[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

说明书

本发明公开了一种基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，包括以下步骤：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，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；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；根据车辆进入相邻传感单元的时间计算车辆运行速度；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；对同一车辆轨迹点进行拟合，生成车辆的运动轨迹。本发明可实时准确地对公路上全部车辆进行跟踪，且实现成本较低。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法及系统。

背景技术

在交通领域中，车辆的运行轨迹基本可以提供交通所需要的所有动态信息，因此车辆轨迹的提取是研究大部分交通问题的首要目标，目前车辆轨迹跟踪主要通过交通监控视频或者雷达实现，监控视频涉及计算机视觉领域，雷达涉及点云处理领域，两者均分为车辆检测和车辆跟踪两个步骤，车辆检测是通过各种技术手段检测车辆所处位置信息，车辆跟踪是通过前后帧车辆特征进行关联，获取车辆的运动轨迹。但无论是监控视频还是雷达其检测距离都很有限，全域覆盖的成本太高，且后期的处理也较为复杂，达成实时准确的车辆检测和跟踪的难度更大。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种基于光栅阵列传感技术的轨迹跟踪方法，能够对道路的所有车辆全时域的信息感知，包括位置、速度等，基于此提取车辆轨迹，将光栅阵列传感技术创新地应用车辆轨迹跟踪上，且具有低成本、高精度和全时域的特点。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种基于光栅阵列传感技术的车辆轨迹跟踪方法，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。

接上述技术方案，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。

接上述技术方案，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2.2：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。

接上述技术方案，步骤S3中车辆运行速度的计算公式如下：