覺傳感器信息融合方法。

本發明的一種時-空同步的毫米波雷達和視覺傳感器信息融合方法，包括以下步驟：

步驟一、利用毫米波雷達傳感器的報文數據解析完成被測目標初定位，具體步驟為:

首先將毫米波雷達傳感器安裝在行駛列車車頭位置，以毫米波雷達最大平面的幾何中心為坐標原點，以行駛列車前進方向為Y_rw軸，豎直向上方向為Z_rw軸，行駛列車正右側方向為X_rw軸,建立毫米波雷達三維直角坐標系，毫米波雷達傳感器在毫米波雷達三維直角坐標系中的俯仰角、偏航角和滾轉角均為零，毫米波雷達傳感器通過CAN總線與計算機進行連接，毫米波雷達傳感器用于獲取對前方所有目標列車檢測得到的報文數據信息，然后利用計算機MFC功能及毫米波雷達通訊協議完成雷達報文數據解析，所述的前方所有目標列車包含前方同軌列車和前方相鄰軌道列車,所述的報文數據信息包括前方所有目標與毫米波雷達坐標原點的橫向距離d_x和縱向距離d_y；

步驟二、利用相機基于圖像處理技術完成行駛列車行進軌道檢測和前方同軌列車位置檢測，具體包括以下步驟：

第一步，將相機安裝于毫米波雷達傳感器正下方的行駛列車車頭上，以相機的光心為坐標原點建立相機三維直角坐標系X_cw-Y_cw-Z_cw，相機三維直角坐標系各個坐標軸與毫米波雷達三維直角坐標系中各個坐標軸平行且Z_rw軸與Z_cw軸重合,在相機三維直角坐標系下相機的俯仰角、偏航角和滾轉角均為零，相機與毫米波雷達之間以及相機與計算機之間分別通過USB數據線連接,利用相機對行駛列車前方的場景進行實時圖像采集，采集的前方場景圖像中包含前方所有目標列車以及行駛列車行進軌道,建立圖像坐標系X_p-Y_p,圖像坐標系坐標原點位于相機光軸與圖像平面交點，X_p，Y_p分別沿前方場景圖像長度方向和寬度方向；

第二步，對第一步中相機采集的前方場景圖像基于累計概率霍夫變換完成行駛列車行進軌道直線檢測及基于直線斜率完成行駛列車行進軌道直線初步篩選；