物体跟踪方法和系统与流程

本发明总体上涉及物体跟踪方法和物体跟踪系统。

背景技术：

如今，开发物体跟踪方法来跟踪移动物体，诸如车辆。例如，这些物体跟踪方法可以用来跟踪车辆周围的移动物体以提醒驾驶员这些物体，并且因此避免潜在碰撞。但是，通过当前方法无法跟踪雷达检测范围之外的物体。

技术实现要素：

在一个实施方案中，提供一种物体跟踪方法。该方法包括：在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量；在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据；基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据，识别从第一节点到第二节点的位置变化向量；以及基于第一相对位置向量和位置变化向量，识别在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

在一些实施方案中，第一相对位置向量通过安装在第一节点或第二节点上的传感器获得。

在一些实施方案中，在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量包括：获得从第一节点到第三节点的第三相对位置向量；获得从第三节点到第二节点的第四相对位置向量；以及基于第三相对位置向量和第四相对位置向量识别从第一节点到第二节点的第一相对位置向量。

在一些实施方案中，第三相对位置向量通过安装在第一节点上的传感器获得，并且第四相对位置向量通过安装在第三节点上的传感器获得。

在一些实施方案中，传感器是雷达、激光雷达或相机。

在一些实施方案中，第一位置数据和第二位置数据是全球定位系统(gps)原始数据。

在一些实施方案中，gps原始数据至少包括伪距、卫星轨道数据和载波相位。

在一些实施方案中，通过对第一位置数据和第二位置数据执行双重微分运算，获得从第一节点到第二节点的位置变化向量。

在一些实施方案中，第一节点和第二节点通过通信网络进行通信。

在一些实施方案中，通信网络是专用短程通信(dsrc)网络或蜂窝网络。

在一个实施方案中，提供一种物体跟踪系统。该系统包括处理装置，并且处理装置被配置为：在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量；在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据；基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据，识别从第一节点到第二节点的位置变化向量；以及基于第一相对位置向量和位置变化向量，识别在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

在一些实施方案中，第一相对位置向量通过安装在第一节点或第二节点上的传感器获得。

在一些实施方案中，处理装置还被配置为：获得从第一节点到第三节点的第三相对位置向量；获得从第三节点到第二节点的第四相对位置向量；以及基于第三相对位置向量和第四相对位置向量识别从第一节点到第二节点的第一相对位置向量。

在一些实施方案中，第三相对位置向量通过安装在第一节点上的传感器获得，并且第四相对位置向量通过安装在第三节点上的传感器获得。

在一些实施方案中，传感器是雷达、激光雷达或相机。

在一些实施方案中，第一位置数据和第二位置数据是全球定位系统(gps)原始数据。

在一些实施方案中，gps原始数据至少包括伪距、卫星轨道数据和载波相位。

在一些实施方案中，通过对第一位置数据和第二位置数据执行双重微分运算，获得从第一节点到第二节点的位置变化向量。

在一些实施方案中，第一节点和第二节点通过通信网络进行通信。

在一些实施方案中，通信网络是专用短程通信(dsrc)网络或蜂窝网络。

在一个实施方案中，提供了一种用于跟踪物体的系统。该系统包括：第一相对位置向量确定单元，其适于在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量；位置数据确定单元，其适于在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据；位置变化向量确定单元，其适于基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据识别从第一节点到第二节点的位置变化向量；以及第二相对位置向量确定单元，其适于基于第一相对位置向量和位置变化向量，识别在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

通过采用上述物体跟踪方法和物体跟踪系统，可以跟踪超出视线的物体，并且可以提高跟踪精度。

附图说明

结合附图，本发明的前述和其他特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘根据本发明的若干实施方案，并且因此不应被视为对本发明范围的限制，将通过使用附图来更明确且更详细地描述本发明。

图1示意性地示出了根据一个实施方案的物体跟踪系统的框图；

图2至图5示意性地示出了根据不同实施方案的物体跟踪系统的不同应用场景；和

图6示意性地示出了根据一个实施方案的物体跟踪方法的流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了形成本文的一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，否则类似的符号通常标识类似的部件。在详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方案并不意味着是限制性的。可利用其他实施方案，并且可做出其他变化，而不脱离本文提出的主题的精神或范围。将容易理解的是，如本文中一般描述和图中所示出的本发明的各方面可以多种不同的配置加以布置、替换、组合和设计，所有这些不同的配置都被本发明明确涵盖并且成为本发明的一部分。

应当注意的是，在说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等用于区别相似元件而不倾向于描述特定相继或时间次序。

图1是根据本发明的一个实施方案的物体跟踪系统100的示意性框图。

参考图1，物体跟踪系统100包括传感器110、定位装置120、通信装置130和处理装置140。在一些实施方案中，物体跟踪系统100可以安装在车辆上以跟踪车辆附近的移动物体。

在一些实施方案中，物体跟踪系统100仅包括处理装置140。传感器110、定位装置120、通信装置130和物体跟踪系统100安装在同一节点上。物体跟踪系统100的处理装置140被配置为控制传感器110、定位装置120和通信装置130或与传感器110、定位装置120和通信装置130通信。

传感器110适于检测视线物体的多个特征，诸如物体的速度，或传感器110和物体之间的距离。

在一些实施方案中，传感器110可以是雷达。雷达是物体检测系统，其使用无线电波来确定物体的范围、角度或速度。如今，雷达可用于许多车辆以检测视线物体，并且具有高精度。但是，一旦物体在雷达的检测范围外，物体就会被遗漏。

在一些实施方案中，传感器110可以是激光雷达(光检测和测距)。激光雷达通过用激光照射物体来测量距离，因此它具有比雷达更高的精度。

在一些实施方案中，传感器110可以是相机。相机可以用于捕获物体的一个或多个图片，然后这些图片可以用于确定物体的位置、大小、速度或其他特征。

定位装置120适于获得其上安装有跟踪系统100的节点的位置数据。

在一些实施方案中，定位装置120可以是gps(全球定位系统)装置。gps装置已广泛用于大多数车辆中以用于导航和定位目的。gps装置可以使用从卫星传送的时间信号来确定它们的位置(经度、纬度和高度)。通过像dsrc(专用短程通信)或蜂窝网络之类的通信技术在车辆之间共享gps数据可以实现远程车辆的非视线检测。但是，低成本的gps接收器在具有挑战性的环境中表现出数十米的误差或更差。

在一些实施方案中，定位装置120可以是其他卫星导航装置。例如，定位装置120可以是glonass(全球导航卫星系统)装置、伽利略导航装置、北斗导航装置或其他gnss(全球导航卫星系统)装置。

通信装置130适于接收在通信网络中传送的位置数据。例如，如图1所示，在通信网络内存在第一节点10和第二节点20。例如，第一节点10和第二节点是两台车辆。图1中所示的物体跟踪系统100安装在第一节点10上。第二节点20可以在通信网络中定期广播其位置数据。可以由安装在第二节点20上的gps获得第二节点20的位置数据。因此，安装在第一节点10上的通信装置130可以通过通信网络接收第二节点20的位置数据。

在一些实施方案中，通信网络是dsrc(专用短程通信)网络。例如，dsrc网络可以是vanet(车载自组织网络)。vanet内的车辆可以定期广播其位置、速度、加速状态和制动状态信息。

在一些实施方案中，通信网络可以是蜂窝网络，例如3g网络、4g网络或5g网络。第二节点20可以将其位置数据传送到第一节点10，并且位置数据可以由安装在第一节点10上的通信装置130接收。

在一些实施方案中，第一节点10和第二节点20可以使用其他类型的通信网络进行通信，只要可以在第一节点10和第二节点20之间传送消息即可。

处理装置140被配置为处理由传感器110、定位装置120和通信装置130获得的信息，以便跟踪通信网络中的物体。处理装置120可以是集成电路、cpu、mcu、dsp等。在一些实施方案中，如图1所示，处理装置140包括：第一相对位置向量确定单元142，其适于在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量；位置数据确定单元143，其适于在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据；位置变化向量确定单元144，其适于基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据，识别从第一节点到第二节点的位置变化向量；以及第二相对位置向量确定单元145，其适于基于第一相对位置向量和位置变化向量，识别在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

以图2为例，图1所示的目标跟踪系统100安装在第一节点10上，以跟踪通信网络中的第二节点20。物体跟踪系统的处理装置140还包括节点识别单元141。首先，处理装置140的节点识别单元141被配置为识别通信网络中的第二节点20。

在一些实施方案中，处理装置140的节点识别单元141可以控制传感器110以获得第二节点20的第一多个特征，例如，第二节点20的速度、第二节点20的航向，或第一节点10和第二节点20之间的距离。节点识别单元141还控制通信装置130以接收从通信网络内的相邻节点传送的消息。每条消息可以包括候选节点的第二多个特征，诸如速度、航向和位置。例如，如果消息包括gps数据，可以基于gps数据中的gps坐标来计算从第一节点10到候选节点的距离。然后，节点识别单元141将第二多个特征与第一多个特征进行比较。如果第一多个特征和第二多个特征之间的相似性指数大于阈值，节点识别单元141可以将候选节点识别为第二节点20。如果不是，节点识别单元141可以将第二节点20的第一多个特征与通信网络中的其他候选节点进行比较。

在一些实施方案中，处理装置140的节点识别单元141可以控制传感器以在第一时间点获得从第一节点10到第二节点20的第一位置向量和在第二时间点获得第二位置向量。然后，节点识别单元141可以通过对第一位置向量和第二位置向量进行差分来计算第一位置变化向量。节点识别单元141还控制定位装置120以获得第一节点10的gps位置数据，以及控制通信装置144以在不同时间接收候选节点的gps位置数据。因此，节点识别单元141可以基于gps数据计算第一节点10和候选节点之间的第二位置变化向量。通过对第一位置变化向量和第二位置变化向量进行比较，节点识别单元141可以确定候选节点是否是第二节点20。应当注意的是，可以在识别过程中执行坐标系校准，因为根据传感器数据计算的第一基线变化在本地neu坐标系中，而根据gps数据计算的第二位置变化向量在xyz坐标系中。

在一些实施方案中，节点识别单元141可以被配置为多次执行识别过程以提高精度。

处理装置140的第一相对位置向量确定单元142被配置为在第一时间点获得从第一节点10到第二节点20的第一相对位置向量。

在一些实施方案中，第一相对位置向量由安装在第一节点10上的传感器110获得。参考图2，第二节点20处于安装在第一节点10上的传感器110的检测范围内。传感器110可以是雷达或激光雷达装置。因为雷达是精确的视线物体检测系统，所以由雷达获得的从第一节点10到第二节点20的第一相对位置向量v1是高度精确的。在一些实施方案中，第一相对位置向量v1可以由安装在第二节点20上的传感器获得，并且第二节点20将第一相对位置向量v1传送到第一节点10。

在一些实施方案中，通过第三节点30获得第一相对位置向量v1。参考图3，第一节点10、第二节点20和第三节点30在通信网络内。第二节点20在第一节点10的检测范围外，因为在它们之间存在障碍物50。障碍物50可以是建筑物或大卡车。但是，第三节点30处于第一节点10的检测范围内，并且第二节点20处于第三节点30的检测范围内。因此，第一相对位置向量确定单元142被配置为控制安装在第一节点10上的传感器110以获得从第一节点10到第三节点30的第三相对位置向量v13。安装在第三节点30上的传感器(诸如雷达)可以用于检测从第三节点30到第二节点20的第四相对位置向量v23，然后第三节点30与第一节点10共享第四相对位置向量v23。第一相对位置向量确定单元142还被配置为控制通信装置130以接收来自第三节点30的第四相对位置向量v23。然后，第一相对位置向量确定单元142可以基于第四相对位置向量v23和第三相对位置向量v13计算从第一节点10到第二节点20的第一相对位置向量v1。

处理装置140的位置数据确定单元143被配置为在第二时间获得第一节点10的第一位置数据和第二节点20的第二位置数据。

当第一节点10或第二节点20随时间移动时，从第一节点10到第二节点20的实时相对位置向量可以与第一相对位置向量v1不同。在一些实施方案中，位置数据确定单元143控制定位装置120以获得第一节点10的第一位置数据，并且控制通信装置130以在第二时间接收第二节点20的第二位置数据，其中第一位置数据由安装在第一节点上的定位装置120获得，并且第二节点20的第二位置数据在通信网络中广播。第一位置数据和第二位置数据可以是卫星导航数据。

在一些实施方案中，第一节点10的第一位置数据和第二节点20的第二位置数据是gps原始数据。gps原始数据至少包括伪距、卫星轨道数据和载波相位。

位置变化向量确定单元144被配置为基于第一节点10的第一位置数据和第二节点20的第二位置数据，识别从第一节点10到第二节点20的位置变化向量。

在一些实施方案中，位置变化向量确定单元144被配置为对第一位置数据和第二位置数据进行双重微分运算，以获得从第一节点10到第二节点20的位置变化向量。双重微分运算使用高度精确的载波相位观测来产生对卫星和两个接收器之间的相对全距随时间的变化的明确估计，而不需要任何类型的参考卫星或节点。因此，双重微分运算可以消除困扰传统gps精度的模糊项，并且相对于由标准gps装置提供的传统绝对定位算法实现定位精度的数量级改进。在图4和图5二者中示出了从第一节点10到第二节点20的位置变化向量v2。

处理装置140的第二相对位置向量确定单元145被配置为基于第一相对位置向量v1和位置变化向量v2识别从第一节点10到第二节点20的相对位置向量v3。

在一些实施方案中，参考图4和图5，第二相对位置向量确定单元145被配置为将第一相对位置向量v1和位置变化向量v2相加以获得相对位置向量v3。

因为第一相对位置向量v1和位置变化向量v2都是高度精确的，所以相对位置向量v3也是高度精确的。此外，因为基于gps数据获得位置变化向量v2，所以即使第二节点20在第一节点的雷达范围外，也可以在确定第一相对位置向量v1时计算相对位置向量v3。

本发明还提供了一种物体跟踪方法。

图6是根据本发明的一个实施方案的物体跟踪方法的流程图。在一些实施方案中，如图2至图5所示，物体跟踪方法可以由第一节点10执行以跟踪通信网络中的第二节点20。

参考图6，在601中，获得在第一时间点从第一节点到第二节点的第一相对位置向量。

在一些实施方案中，在获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量之前，第一节点识别通信网络中的第二节点。在一些实施方案中，第一节点识别通信网络中的第二节点可以包括：通过安装在第一节点上的传感器获得第二节点的第一多个特征；通过通信网络接收包括候选节点的第二多个特征的消息；以及如果第一多个特征和第二多个特征之间的相似性指数大于阈值，将候选节点识别为第二节点。

在识别出第二节点之后，获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量。在一些实施方案中，通过安装在第一节点上的传感器获得第一相对位置向量。在一些实施方案中，获得在第一时间点从第一节点到第二节点的第一相对位置向量包括：获得从第一节点到第三节点的第三相对位置向量；获得从第三节点到第二节点的第四相对位置向量；以及基于第三相对位置向量和第四相对位置向量识别从第一节点到第二节点的第一相对位置向量。通过安装在第一节点上的传感器获得第三相对位置向量，以及通过安装在第三节点上的传感器获得第四相对位置向量。

在一些实施方案中，传感器可以是雷达、激光雷达或相机。通信网络可以是专用短程通信(dsrc)网络或蜂窝网络。

在603中，在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据。

在一些实施方案中，第一位置数据和第二位置数据可以是全球定位系统(gps)原始数据，其中gps原始数据包括伪距、卫星轨道数据和载波相位。在一些实施方案中，第一位置数据和第二位置数据分别由安装在第一节点和第二节点上的gps装置获得。第二节点可以通过通信网络将第二位置数据传送到第一节点。

在605中，基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据识别从第一节点到第二节点的位置变化向量。

在一些实施方案中，对第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据执行双重微分运算以获得位置变化向量。

在607中，基于第一相对位置向量和位置变化向量获得在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

关于物体跟踪方法的更多细节可以参考对物体跟踪系统100的描述，在此不再赘述。

在一些实施方案中，物体跟踪方法可以由第三方而不是第一节点进行。

根据一个实施方案，提供了一种包含用于物体跟踪的计算机程序的非暂时性计算机可读介质。当计算机程序由处理器执行时，它将命令处理器：在第一时间点获得从第一节点到第二节点的第一相对位置向量；在第二时间点获得第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据；基于第一节点的第一位置数据和第二节点的第二位置数据，识别从第一节点到第二节点的位置变化向量；以及基于第一相对位置向量和位置变化向量，识别在第二时间点从第一节点到第二节点的第二相对位置向量。

系统各方面的硬件实施方式和软件实施方式之间的区别很小；硬件或软件的使用一般是表示成本与效率折衷的设计选择。例如，如果实施人员确定速度和精度是最重要的，实施人员可以选择硬件和/或固件载体为主；如果灵活性是最重要的，实施人员可以选择软件实施方式为主；或者，又可替代地，实施人员可以选择硬件、软件和/或固件的某一组合。

虽然各个方面和实施方案已经在本文中公开，但是其他方面和实施方案对于本领域那些技术人员来说是明显的。本文所公开的各个方面和实施方案是为了说明的目的，而不应意图是限制性的，下面的权利要求书将指示真实范围和精神。