用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的方法、一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的设备、一种路侧单元和一种机器可读的存储介质。

背景技术：

1、随着车联网技术的深入发展，越来越多的路侧单元具备环境感知和信息交换能力。通过布置在路端的各种传感器，可以实时捕捉交通情况并处理有价值的信息，同时它们也可以向车辆提供超视距信息，这极大地提高了交通安全性。

2、然而，对于雷达传感器的测量而言，受到目标对电磁波反射敏感度的影响以及空间分辨率的限制，目前基于雷达传感器的目标检测算法通常只能探测动态目标，而会忽略相对于路面不移动物体的雷达回波，于是静态基础设施与静止交通参与者无法被可靠区分。到目前为止，在借助路侧雷达传感器的跟踪算法运行过程中，难免会遇到跟踪目标在路口处短暂停车后再启动的情况，这时由于雷达传感器对静态物体的较差辨识能力，经常导致跟踪目标丢失和跟踪过程的被迫中断。

3、在这种背景下，期待提供一种借助路侧雷达传感器的目标检测方案，以允许更可靠地区分静态交通对象与周围环境。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的方法、一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的设备、一种路侧单元和一种机器可读的存储介质，以至少解决现有技术中的部分问题。

2、根据本发明的第一方面，提供一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1：借助路侧单元的雷达传感器扫描周围环境以获取雷达反射信号；

4、s2：基于所接收到的雷达反射信号识别所述周围环境中的动态对象；

5、s3：将雷达反射信号映射到预先建立的关于周围环境的网格地图中；以及

6、s4：根据雷达反射信号在网格地图中的映射状态随时间的变化检测由所述动态对象转变而成的静态对象。

7、本发明尤其包括以下技术构思：通过探究雷达反射信号的映射状态的时间累积效应，能够对长期固定映射和短期固定映射进行拆分，从而使得识别临时形成的静止目标成为可能。由此，通过在时间维度上分析雷达反射信号实现了感兴趣目标与环境背景的有效区分，而在此期间无须额外引入复杂度较高的分类算法，显著补偿了毫米波雷达本身较差的静态识别能力。

8、可选地，在借助雷达反射信号探测到动态对象的速度低于预设值和/或在借助雷达反射信号不再能够探测到所述动态对象的情况下，触发步骤s4中的检测过程。

9、在此，尤其实现以下技术优点：通过在动态对象的运动和可见性方面设置静态检测的触发条件，一方面可以减少不必要的计算量，另一方面可以以此作为过滤条件滤除那些不太可能出现静态对象的场景，使最终的检测结果更加精准可靠。

10、可选地，在所述方法中，

11、所述步骤s2还包括：基于在雷达传感器的多个测量周期中接收到的由所识别出的动态对象反射的雷达反射信号，对所述动态对象执行目标跟踪；

12、所述方法还包括以下步骤：根据步骤s4中的检测结果，对所述动态对象的目标跟踪结果执行不确定性分析。

13、在此，尤其实现以下技术优点：这使得能够从静态背景环境中分离出临时停止的雷达目标，因此即使雷达目标不再处于运动中，也能够不中断跟踪进程。此外，还能够根据静态对象检测结果探究跟踪中断的原因，以便更加有针对性地维护跟踪目标列表。

14、可选地，对目标跟踪结果执行不确定性分析包括：

15、在检测到由所述动态对象转变而成的静态对象的情况下，给所述静态对象分配与动态对象一致的身份标识符并且继续跟踪所述静态对象；和/或

16、在未检测到由所述动态对象转变而成的静态对象且不再能够探测到所述动态对象的情况下，

17、-将预先分配给所述动态对象的身份标识符删除并且不再跟踪所述动态对象，或者

18、-在预设时间段内保留动态对象的身份标识符并且持续地探测所述动态对象，在超出预设时间段时仍未探测到所述动态对象的情况下将身份标识符删除并且不再跟踪所述动态对象。

19、在此，尤其实现以下技术优点：这使得能够降低雷达目标跟踪过程中的身份匹配错误，由于在雷达目标变为静止状态时也能够保持对其跟踪并维护其身份信息，因此不会误将其从跟踪列表删除或重新分配身份信息。在总体上，提高了目标跟踪过程的稳定性。

20、可选地，所述步骤s4包括：

21、获取雷达反射信号在网格地图中的实时映射状态；

22、获取雷达反射信号在第一滑动时间窗内在网格地图中的第一累积映射状态，基于第一累积映射状态求取网格地图的第一背景噪声；

23、借助网格地图的第一背景噪声对实时映射状态执行过滤；

24、针对网格地图的确定区域，检查在经过滤的实时映射状态中是否存在与所述动态对象的关联映射，其中，在存在关联映射的情况下确定检测到由动态对象转变而成的静态对象。

25、在此，尤其实现以下技术优点：已经认识到，在雷达映射的时间稳定性方面，由运动状态改变临时形成的静态对象与静态环境背景之间存在明显差异，因此通过滤波操作能够实现两者之间的有效区分。此外，由于静态基础设施(例如建筑、树木)构成的静态环境背景大多位置固定，因此通过将某一时刻数据扩大到一段区间，能够有利地将雷达映射的时间累积效应考虑在内，从而更准确地提取出背景噪声。

26、可选地，在所述方法中，借助网格地图的第一背景噪声对实时映射状态执行过滤包括：针对网格地图的确定区域，将实时映射状态与第一背景噪声比较，所述确定区域是借助雷达反射信号最后一次探测到所述动态对象时所述动态对象在网格地图中的占用区域。

27、在此，尤其实现以下技术优点：通过将执行过滤的区域限定在动态对象占用区域，可以减少滤波算法中待处理的数据量，而且也能够更有针对性地执行对比过程，使检测结果更可靠。

28、可选地，检查是否存在关联映射包括：针对所述确定区域检查在实时映射状态与第一背景噪声之间的偏差是否大于阈值，其中，在确定时间段内所述偏差持续大于阈值的情况下确定存在所述关联映射。

29、在此，尤其实现以下技术优点：在不严格限定检测时机和检测场景的前提下，单帧产生的偏差结果有时不足以描述对象的静止行为，因此通过考虑连续帧的偏差能够更可靠地推定动态对象到静态对象的过渡。

30、可选地，在求取第一背景噪声期间，如果在周围环境中识别到新动态对象，则对第一背景噪声执行强制修正，其中，所述强制修正包括：将首次识别到新动态对象时所述新动对象在网格地图中的初始占用区域的第一背景噪声修改为预设值。

31、在此，尤其实现以下技术优点：由于时间窗口内包含的多个时间帧彼此之间一般不具备优先级关系，因此第一背景噪声在一定程度上反映的是网格地图在一段时间上的平均映射状态。通过这种强制修正方式，能够使特定时间帧的映射在形成背景数据时体现更高价值，从而更迅速地消化由于静态对象突然处于运动中或者静态基础设施的定期维护更新带来的背景扰动。

32、可选地，所述步骤s4还包括：

33、获取雷达反射信号在第二滑动时间窗内在网格地图中的第二累积映射状态，基于第二累积映射状态求取网格地图的第二背景噪声，所述第二滑动时间窗在时间跨度方面大于第一滑动时间窗；

34、针对网格地图的确定区域，对网格地图的第二背景噪声与第一背景噪声执行相似度分析；

35、根据相似度分析的结果对关联映射的存在性结果执行可信度检验，其中，在第一背景噪声与第二背景噪声的相似度满足预设条件的情况下确认所述关联映射的存在性结果可信。

36、在此，尤其实现以下技术优点：从映射状态提取的背景噪声并不是一成不变的，而是可能由于物体的停靠或重新运动发生变化。通过使短期背景噪声和长期背景噪声对比，可以维护背景噪声数据的稳定性，从而有效剔除影响检测结果可信度的假阳性或假阴性错误。

37、可选地，在所述方法中，

38、通过以下方式求取第一背景噪声：

39、在第一滑动时间窗内，获取网格地图内的每个网格在未被所述动态对象以及其他动态对象占用时的雷达反射点数量、密度和/或强度的统计结果，将所有网格在第一滑动时间窗内的统计结果汇总形成网格地图的第一背景噪声；和/或

40、通过以下方式求取第二背景噪声：

41、在第二滑动时间窗内，获取网格地图内的每个网格在未被所述动态对象以及其他动态对象占用时的雷达反射点数量、密度和/或强度的统计结果，将所有网格在第二滑动时间窗内的统计结果汇总形成网格地图的第二背景噪声；和/或

42、将第二滑动时间窗划分为多个子时间窗，在每个子时间窗内获取网格地图内的每个网格的雷达反射点数量、密度和/或强度的统计结果，针对每个网格，选择雷达反射点数量、密度和/或强度最小时对应的子时间窗内的统计结果作为每个网格的最终统计结果，将所有网格在第二滑动时间窗内的最终统计结果汇总形成网格地图的第二背景噪声。

43、在此，尤其实现以下技术优点：视第一滑动时间窗的时间跨度和当前场景中的交通密度而定，在计算第一背景噪声时以更高权重考虑网格地图未被占用时的映射是有利的，由此能够减少停滞交通流对第一背景噪声噪声的干扰。此外，考虑到短期背景和长期背景在执行分析时被用于不同目的，针对第一和第二背景噪声分别使用不同计算方式是有利的。第一背景噪声旨在反映实时环境背景，其受到交通密度、动态对象运动变化的影响较大，因此通过仅考虑未被动态对象占用时的映射状态能够更好地提取真实背景。第二背景噪声则旨在反映环境中的长期固定特性，这一点能够良好地通过映射状态的最低水平确定。

44、可选地，所述第一滑动时间窗以及第二滑动时间窗满足以下条件中至少一项：

45、第二滑动时间窗在实时性方面与第一滑动时间窗不同；

46、第一滑动时间窗和第二滑动时间窗在时间上至少部分重叠；

47、第一滑动时间窗和/或第二滑动时间窗的时间跨度被设定为固定的或可变的；

48、第一滑动时间窗的时间跨度与第二滑动时间窗的子时间窗的时间跨度相同；和/或

49、第二滑动时间窗的时间跨度为一周，第一滑动时间窗的时间跨度为一小时。

50、在此，尤其实现以下技术优点：由此可以根据路侧单元所在场景的交通流量、监测时间段、天气情况等不同因素灵活地调整第一和第二滑动时间窗的特性，以满足多样化的目标检测需求。

51、可选地，所述步骤s4包括：针对借助雷达反射信号最后一次探测到所述动态对象时所述动态对象在网格地图中的占用区域，基于雷达反射信号在不同时间跨度上在所述占用区域中的映射状态构造两个空间高斯分布，在期望值和方差方面对所述两个空间高斯分布进行比较，根据比较的结果检测由所述动态对象转变而成的静态对象。

52、在此，尤其实现以下技术优点：在随着时间推移累积了大量映射状态样本的情况下，通过高斯分布的统计学分析方式是有利的，因为与雷达信号的具体参数(数量/强度)的数据滤波相比，高斯分布的期望和方差可以更直观地被分析处理，也容易地执行比较。

53、可选地，在步骤s4中，在未检测到由动态对象转变而成的静态对象的情况，执行以下措施中的至少一个：

54、将网格地图中的确定网格的映射状态标注为不确定的、不标注映射状态、以较低置信度标注映射状态；以及

55、对网格地图中的基于映射状态所求取的背景噪声进行修正，将经修正的背景噪声提供用于步骤s4中的检测。

56、在此，尤其实现以下技术优点：在有些场景下，如果未检测到静态对象则表示网格地图中的映射状态或者背景噪声是有误的，因此不直接将其作为下次检测的判断依据，这有利于提升对象目标跟踪的可靠性。

57、根据本发明第二方面，提供一种用于借助路侧单元的雷达传感器实现静态对象检测的设备，所述设备用于执行本发明的第一方面所述的方法，所述设备包括：

58、获取模块，所述获取模块被配置为能够借助路侧单元的雷达传感器扫描周围环境以获取雷达反射信号；

59、识别模块，所述识别模块被配置为能够基于所接收到的雷达反射信号识别所述周围环境中的动态对象；

60、映射模块，所述映射模块被配置能够将雷达反射信号映射到预先建立的关于周围环境的网格地图中；以及

61、检测模块，所述检测模块被配置为能够根据雷达反射信号在网格地图中的映射状态随时间的变化检测由所述动态对象转变而成的静态对象。

62、根据本发明的第三方面，提供一种路侧单元，所述路侧单元包括：

63、雷达传感器，所述雷达传感器被配置为能够扫描周围环境并从周围环境中接收雷达反射信号；以及

64、根据本发明的第二方面所述的设备。

65、根据本发明的第四方面，提供一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上运行时执行根据本发明第一方面所述的方法。