[发明专利]基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别在公路各个车道上沿车道延伸的纵向上布设光栅传感阵列光纤，每根光栅传感阵列光纤上包括多个光纤光栅传感器，每个光纤光栅传感器为一个传感单元，依据纵向距离和横向车道的位置信息对传感单元进行信息编码；

S2、构建路网信息矩阵，车辆在道路上持续移动时，车辆对沿线的传感单元产生刺激并产生反馈信号序列，将反馈信号序列传输至路网信息矩阵中，并对其进行二值化处理，实现车辆的检测与定位；

S3、根据车辆进入相邻传感单元的时间计算车辆运行速度；

S4、根据车辆位置和速度信息估计下一帧车辆位置信息，并与下一帧路网信息矩阵比较，进行关联处理；

S5、对同一车辆轨迹点进行拟合，生成车辆的运动轨迹；

步骤S4具体包括以下步骤：

步骤4.1：根据当前帧车辆位置和速度信息，预测每辆车下一帧所处位置，其计算过程如下：

第k帧车辆所在传感单元的位置为：C(i,j)，k为整数；

车辆在该传感单元停留的帧数为：t；

k+1帧车辆距离所在传感单元起点距离为X，具体利用车辆运行速度v和t+1计算得到X；

计算p：其中floor为不小于自变量的最小整数，l为从第q列传感单元到第q+1列传感单元的长度；

预测k+1帧车辆所在传感单元的位置为：C(i,j+p)；

步骤4.2：根据预测结果和下一帧实际路网信息矩阵对比，进行轨迹关联，其详细步骤为：

检测k+1帧中路网信息矩阵的C(i,j+p)位置上是否有车，若有，将第k帧C(i,j)位置上车辆编号传递给第k+1帧C(i,j+p)位置，若无，则按顺序依次检测相邻的八个位置，直至检测到车辆位置，然后将车辆编号传递给该位置，从而实现轨迹的关联。

2.根据权利要求1所述的基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，步骤S1中每一个传感单元的编码信息包括：所在道路信息编号、所在车道数编号、纵向排列序号，在路网上每一个传感单元编码唯一。

3.根据权利要求1所述的基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤2.1：构建路网信息矩阵A_m×n,m为横向车道分布数量，n为沿道路纵向传感单元个数，初始化A_m×n为零矩阵；

步骤2.2：路网信息矩阵接收传感单元传输的反馈信号值，并进行二值化处理，当反馈信号检测有车辆时，该值转化成1，当反馈信号检测无车辆时，该值转化成0，其二值化阈值根据实际检测需求而定；

步骤2.3：当第一列传感单元中有前一帧为0，当前帧为1的情况，视为有新车辆进入路网，随机分配四位编号，当最后一列传感单元中有前一帧为1，当前帧为0的情况，视为车辆驶出路网，将自动释放该编号。

4.根据权利要求1所述的一种基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，步骤S3中车辆运行速度的计算公式如下：

其中t_q为车辆刚好进入第q列传感单元的时间，t_q+1为车辆刚好进入第q+1列传感单元的时间，l为从第q列传感单元到第q+1列传感单元的长度。

5.根据权利要求1所述的基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，步骤S5具体包括以下步骤：

步骤5.1：根据时间序列，将每一帧不同车辆位置按照其编号加入相应的轨迹点集合；

步骤5.2：对每一个轨迹点集合分别采用三次样条插值的方法拟合轨迹，实现车辆轨迹跟踪。