一种隧道多点位雷视融合输出的多平台浏览器构建方法与流程

本发明应用于智能交通领域，具体是一种隧道多点位雷视融合输出的多平台浏览器构建方法。

背景技术：

1、随着智能交通、智慧隧道和道路安全监测技术的发展，针对隧道内车辆运行状态的实时感知、跟踪与可视化展示需求日益增加。隧道场景具有空间狭长、结构封闭、光照变化明显、车辆运行方向受限、壁面反射强、多径干扰突出等特点。为了实现对隧道内车辆、拥堵、异常停车、逆行、碰撞风险等事件的连续监测，现有技术中通常会在隧道内沿行车方向布设多个感知点位，通过毫米波雷达、成像雷达、摄像机或其他传感器获取车辆目标的位置、速度、图像特征及轨迹信息。

2、在现有隧道交通监控系统中，视频监控设备能够提供较为直观的图像信息，便于人工观察车辆外观、车道占用和异常事件；雷达设备则能够在低照度、逆光、烟尘、水雾等复杂环境下获取目标距离、速度和角度等测量信息，具有较强的环境适应能力。因此，雷达与视频的融合感知逐渐成为隧道车辆监控的重要技术方向。通过雷达与视频的融合，可以在一定程度上弥补单一传感器的不足，提高目标检测、目标跟踪和事件识别的稳定性。

3、然而，现有雷达-视频融合系统多以单点位融合或局部区域融合为主。对于隧道内连续布设的多个点位，现有系统往往只是将各点位的感知结果分别上传至中心平台，或者在前端界面中以多个独立画面、多个独立列表、多个独立地图区域进行展示。由于各点位之间通常具有各自的采集时间基准、局部坐标系和本地轨迹编号，不同点位之间缺乏统一的时空基准，因此当同一车辆从一个点位覆盖区域驶入相邻点位覆盖区域时，容易出现轨迹中断、身份编号变化、跨点位目标难以接续等问题，导致车辆在隧道全局范围内的连续运行状态难以准确呈现。

4、此外，隧道场景中的壁面、顶部结构、金属设施以及车辆本体容易对雷达信号产生反射和多径效应，导致雷达检测结果中出现虚假目标、镜像目标或重复目标。视频设备又容易受到光照变化、车辆遮挡、摄像机视角限制以及隧道内环境干扰的影响，造成漏检、误检或目标边界不稳定。在多点位拼接场景下，若相邻点位的感知区域存在重叠，前述多径、遮挡和重复检测问题会在点位边界处进一步放大，容易造成同一车辆被多个点位重复识别，或者虚假目标被误认为真实车辆，从而影响全局轨迹的准确性和稳定性。

5、现有一些交通数字孪生或三维可视化系统能够对道路、车辆、车道及交通事件进行图形化展示，但此类系统通常依赖专用客户端、专有三维引擎或较复杂的前端工程框架。对于隧道多点位监控场景而言，若采用重客户端或复杂三维引擎进行展示，不仅开发成本和部署成本较高，而且在多平台浏览器访问、现场快速部署、轻量化运维以及大规模点位扩展方面存在一定限制。尤其在需要多个管理终端、调度终端或移动终端同时查看隧道运行状态的情况下，传统重客户端方案难以满足免安装、快速接入和跨平台展示的需求。

6、另一方面，现有系统在感知数据上报与前端展示方面，通常采用帧级全量数据上传或周期性全量刷新方式。该类方式虽然实现简单，但当隧道点位数量增加、车辆密度升高或刷新频率提高时，会显著增加网络带宽占用、中心处理压力和前端渲染负担。对于需要低时延展示的隧道监控应用而言，若中心平台需要持续接收并处理多个点位的大量全量数据，再由前端分别拉取或拼接显示，容易产生排队延迟、网络抖动、数据乱序、重复渲染以及状态不一致等问题，难以同时兼顾低时延、大规模接入和稳定显示。

7、同时，现有多源感知展示系统中，前端浏览器往往需要分别订阅多个点位或多个数据源，并在浏览器端自行完成数据拼接、状态合并和画面同步。该方式会使前端逻辑复杂化，并且容易因不同点位数据到达时间不一致、消息重复或乱序而造成显示跳变、轨迹断裂、目标闪烁等问题。若缺乏统一的全局帧号、统一的轨迹身份标识以及统一的增量更新机制，前端很难在单一画布中稳定、连续、低开销地展示隧道多点位融合后的整体态势。

8、综上，现有隧道车辆监控及雷达-视频融合展示技术至少存在以下不足：其一，多点位之间时间基准和坐标基准不统一，难以形成隧道全局一致的车辆轨迹；其二，跨点位重叠区域内的重复检测、虚假目标和鬼影目标难以有效抑制；其三，前端展示通常依赖重客户端、复杂三维引擎或多个独立视图，部署和运维成本较高；其四，全量上报和多源订阅方式会增加网络带宽、中心处理和前端渲染压力，难以满足低时延、大规模和多平台浏览器快速展示的要求。因此，有必要提供一种适用于隧道多点位场景的雷达-视频融合统一输出及浏览器快速展示构建方案，以提高多点位感知结果的全局一致性、轨迹连续性、展示实时性和系统扩展能力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种隧道多点位雷视融合输出的多平台浏览器构建方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的一种隧道多点位雷视融合输出的多平台浏览器构建方法，包括：

3、对布设于隧道内的多个点位单元分别采集雷达观测数据和视频观测数据，并在各点位单元对应的边缘侧对所述雷达观测数据和所述视频观测数据进行点位级融合跟踪，得到点位级增量数据，所述点位级增量数据包括占用增量和轨迹增量中的至少一种；

4、将所述点位级增量数据附加点位标识、采集时间标记、局部坐标信息以及用于幂等消费的消息标识后上报至中心侧；

5、所述中心侧依据所述采集时间标记对来自多个点位单元的点位级增量数据进行时钟偏差估计和/或钟漂补偿，使其对齐至统一呈现时钟，并依据隧道几何先验和点位安装位姿将各点位单元的局部坐标统一映射至全局坐标系；

6、所述中心侧在相邻点位单元的感知重叠区域内，对映射后的轨迹增量进行跨点位候选筛选、关联匹配和去重融合，以形成具有统一全局身份标识的全局轨迹；

7、所述中心侧根据所述全局轨迹以及所述占用增量生成包含统一帧标识、全局坐标和全局身份标识的全局增量数据包，并将所述全局增量数据包作为单一全局输出流向浏览器端广播；

8、所述浏览器端基于所述统一呈现时钟对接收到的全局增量数据包进行时基重建和插值，并在单个浏览器画布中渲染隧道多点位融合后的鸟瞰占用、车辆轨迹、预测信息和告警信息中的至少一种。

9、作为一种可能的实施方式，进一步的，所述点位单元包括至少一个雷达和至少一个视频采集设备；在所述边缘侧进行点位级融合跟踪之前，还包括对所述雷达观测数据与所述视频观测数据进行时间同步、在线外参自校准以及环境质量评估。

10、作为一种可能的实施方式，进一步的，所述点位级融合跟踪包括自适应环境感知融合eaaf和隧道先验约束跟踪tpc；其中，所述eaaf根据雷达观测置信度和视频观测置信度确定雷达权重及视频权重，并按照所述雷达权重和所述视频权重对雷达观测状态和视频观测状态进行融合。

11、作为一种可能的实施方式，进一步的，所述雷达观测置信度根据雷达信噪比、距离分辨率、速度分辨率、多普勒一致性中的至少一种确定；所述视频观测置信度根据图像曝光质量、目标清晰度、目标检测置信度、遮挡程度中的至少一种确定。

12、作为一种可能的实施方式，进一步的，所述eaaf按照如下方式确定雷达权重和视频权重：

13、雷达权重为雷达观测置信度与雷达观测置信度、视频观测置信度及稳定项之和的比值；视频权重为一减去所述雷达权重；

14、并将融合后的观测状态及按照所述雷达权重和视频权重调整后的观测噪声协方差输入滤波器进行更新。

15、作为一种可能的实施方式，进一步的，

16、所述tpc基于隧道中心线、车道边界、壁面边界、里程桩信息中的至少一种构建隧道可行走廊约束，并在轨迹预测或轨迹更新之后，通过投影约束或罚函数约束将轨迹状态限制在所述隧道可行走廊约束内。

17、作为一种可能的实施方式，进一步的，

18、所述tpc还包括基于隧道曲率、壁面距离、车道宽度和车辆运动学约束中的至少一种，对目标轨迹的侧向偏移、航向变化或侧向加速度进行软约束，以降低隧道壁面反射、多径干扰或遮挡造成的轨迹跳变。

19、作为一种可能的实施方式，进一步的，

20、所述占用增量包括占用格标识及其对应的占用概率变化量或log-odds变化量；所述轨迹增量包括轨迹标识、位置、速度、航向、协方差、轨迹事件类型中的至少一种，所述轨迹事件类型包括进入、更新、离开、丢失或重识别。

21、作为一种可能的实施方式，进一步的，

22、所述点位级增量数据还包括预测字段，所述预测字段包括预测时间间隔和预测状态；所述浏览器端在当前全局增量数据包未及时到达时，依据最近一次接收的预测字段对目标状态进行前推绘制，并在后续真实数据到达后对前推绘制结果进行误差回正。

23、一种隧道多点位雷视融合输出的多平台浏览器构建系统，包括：

24、点位融合单元，用于对布设于隧道内的多个点位单元分别采集的雷达观测数据和视频观测数据进行点位级融合跟踪，得到点位级增量数据，所述点位级增量数据包括占用增量和轨迹增量中的至少一种；

25、点位上报单元，用于将所述点位级增量数据附加点位标识、采集时间标记、局部坐标信息以及用于幂等消费的消息标识后上报至中心侧；

26、多点位时空对齐单元，用于依据所述采集时间标记对来自多个点位单元的点位级增量数据进行时钟偏差估计和/或钟漂补偿，使其对齐至统一呈现时钟，并依据隧道几何先验和点位安装位姿将各点位单元的局部坐标统一映射至全局坐标系；

27、跨点位拼接与去重融合单元，用于在相邻点位单元的感知重叠区域内，对映射后的轨迹增量进行跨点位候选筛选、关联匹配和去重融合，以形成具有统一全局身份标识的全局轨迹；

28、全局输出广播单元，用于根据所述全局轨迹以及所述占用增量生成包含统一帧标识、全局坐标和全局身份标识的全局增量数据包，并将所述全局增量数据包作为单一全局输出流向浏览器端广播；

29、前端渲染单元，用于基于所述统一呈现时钟对接收到的全局增量数据包进行时基重建和插值，并在单个浏览器画布中渲染隧道多点位融合后的鸟瞰占用、车辆轨迹、预测信息和告警信息中的至少一种。

30、本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：

31、本发明通过在各隧道点位边缘侧完成雷达与视频的自适应融合及隧道先验约束跟踪，能够提高单点位目标检测与轨迹跟踪的稳定性，降低隧道遮挡、多径反射、光照变化等因素造成的误检、漏检和轨迹跳变。通过中心侧对多点位数据进行统一时钟对齐、坐标映射、轨迹拼接和去重融合，可将分散点位的局部感知结果整合为连续一致的全局轨迹，避免跨点位车辆身份断裂和重复显示。通过采用占用与轨迹增量上报、幂等键、分片序号以及单一全局输出流，可减少网络传输数据量和中心处理压力，提高系统在多点位、大规模场景下的扩展能力。进一步地，浏览器端基于全局patch进行时基重建、插值和单画布渲染，无需重客户端或专有三维引擎，即可实现隧道全局态势的低时延、轻量化、跨平台快速展示，从而降低部署和运维成本。