基于雷达的运动目标轨迹检测方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及雷达，尤其涉及一种基于雷达的运动目标轨迹检测方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、频率调制连续波雷达能够在弱照明、局部遮挡、视觉纹理不足和复杂背景条件下获得目标距离及径向速度信息，因此适用于智能交通、近距离安全监测、自行车和小型车辆感知等应用。相较于视觉传感器，fmcw（调频连续波射频）雷达对环境光依赖较小，同时具有速度量测直接、隐私保护较好和硬件成本可控等优点。

2、现有雷达运动目标处理链，结构清晰、计算量可控，但在低速目标和稀疏点迹场景中存在若干不足，静止反射体和缓慢变化背景在距离-多普勒谱中形成持续高能区域，容易遮蔽弱运动目标，而传统方案在谱图边界附近因参考窗不完整而导致背景估计偏差较大；低速自行车或小型车辆产生的点迹稀疏且不稳定，目标刚进入视场时难以及时起始轨迹，短时遮挡或回波衰减又容易使既有轨迹被过早删除，因而造成短时漏检，传统方案无法保证轨迹的连续性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于雷达的运动目标轨迹检测方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中静止反射体和缓慢变化背景的估计偏差较大，以及因短时漏检导致无法保证轨迹的连续性的技术问题。

2、本发明的技术方案如下，提供了一种基于雷达的运动目标轨迹检测方法，包括：

3、获取雷达按帧输出的i/q采样数据；

4、根据i/q采样数据，获得当前帧的距离多普勒谱；

5、将当前帧的所述距离多普勒谱与前一帧的距离多普勒谱在相同距离单元和多普勒单元上进行帧间差分运算，生成运动增强距离多普勒图；

6、在所述运动增强距离多普勒图中选取目标相关有效象限，并对所述有效象限执行边界自适应扩展，以形成扩展谱图；

7、对所述扩展谱图进行门限检测，得到稀疏雷达点迹；

8、对所述稀疏雷达点迹中的未关联点迹执行种子生长式目标起始，以确定候选目标；

9、将所述稀疏雷达点迹中的关联点迹和所述候选目标输入卡尔曼跟踪器，得到运动目标轨迹。

10、进一步地，根据i/q采样数据，获得当前帧的距离多普勒谱，包括：

11、对每帧i/q采样数据进行距离向直流分量抑制、距离向fft和多普勒向fft，以获得当前帧距离多普勒谱。

12、进一步地，对所述有效象限执行边界自适应扩展，以形成扩展谱图，包括：

13、对所述有效象限执行边界自适应扩展，形成扩展矩阵，将所述有效象限嵌入所述扩展矩阵的中心区域；

14、对所述扩展矩阵中距离边界外的单元采用邻近距离边界值或角点值填充；

15、对所述扩展矩阵中多普勒边界外的单元采用第一有效多普勒列锚定填充，以形成扩展谱图。

16、进一步地，对所述扩展谱图进行门限检测，得到稀疏雷达点迹，包括：

17、在所述扩展谱图上滑动二维参考窗，对所述参考窗内的训练单元的功率求平均，得到局部背景估计；

18、根据所述局部背景估计确定检测阈值，根据所述检测阈值和当前检测单元的功率，确定当前检测单元是否为雷达点迹；

19、以所有所述雷达点迹的集合形成稀疏雷达点迹。

20、进一步地，对所述稀疏雷达点迹中的未关联点迹执行种子生长式目标起始，以确定候选目标，包括：

21、从所述稀疏雷达点迹中的未关联点迹内选取种子点迹；

22、依次扫描所述未关联点迹中的候选点迹，判断所述候选点迹相对于当前聚合中心，是否同时满足径向速度门限和极坐标平面距离门限，若是，则将所述候选点迹吸收进当前聚合簇，其中，所述候选点迹为所述未关联点迹中除所述种子点迹的其他点迹；

23、当所述当前聚合簇的点迹数量不小于点数阈值、所述当前聚合簇的平均径向速度绝对值大于运动阈值、所述当前聚合簇的累积信噪比大于信噪比阈值，且所述当前聚合簇与既有轨迹的邻接距离大于预设间隔时，将所述当前聚合簇作为候选目标。

24、进一步地，在判断所述候选点迹相对于当前聚合中心，是否满足径向速度门限之前，包括：

25、对多普勒速度进行解模糊处理，以将所述候选点迹的径向速度加上最大无模糊径向速度的整数倍，使解模糊处理后的所述径向速度与当前聚合中心的速度差的绝对值最小。

26、进一步地，将所述稀疏雷达点迹中的关联点迹和所述候选目标输入卡尔曼跟踪器，得到运动目标轨迹，包括：

27、将所述稀疏雷达点迹中的关联点迹输入卡尔曼跟踪器，对与所述关联点迹匹配的既有轨迹执行snr加权量测更新，将所述候选目标作为新轨迹注入卡尔曼跟踪器，对所述卡尔曼跟踪器中当前帧未关联的既有轨迹，执行有限多帧保留式预测，以运动模型外推维持轨迹，漏检计数超阈值后释放。

28、本发明的另一技术方案如下，提供了一种基于雷达的运动目标轨迹检测装置，包括数据获取模块、第一多普勒谱获取模块、第二多普勒谱获取模块、扩展谱图形成模块、雷达点迹获取模块、候选目标确定模块以及运动目标轨迹确定模块；

29、所述数据获取模块，用于获取雷达按帧输出的i/q采样数据；

30、所述第一多普勒谱获取模块，用于根据i/q采样数据，获得当前帧的距离多普勒谱；

31、所述第二多普勒谱获取模块，用于将当前帧的所述距离多普勒谱与前一帧的距离多普勒谱在相同距离单元和多普勒单元上进行帧间差分运算，生成运动增强距离多普勒图；

32、所述扩展谱图形成模块，用于在所述运动增强距离多普勒图中选取目标相关有效象限，并对所述有效象限执行边界自适应扩展，以形成扩展谱图；

33、所述雷达点迹获取模块，用于对所述扩展谱图进行门限检测，得到稀疏雷达点迹；

34、所述候选目标确定模块，用于对所述稀疏雷达点迹中的未关联点迹执行种子生长式目标起始，以确定候选目标；

35、所述运动目标轨迹确定模块，用于将所述稀疏雷达点迹中的关联点迹和所述候选目标输入卡尔曼跟踪器，得到运动目标轨迹。

36、本发明的另一技术方案如下，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项技术方案所述的基于雷达的运动目标轨迹检测方法。

37、本发明的另一技术方案如下，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述技术方案的基于雷达的运动目标轨迹检测方法。

38、本发明的有益效果在于：获取雷达按帧输出的i/q采样数据；根据i/q采样数据，获得当前帧的距离多普勒谱；将当前帧的所述距离多普勒谱与前一帧的距离多普勒谱在相同距离单元和多普勒单元上进行帧间差分运算，生成运动增强距离多普勒图；在所述运动增强距离多普勒图中选取目标相关有效象限，并对所述有效象限执行边界自适应扩展，以形成扩展谱图；对所述扩展谱图进行门限检测，得到稀疏雷达点迹；对所述稀疏雷达点迹中的未关联点迹执行种子生长式目标起始，以确定候选目标；将所述稀疏雷达点迹中的关联点迹和所述候选目标输入卡尔曼跟踪器，得到运动目标轨迹；通过上述方案可以抑制静止反射体和缓慢变化背景，进而减小估计偏差，并在短时漏检期间，仍可以保证轨迹的连续性，实现运动目标的精准检测与跟踪。