目标的跟踪方法及装置与流程

本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种目标的跟踪方法及装置。

背景技术：

采用毫米波雷达跟踪目标，是以目标的某一个位置点作为跟踪点，跟踪该位置点的航迹的状态。通常情况下，选用所述目标的尾部中心点作为所述跟踪点。

具体的，跟踪目标的过程中，先根据前一时刻的跟踪点的状态更新值，预测得到所述跟踪点在当前时刻的状态预测值，所述状态值包括所述跟踪点的距离、速度及加速度等。然后，计算预测得到的状态预测值与在当前时刻实际探测到所述目标的测量点的状态测量值的距离，并根据计算得到的距离和预设阈值的比较，若小于阈值则匹配成功。从而根据状态预测值和测量值确定目标的跟踪点在当前时刻的状态更新值，以进行后续时刻所述跟踪点的状态值的预测。

但是，若目标处于雷达视场的视场边缘，在雷达探测目标的状态测量值时，雷达对目标的测量点可能会处于车辆的左后角、左前角、右后角或者右前角等这种角点位置。这样一来，测量点和跟踪点的参考位置不一致，从而将产生错误的状态值，造成跟踪不准确。甚至，还可能因为状态测量值和状态预测值的之间距离过大，出现重复的跟踪目标，影响目标跟踪效果。

技术实现要素：

基于上述现有技术的不足，本发明提出一种目标的跟踪方法及装置，以解决测量点位于目标的角点位置时，测量点与跟踪点参考位置不一致，导致对目标的跟踪不准确的问题。

本发明一方面提供了一种目标的跟踪方法，包括：

获取所述目标在当前时刻的状态测量值和状态预测值；

根据所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值；

从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值；其中，所述匹配状态预测值为所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，相较所述状态测量值距离最小的状态预测值；

依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选的，在上述方法中，所述根据所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值，包括：

根据所述目标的尺寸，确定出所述目标的状态预测值对应的位置点与所述角点位置的位置关系；

根据所述位置关系和所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

可选的，在上述方法中，所述从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值，包括：

计算所述状态预测值和所述状态测量值，以及所述角点位置的状态预测值和所述状态测量值的距离；

将所述距离中的最小值对应的状态预测值确定为所述匹配状态预测值。

可选的，在上述方法中，所述依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值，包括：

计算得到所述匹配状态值到所述目标的状态预测值的向量差值；

将所述状态测量值减去所述向量差值，得到等效状态测量值；

根据所述等效状态测量值和所述状态预测值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选的，在上述方法中，在确定出匹配状态预测值后，还包括：

判断所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离是否小于预设阈值；

其中，若判断出所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离小于预设阈值，执行所述依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

本发明另一方面提供了一种目标的跟踪装置，包括：

获取单元，用于获取所述目标在当前时刻的状态测量值和状态预测值；

第一计算单元，用于根据所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值；

匹配单元，用于从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值；其中，所述匹配状态预测值为所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，相较所述状态测量值距离最小的状态预测值；

状态更新单元，用于依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选的，在上述装置中，所述第一计算单元，包括：

位置确定单元，用于根据所述目标的尺寸，确定出所述目标的状态预测值对应的位置点与所述角点位置的位置关系；

第一计算子单元，用于根据所述位置关系和所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

可选的，在上述装置中，所述匹配单元，包括：

第二计算单元，用于计算所述状态预测值和所述状态测量值，以及所述角点位置的状态预测值和所述状态测量值的距离；

匹配子单元，用于将所述距离中的最小值对应的状态预测值确定为所述匹配状态预测值。

可选的，在上述装置中，所述状态更新单元，包括：

第三计算单元，用于计算得到所述匹配状态值到所述目标的状态测量的向量差值；

第四计算单元，用于将所述状态预测值减去所述向量差值，得到等效状态测量值；

第五计算单元，用于根据所述等效状态测量值和所述状态预测值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选的，在上述装置中，还包括：

判断单元，用于判断所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离是否小于预设阈值；其中，若所述判断单元判断出所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离小于预设阈值，所述状态更新单元依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

本发明公开的目标的跟踪方法及装置中，通过跟踪目标的状态预测值，计算所述目标的角点位置的状态预测值，并从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值。这样，即使测量点位于所述目标的角点位置，也能采用匹配状态预测值这种与所述状态测量值最近的状态预测值和所述状态测量值匹配，不再是采用固定的位置点的状态预测值与所述状态测量值进行匹配。在得到所述匹配状态预测值后，根据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，得到目标在当前时刻的状态更新值。根据当前时刻的状态更新值可得到目标在下一时刻的状态预测值，从而能继续准确的跟踪目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种目标的跟踪方法的流程图；

图2为雷达对目标实际测量的测量点的分布示意图；

图3为目标的测量点与跟踪点的关系示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种目标的跟踪方法的流程图；

图5为本发明另一实施例提供的一种目标的跟踪方法的流程图；

图6为本发明另一实施例提供的一种目标的跟踪装置的示意图；

图7为本发明另一实施例提供的状态更新单元的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先需要说明的是，本发明的几个实施例中，所提及的状态预测值、状态测量值、匹配状态预测值及状态更新值等状态值都为跟踪目标的状态值，所述跟踪目标的状态值是一个描述跟踪目标航迹的状态量，是一个向量。所述向量的各个参数的选取与跟踪选取的动力学模型相关。并且，所提及到的状态值与状态值间的距离，是指两个向量之间的距离，可以是马氏距离，也可以是欧式距离，但不仅仅限于这两种距离方式。

本发明实施例提供了一种目标的跟踪方法，参见图1，包括：

s101、获取所述目标在当前时刻的状态测量值和状态预测值。

本发明实施例中，所述状态测量值和状态预测值均为所述目标的状态值。可选地，所述目标的状态值可以包括：目标的纵向距离、目标的纵向相对速度、目标的纵向相对加速度、目标的横向距离和目标的横向相对速度。其中，这里提出的距离指的是所述目标与雷达所在的车辆的相对距离，同样，这里提出的相对速度和相对加速度，也是指所述目标相对于雷达所在的车辆的速度和加速度。

其中，在采用毫米波雷达跟踪目标时，是以目标的某一个位置点作为跟踪点，跟踪该位置点的航迹的状态。可选地，通常以所述目标的尾部中心点为跟踪点。在跟踪目标时，根据跟踪点在当前时刻的上一个时刻的状态更新值，预测得到的所述跟踪点在当前时刻的状态值，称为所述目标的状态预测值。也就是说所述目标在当前时刻的状态预测值是根据所述目标在上一时刻的状态更新值预测得到的。

s102、根据所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

其中，所述目标的角点位置指的是所述目标的四个边角所处的位置点。所述角点位置包括了所述目标的左前角位置点、左后角位置点、右前角位置点及右后角位置点。

所述状态测量值为雷达在当前时刻，实际测量到的所述目标的某一位置点实际的状态值。所述实际测量到的位置点称为测量点。所述测量点是会发生变化的，如图2所示，当所述目标在雷达视场的中心区域，所述测量点通常为所述目标的尾部中心点。但在雷达视场的边缘，测量点可能会是所述目标的左前角位置点、左后角位置点、右前角位置点及右后角位置点，也可能是尾部中心的。

如图3所示，所述测量点和所述跟踪点的可能为同一位置点，也可能是两个不同位置点。在现有技术方案中，将所述状态预测值与所述状态测量值直接进行匹配，计算两者的距离。然后，判断两者的距离是否小于阈值。若判断出两者的距离小于阈值，则利用所述状态测量值对当前时刻的状态量进行更新，得到状态更新值。再根据所述状态更新值，预测得到下一个时刻所述跟踪点的状态预测值，继续跟踪所述目标。若判断出所述状态预测值和所述状态测量值大于阈值时，则会认为出现了新的跟踪目标，将所述状态测量值视为新的跟踪目标的跟踪点的状态更新值。

当所述跟踪点与所述测量点为同一位置点，或可近似为同一位置点时，现有方案是可行的。但当所述跟踪点与所述测量点为两个不同的位置点，将两个不同位置点的状态值直接进行匹配，可能会导致一个实际的目标却出现两个重复的跟踪目标，或是产生错误的位置、速度的问题。只有同一位置点的预测值与实际值才具有可比性，所以采用同一位置点的状态测量值与状态预测值进行匹配，或是采用近似为同一位置点的两个状态值进行匹配，才能准确的反应所述目标的状态。

所以，为了能在测量点不是所述目标的尾部中心点，而是所述目标的角点位置时，采用角点位置的状态预测值与角点位置的状态测量值进行匹配。所以，可将所述目标的角点位置的状态预测值也计算出来。根据实际情况，确定采用哪个位置点的状态预测值和所述状态测量值进行匹配。可选地，可将所述目标的四个角点位置的状态预测值都求出来。

可选地，本发明另一实施例中，参见图4，步骤s102的一种实施方式，包括：

s401、根据所述目标的尺寸，确定出所述目标的状态预测值对应的位置点与所述角点位置的位置关系。

需要说明的是，所述位置关系通过坐标的方式来体现，以所述状态预测值对应的位置点作为原点坐标，即以目标的尾部中心点作为原点坐标，横向为y轴，纵向为x轴。并且在车辆坐标中一般以x向前为正，y向左为正。其中，所述目标的尺寸指的是目标的长和宽，可由目标的先验知识获得。将所述目标视为一个长方体就可以得到所述目标尾部中心点与四个角点的位置关系。例如，所述目标长为l，宽为w，则四个角点和尾部中心点的位置关系为：左前角位置点(l，w/2)、右前角位置点(l，-w/2)、左后角位置点(0，w/2)及右后角位置点(0，-w/2)。

s402、根据所述位置关系和所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

可选地，若考虑目标相对探测器只有平动没有转动的情况，因为所述跟踪点和所述角点位置都是同一个目标上的位置点，所以所述跟踪点和所述角点位置的速度、加速度是相等的，仅在位置上存在差异。所以，根据所述目标的状态预测值对应的位置点与所述角点位置的位置关系，相应的修改所述状态预测值中的距离值，就可以得到所述角点位置的状态预测值。例如，假设状态预测值为(x，vx，ax，y，vy)，其中，x为纵向距离、vx为纵向相对速度、ax为纵向相对加速度、y为横向距离和vy为横向相对速度。则根据上述中所述四个角点和尾部中心的位置关系的例子中得到的坐标，可以计算得到四个角点的状态预测值为：左前角位置点(x+l，vx，ax，y+w/2，vy)、右前角位置点(x+l，vx，ax，y-w/2，vy)、左后角位置点(x，vx，ax，y+w/2，vy)及右后角位置点(x，vx，ax，y-w/2，vy)。

s103、从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值。

其中，所述匹配状态预测值为所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，相较所述状态测量值距离最小的状态预测值。也就是，通过步骤s102求得各个角点位置的状态预测值后，确定出所述跟踪点的状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，与所述状态测量值距离最小的状态预测值。

可选地，本发明另一实施例中，步骤s103的一种实施方式，具体包括：

计算所述状态预测值和所述状态测量值的距离，以及所述角点位置的状态预测值和所述状态测量值的距离。

将所述距离值中的最小的距离对应的状态预测值确定为所述匹配状态预测值。

其中，通过计算可得到五个状态预测值与所述状态测量值的距离，这五个距离中的最小值所对应的状态预测值，即与所述状态测量值距离最小的状态预测值，被确定为匹配状态测量值。

这样无论测量点出现在尾部中心点，还是左前角位置点、左后角位置点、右前角位置点及右后角位置点，都有相应位置点的状态预测值与所述状态测量值进行匹配。

s104、依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

其中，所述当前时刻的状态更新值为所述目标的跟踪点在当前时刻实际的状态值，即所述目标的尾部中心点在当前时刻实际的状态值。确定出所述目标在当前时刻的状态更新值后，就完成了对所述目标进行跟踪的一个周期，然后可以根据所述目标在当前时刻的状态更新值预测得到所述目标在下一时刻的状态预测值，继续进行下一个周期的跟踪，从实现对目标的持续跟踪。

本实施例中，通过跟踪目标的状态预测值，计算所述目标的角点位置的状态预测值，并从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出与所述状态测量值距离最小的状态预测值为匹配状态预测值。这样，无论测量点位于所述目标的角点位置，还是位于尾部中心点，都能采用匹配状态预测值这种与所述状态测量值最近的状态预测值和所述状态测量值匹配，不再是采用固定的位置点的状态预测值与所述状态测量值进行匹配。在得到所述匹配状态预测值后，根据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，得到跟踪点的状态更新值，完成对目标的跟踪点的状态更新值的更新。根据所述状态更新值对下一时刻的目标的跟踪点的状态值进行预测，得到下一时刻的状态预测值，从而继续准确的跟踪目标。

可选地，本发明另一实施例，参见图5，步骤s104的一种具体实施方式，包括：

s501、判断所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离值是否小于预设阈值。

通过判断所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离是否小于预设阈值，从而确定所述状态测量值是否在合理的范围内。确保步骤s503得到的等效状态测量值能正确反应所述目标的跟踪点的测量状态值，从而能准确的得到目标在当前时刻的状态更新值。也避免了所述状态测量值为另一个目标的状态的测量值，却错误的认为是所述跟踪目标的测量值的情况的出现。

还需要说明的是，在本实施方式的实际执行过程中，步骤s501也可以是可选地执行，即在得到匹配状态预测值之后，直接计算匹配状态预测值和状态预测值的向量差值。

s502、计算得到所述匹配状态值到所述目标的状态预测值的向量差值。

需要说明的是，若考虑目标相对探测器只有平动没有转动的情况，所述匹配状态预测值与跟踪点的状态预测值，仅在距离上存在差异，而速度和加速度等参数是相同的。所以，所述计算所述匹配状态值到所述目标的状态测量的向量的差值，也就是计算所述匹配状态值对应的位置点到所述跟踪点的向量的差值，即匹配位置点到尾部中心点的向量的差值。

可选地，当执行步骤s501判断出所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离大于预设阈值时，则根据所述状态测量值产生新的跟踪目标。也就是，所述状态测量值是雷达测量到的另一个出现在雷达视场内的目标的状态值。而不是所述目标的状态测量值。

s503、将所述状态测量值减去所述向量差值，得到等效状态测量值。

需要继续跟踪所述目标，也就是要继续跟踪所述目标的跟踪点的状态。而所述测量点可能不是跟踪点，不能直接以所述状态测量值更新所述跟踪点的状态更新值。若考虑目标相对探测器只有平动没有转动的情况，当测量点和跟踪点不同时，所述状态测量值与所述跟踪点的实际状态值仅在距离参数上存在差异。而所述测量点和所述匹配的位置点为同一位置点，或近似为同一位置点，所以，只要相应利用匹配的位置点与跟踪点的位置关系，修正所述状态测量值的距离参数，就可近似得到所述目标的跟踪点在当前时刻的状态测量值，即得到所述等效状态测量值，再根据所述等效状态值更新所述跟踪点的状态更新值才准确。

例如，状态测量值为(x，vx，ax，y，vy)，其中，x为纵向距离、vx为纵向相对速度、ax为纵向相对加速度、y为横向距离和vy为横向相对速度。所述匹配状态值到所述目标的状态预测值的向量差值，即所述匹配位置点到所述目标的尾部中心点的向量差为(δx，0，0，δy，0)。其中，δx为匹配位置点到尾部中心点的纵向距离的差；δy为匹配位置点到尾部中心点的横向位置的差。所以所述等效状态测量值为(x-δx，vx，ax，y-δy，vy)。

s504、根据所述等效状态测量值和所述状态预测值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

其中，所述等效状态测量值实质为所述目标的跟踪点在当前时刻的状态测量值。根据所述目标的跟踪点在当前时刻的状态测量值和状态预测值，计算得到跟踪点在当前时刻的状态更新值，完成对目标跟踪的一个周期。根据所述目标在当前时刻的状态更新值，就可以预测所述目标的跟踪点在下一个时刻的状态值，得到所述目标在下一个时刻的状态预测值，进行下一个周期的跟踪。此时，可以返回步骤s101，继续下一个周期的跟踪，不断的循环从而持续不断的跟踪目标。

本发明另一实施例还提供了一种目标的跟踪装置，参见图6，包括：

获取单元601，用于获取所述目标在当前时刻的状态测量值和状态预测值。

第一计算单元602，用于根据所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

匹配单元603，用于从所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，确定出匹配状态预测值；其中，所述匹配状态预测值为所述状态预测值和所述角点位置的状态预测值中，相较所述状态测量值距离最小的状态预测值。

状态更新单元604，用于依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选地，本发明的另一实施例中，第一计算单元602，包括：

位置确定单元，用于根据所述目标的尺寸，确定出所述目标的状态预测值对应的位置点与所述角点位置的位置关系。

第一计算子单元，用于根据所述位置关系和所述状态预测值，分别计算得到所述目标的角点位置的状态预测值。

可选地，本发明另一实施例中，匹配单元603，可以包括：

第二计算单元，用于计算所述状态预测值和所述状态测量值，以及所述角点位置的状态预测值和所述状态测量值的距离值。

匹配子单元，用于将所述距离值中的最小值对应的状态预测值确定为所述匹配状态预测值。

可选地，本发明另一实施例中，参见图7，状态更新单元701，包括：

第三计算单元702，用于计算得到所述匹配状态值到所述目标的状态测量的向量差值。

第四计算单元703，用于将所述状态测量值减去所述向量差值，得到等效状态测量值。

第五计算单元704，用于根据所述等效状态测量值和所述状态预测值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

可选地，本发明另一实施例中，还可以进一步包括：

判断单元，用于判断所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离是否小于预设阈值。

其中，若所述判断单元判断出所述匹配状态预测值与所述状态测量值的距离小于预设阈值，所述状态更新单元依据所述匹配状态预测值和所述状态测量值，确定所述目标在当前时刻的状态更新值。

本申请上述几个实施例公开的单元的具体工作过程，可参见对应的方法实施例内容，此处不再赘述。

专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。