用于在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和指認(rèn)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和指認(rèn)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了：找出新可能性來(lái)對(duì)車輛進(jìn)行更準(zhǔn)確的速度測(cè)量并且可靠地指認(rèn)，減少關(guān)于將速度指認(rèn)給在較大距離處的車輛的問題以及與之相關(guān)的測(cè)量的不確定性，此目的是通過以下事實(shí)實(shí)現(xiàn)的：除了在方位上測(cè)量的第一跟蹤雷達(dá)傳感器外，還以相對(duì)于第一跟蹤雷達(dá)傳感器的天線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)過限定角度的方式設(shè)置至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器，至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器具有相同類型的天線結(jié)構(gòu)但在不同的頻率下工作，從而使另外的跟蹤雷達(dá)傳感器形成用于采集至少一個(gè)信號(hào)分量以重構(gòu)這些移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的天線結(jié)構(gòu)，并且在其傳感器輸出端處提供測(cè)量數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和指認(rèn)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和指認(rèn)、特別是用于懲治超速和其他交通違章(例如闖紅燈)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]從現(xiàn)有技術(shù)中已知了通過跟蹤沿著道路方向順序記錄的多個(gè)交通場(chǎng)景來(lái)采集移動(dòng)物體的速度及其在道路的不同道路線上的二維位置，這些交通場(chǎng)景的圖像可以通過多種多樣的傳感器來(lái)產(chǎn)生，例如攝像機(jī)系統(tǒng)、激光掃描器系統(tǒng)或跟蹤雷達(dá)系統(tǒng)。
[0003]具有一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線的跟蹤雷達(dá)傳感器由于其特別高的角分辨率和比較大的物場(chǎng)，因此比其他方法更經(jīng)常地被使用。在此情況下，優(yōu)選地從周圍環(huán)境反射一種FSK(頻移鍵控)調(diào)制信號(hào)并且通過這兩個(gè)接收天線采集這些反射。物體的移動(dòng)導(dǎo)致了在發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間產(chǎn)生可測(cè)量的頻移(多普勒效應(yīng))，由此可以直接獲得物體速度。物體與這些天線之間的距離可以通過不同F(xiàn)SK頻率的相位角來(lái)計(jì)算。由于這兩個(gè)接收天線的空間偏移，因此在這些相同F(xiàn)SK頻率之間出現(xiàn)了相位偏移，從該相位偏移能夠確定該物體在由這些接收天線的天線法向且平移向量得到的平面中的角度(立體效果)。因此物體的位置可以被轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)。
[0004]然而，反復(fù)出現(xiàn)問題的是，將所測(cè)量的這些速度明確地指認(rèn)給一隊(duì)車輛中相應(yīng)的車輛，以便使得當(dāng)懲治交通違章時(shí)不能挑戰(zhàn)真實(shí)事實(shí)。
[0005]在此方面，US8294595B1披露了一種用于檢測(cè)移動(dòng)車輛的方法，其中，根據(jù)在來(lái)自一個(gè)攝像機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)視頻數(shù)據(jù)序列中是否存在多個(gè)車輛來(lái)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)車輛數(shù)目通過一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行多個(gè)速度測(cè)量，并且關(guān)于該多個(gè)車輛中的一隊(duì)車輛的速度是否超過了一個(gè)閾值來(lái)作出決定，此時(shí)在查明超速的事件中就此發(fā)布一個(gè)報(bào)告。然而在那種情況下，關(guān)于應(yīng)該明確指認(rèn)這一隊(duì)車輛中的哪個(gè)車輛超速存在檢測(cè)的不確定性。
[0006]然而，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)披露了多種用于在多車道道路地區(qū)中準(zhǔn)確獲得明確的車輛指認(rèn)的方法。舉例而言，在此應(yīng)該引用EP1990655A1，其中，借助于所測(cè)量的距離及其與相關(guān)聯(lián)的測(cè)量角度的組合，確定該車輛所使用的道路線并且由此明確地確認(rèn)該車輛。在EP2048515AI中也采用了用于確定車輛位置的相同基礎(chǔ)原理，其中，在那種情況下，為了確定闖紅燈，通過所測(cè)量的車輛速度和距離，預(yù)測(cè)在紅燈時(shí)橫跨停止線的可能性，以便在違章事件中在與該停止線相距預(yù)定距離處進(jìn)行多次證據(jù)拍攝。這些指認(rèn)方法的缺點(diǎn)在于，為了在限定的位置處找出處于特定速度的車輛所需要的高計(jì)算復(fù)雜性以及為了跟蹤每個(gè)車輛所進(jìn)行的模型計(jì)算。
[0007]此外，從EP1922562B1中已知了一種機(jī)動(dòng)車輛雷達(dá)系統(tǒng)，其中，為了確認(rèn)或排除道路障礙物或道路邊界，彼此相隔一個(gè)距離地安排了兩個(gè)具有以相互正交的空間方向而不同的方向特征的天線結(jié)構(gòu)，其中這些天線結(jié)構(gòu)在一個(gè)第三空間方向上不同，其結(jié)果是從這些信號(hào)之間的相位差來(lái)確定一個(gè)物體的方位角位置和/或水平范圍，并且從這些信號(hào)的幅度來(lái)確定一個(gè)物體的高度和/或豎直范圍。在此情況下，這兩個(gè)水平間隔開的雷達(dá)接收天線的這些不同方向特征被這些雷達(dá)軸線與主方向的相反豎直偏差所記錄，并且對(duì)在不同取向的雷達(dá)波瓣中采集的多個(gè)物體的振幅進(jìn)行評(píng)估。所得的不利地減小的方位角分辨率(僅在雷達(dá)波瓣的重疊區(qū)域中是可能的)以及在方位角測(cè)量中不可避免地增大的測(cè)量噪聲是可以容忍的，這僅是因?yàn)樵诖饲闆r下不要求相對(duì)于靜止障礙物和移動(dòng)物體的精確速度測(cè)量。
[0008]為了改善在車輛速度、距離和尺寸的測(cè)量及其明確指認(rèn)的過程中對(duì)跟蹤雷達(dá)數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)的評(píng)估的可靠性和/或準(zhǔn)確性，還采用了借助于在雷達(dá)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成視頻數(shù)據(jù)方面的數(shù)據(jù)校正的這兩個(gè)記錄系統(tǒng)的組合，例如從DE102010012811A1或從EP2284568A2中已知的。雖然這種組合簡(jiǎn)化了將雷達(dá)數(shù)據(jù)指認(rèn)給特定車輛的過程，但雷達(dá)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性由于缺少在較大距離處方位角的分辨率而仍然是不夠的，并且在較近范圍內(nèi)由于在不同車輛類別情況下的不同跟蹤點(diǎn)以及由于已知的效應(yīng)(例如偏轉(zhuǎn)光束、余弦效應(yīng)等)而仍是有誤差的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明基于以下目的，S卩，找出用于在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)車輛進(jìn)行更準(zhǔn)確的速度測(cè)量和可靠的指認(rèn)的新的可能性，其中，減少了關(guān)于將速度測(cè)量數(shù)據(jù)指認(rèn)給較大距離處的車輛的問題以及與之相關(guān)聯(lián)的測(cè)量的不確定性。本發(fā)明的延伸的一個(gè)目的是提高速度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)對(duì)于驗(yàn)證的車輛類別而言的可靠性以及降低在車輛跟蹤過程中的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性。
[0010]此目的是通過一種用多目標(biāo)記錄模塊對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和可靠指認(rèn)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)包括一個(gè)第一跟蹤雷達(dá)傳感器，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器具有一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)空間上間隔開的接收天線，這些天線形成了一個(gè)用于采集這些移動(dòng)車輛的水平距離、范圍和方位角位置的第一天線結(jié)構(gòu)，并且具有一個(gè)帶有規(guī)律序列的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器輸出量，該傳感器輸出量含有來(lái)自多個(gè)方位角位置和距離的至少一個(gè)指向該傳感器的徑向速度分量，由此，緊鄰該第一跟蹤雷達(dá)傳感器設(shè)置了至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器，該另外的跟蹤雷達(dá)傳感器具有一種天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)與該第一跟蹤雷達(dá)傳感器的由這些發(fā)射和接收天線構(gòu)成的天線結(jié)構(gòu)的類型相同，但是與之相比兩者的工作頻率不同，該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于該第一跟蹤雷達(dá)傳感器的天線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)過了一個(gè)限定的角度，從而使得該另外的跟蹤雷達(dá)傳感器形成了一個(gè)用于采集至少一個(gè)信號(hào)分量以重構(gòu)這些移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的天線結(jié)構(gòu)，并且具有一個(gè)帶有規(guī)律序列的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器輸出量，該傳感器輸出量含有來(lái)自多個(gè)仰角位置的至少一個(gè)指向該雷達(dá)傳感器的徑向速度分量，并且因此存在著用于將由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器所產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以形成三維(3D)雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中，提供了一種通過該一系列融合的3D雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)針對(duì)這些由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)方式確認(rèn)的車輛中的每一個(gè)車輛的跟蹤方法。
[0011]在第一個(gè)有利變體中，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器的以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的所述這些天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 45°的整數(shù)倍(η = 1...3)的方式進(jìn)行設(shè)置的，其結(jié)果是，該至少一個(gè)所獲得的用于重構(gòu)這些移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的信號(hào)分量具有一個(gè)豎直車輛位置相對(duì)于水平車輛位置的重構(gòu)誤差，該重構(gòu)誤差為1:1。
[0012]在第二個(gè)有利變體中，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器的以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的這些天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 30°的整數(shù)倍(η = 1...5)的方式進(jìn)行設(shè)置的，其結(jié)果是，該至少一個(gè)所獲得的用于重構(gòu)這些移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的信號(hào)分量具有一個(gè)豎直車輛位置相對(duì)于水平車輛位置的重構(gòu)誤差，該重構(gòu)誤差為1.55:1。
[0013]如果該第一跟蹤雷達(dá)傳感器的以及該一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 90°的方式進(jìn)行設(shè)置的，則產(chǎn)生了本發(fā)明的一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施例，其結(jié)果是，所獲得的信號(hào)分量可以直接用于測(cè)量這些移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置。
[0014]如果該第一跟蹤雷達(dá)傳感器以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器與一個(gè)視頻攝像機(jī)相結(jié)合，其中提供了用于將這些跟蹤雷達(dá)傳感器的水平和豎直測(cè)量數(shù)據(jù)與該視頻攝像機(jī)單元的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的裝置，則產(chǎn)生了特別的優(yōu)點(diǎn)。在最簡(jiǎn)單的情況下，該視頻攝像機(jī)單元可以是一個(gè)單獨(dú)的視頻攝像機(jī)。然而，適宜地，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器與一個(gè)立體視頻攝像機(jī)單元相結(jié)合，該立體視頻攝像機(jī)單元包括具有一個(gè)基礎(chǔ)距離(b)的兩個(gè)視頻攝像機(jī)，其中提供了用于將這些跟蹤雷達(dá)傳感器的水平和豎直測(cè)量數(shù)據(jù)與這兩個(gè)視頻攝像機(jī)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的裝置。
[0015]當(dāng)使用跟蹤雷達(dá)傳感器單元與視頻攝像機(jī)的組合時(shí)，另外證明有利的是，對(duì)于由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)方式確認(rèn)的這些車輛中的每一個(gè)車輛分配了一個(gè)用于確定車輛特征并且用于在一個(gè)視頻圖像內(nèi)進(jìn)行跟蹤的ROI窗口。在此情況下，這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離適宜地是水平設(shè)置的。然而，存在以下情況，其中沒有關(guān)于數(shù)據(jù)處理的任何缺點(diǎn)，這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)優(yōu)選地是豎直設(shè)置的。
[0016]在跟蹤雷達(dá)傳感器單元與立體視頻攝像機(jī)單元相結(jié)合的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器設(shè)置在這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)之內(nèi)，其中這些跟蹤雷達(dá)傳感器沿著這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)的一條公共軸線進(jìn)行設(shè)置。
[0017]在一個(gè)進(jìn)一步有利的實(shí)施例中，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器設(shè)置在這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)之內(nèi)，其中這些跟蹤雷達(dá)傳感器相對(duì)于這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)的一條公共軸線垂直設(shè)置。
[0018]然而，特別對(duì)于一種跟蹤雷達(dá)傳感器單元與立體視頻攝像機(jī)單元的永久安裝的組合而言，還可能適宜的是，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器設(shè)置在這兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的基礎(chǔ)距離(b)之外。在此情況下，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器與該立體攝像機(jī)單元在空間上分開設(shè)置，其中在其空間上分開安裝之后，提供了一種校準(zhǔn)以用于確定一種轉(zhuǎn)換規(guī)范。
[0019]本發(fā)明基于以下基礎(chǔ)考慮，S卩，常規(guī)的跟蹤雷達(dá)傳感器僅在一個(gè)坐標(biāo)(方位)中實(shí)現(xiàn)高分辨率的角度測(cè)量。特別不利的是:如果在與一個(gè)升高點(diǎn)(例如，一座橋)相距大距離范圍上通過該雷達(dá)測(cè)量值來(lái)測(cè)量靠近的車輛，則其中這些車輛的變化的高度也作為另外的誤差源產(chǎn)生影響。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)問題是通過以下事實(shí)解決的，即，使得一個(gè)在方位方向上具有一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)空間上間隔開的接收天線并且因此僅在這個(gè)坐標(biāo)中準(zhǔn)確測(cè)量的常規(guī)跟蹤雷達(dá)傳感器與一個(gè)類型相同而以轉(zhuǎn)過一個(gè)角度的方式設(shè)置的另外的雷達(dá)傳感器共同用于在高度坐標(biāo)(俯仰)中獲得角度分辨率。
[0020]特別有利地，這個(gè)雷達(dá)傳感器系統(tǒng)還可以與一個(gè)或多個(gè)視頻攝像機(jī)結(jié)合，以便更好地提供基于圖像的交通違章證據(jù)。對(duì)于這種情況，簡(jiǎn)化了在視頻流中初步找出并跟蹤車輛。
[0021]本發(fā)明展示了一種新的可能性，這種可能性實(shí)現(xiàn)了在多目標(biāo)記錄模塊中對(duì)車輛進(jìn)行更準(zhǔn)確的速度測(cè)量和可靠的指認(rèn)，其中，減小了關(guān)于將速度測(cè)量數(shù)據(jù)指認(rèn)給較大距離處的車輛的問題以及與之相關(guān)聯(lián)的測(cè)量的不確定性。此外，提高了速度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)對(duì)于查明的車輛類別而言的可靠性，并且可以顯著降低在視頻流中進(jìn)行車輛跟蹤過程中的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]在下文中基于示例性實(shí)施例和附圖來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中:
[0023]圖1:示出了在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的本發(fā)明的原理，示出了 a)傳感器構(gòu)型、b)水平雷達(dá)發(fā)射錐(Radarkegel)以及c)豎直雷達(dá)發(fā)射錐；
[0024]圖2:示出了在距離和速度測(cè)量過程中一個(gè)跟蹤雷達(dá)的問題情況的示意圖；在a)卡車與b)乘用車和c)帶有坡度的道路情況的比較中展示了豎直分辨率問題；
[0025]圖3:示出了這些雷達(dá)傳感器轉(zhuǎn)過不同角度φ (其中a) φ = 90°、b) φ = 45°)
時(shí)豎直雷達(dá)分辨率的示意圖，其中c)和d)包含了這些測(cè)量結(jié)果的相關(guān)聯(lián)的三角測(cè)量表示；
[0026]圖4:示出了具有以上三角測(cè)量表示的四種不同傳感器構(gòu)型:a)兩個(gè)正交的雷達(dá)傳感器、b)三個(gè)各自轉(zhuǎn)過45°的雷達(dá)傳感器、c)包括一個(gè)轉(zhuǎn)過了 45°的傳感器以及兩個(gè)相同方向的傳感器的三個(gè)雷達(dá)傳感器、以及d)四個(gè)各自相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 30°的雷達(dá)傳感器；
[0027]圖5:示出了本發(fā)明的結(jié)合有一個(gè)立體攝像機(jī)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，a)至d)展示了這些雷達(dá)傳感器相對(duì)于視頻攝像機(jī)底座以及相對(duì)于有待記錄的交通場(chǎng)景的不同取向；
[0028]圖6:示出了本發(fā)明的、包括多個(gè)雷達(dá)傳感器和多個(gè)視頻攝像機(jī)的組合系統(tǒng)的不同空間設(shè)置的兩個(gè)適宜實(shí)施例；
[0029]圖7:示出了一種有利于降低視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)中的計(jì)算復(fù)雜性的示意圖。
[0030]參考標(biāo)記
[0031]I 跟蹤雷達(dá)單元
[0032]11 (第一)跟蹤雷達(dá)傳感器
[0033]111發(fā)射天線
[0034]112接收天線
[0035]12，13，14 (另外的)跟蹤雷達(dá)傳感器
[0036]2 雷達(dá)發(fā)射錐
[0037]21 第一雷達(dá)發(fā)射錐
[0038]22 第二雷達(dá)發(fā)射錐
[0039]23 (水平的)重疊區(qū)域
[0040]24 (豎直的)重疊區(qū)域
[0041]25 雷達(dá)測(cè)量點(diǎn)
[0042]3 車輛
[0043]31 卡車
[0044]311,321 正視圖
[0045]32 乘用車
[0046]33，34; 35 車輛位置
[0047]4 道路
[0048]5 視頻攝像機(jī)單元
[0049]51，52視頻攝像機(jī)
[0050]53 (這些視頻攝像機(jī)的)基礎(chǔ)軸線
[0051]54攝像機(jī)視場(chǎng)(FOV)
[0052]55 ROI 空間
[0053]6 攝像機(jī)-雷達(dá)組合單元
[0054]b (立體視頻攝像機(jī)單元的)基礎(chǔ)寬度
[0055]d (跟蹤雷達(dá)傳感器之間的)距離
[0056]η 整數(shù)
[0057]φ 角度

【具體實(shí)施方式】
[0058]理解下文解釋的本發(fā)明的基礎(chǔ)先決條件是(由于該交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多目標(biāo)能力)所謂的車輛跟蹤。
[0059]跟蹤表示跟隨所觀察的場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)車輛的過程，從而可以讀取行駛方向、速度、位置以及任選地另外的特征，例如形狀、尺寸、車輛類別、顏色和機(jī)動(dòng)車輛牌照板。
[0060]這種跟蹤可以僅由一個(gè)傳感器或由來(lái)自不同傳感器的值的組合來(lái)完成。如果對(duì)來(lái)自不同傳感器(這些傳感器也可以是相同類型的)的這些值進(jìn)行處理，那么在此方面采用了術(shù)語(yǔ)“傳感器融合”。
[0061]用于道路交通測(cè)量系統(tǒng)的跟蹤原則上包含一個(gè)參差程序。在第一階段，該傳感器提供原始數(shù)據(jù)。一般，所述原始數(shù)據(jù)每隔一定時(shí)間(例如，100秒/次)被詢問一次并且在其圖像方面得到了道路場(chǎng)景的不完全圖片。下文中假定雷達(dá)系統(tǒng)為一個(gè)示例性傳感器。在該雷達(dá)系統(tǒng)中，在第一階段中距離、角度和速度分量值被提供作為不完全的測(cè)量參數(shù)。這些速度值包括速度的徑向分量。在此情況下，速度的徑向分量涉及在該雷達(dá)系統(tǒng)的方向上的速度分量。
[0062]所述原始數(shù)據(jù)在第一處理階段(特征生成)中被分析并且產(chǎn)生了所謂的特征矢量。這些特征矢量在較低水平上概括了該原始數(shù)據(jù)并且描述了一種可以指認(rèn)給車輛的具有高可能性的測(cè)量事件。
[0063]這個(gè)階段的目標(biāo)是過濾掉背景信息并且將該原始數(shù)據(jù)減少為一組適當(dāng)?shù)摹⒖梢栽谶M(jìn)一步的處理階段中被利用的特征矢量。
[0064]對(duì)于跟蹤雷達(dá)而言，僅從該多個(gè)測(cè)量值中提取出符合特定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(信號(hào)水平)的原始數(shù)據(jù)測(cè)量值并且將其向外轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于該質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而言，針對(duì)不同的特征會(huì)展現(xiàn)出不同的信任度。以下是實(shí)際的跟蹤方法，該方法結(jié)合了準(zhǔn)備好的特征矢量。該跟蹤方法必須實(shí)施一系列的任務(wù)，這些任務(wù)可以如下進(jìn)行細(xì)分。
[0065]1.初始化一個(gè)模型，
[0066]2.跟蹤一個(gè)模型，
[0067]3.丟棄一個(gè)模型。
[0068]該初始化和丟棄階段通常也稱為一個(gè)模型的出生和死亡。
[0069]在本發(fā)明含義內(nèi)的模型是一個(gè)車輛的計(jì)算出的軌跡，該軌跡具有來(lái)自所確定的這些特征矢量的上述速度、位置和行駛方向特性。
[0070]原則上，跟蹤可以從外部看成是一個(gè)黑匣子，特征矢量進(jìn)入該黑匣子中并且在該黑匣子中出現(xiàn)關(guān)于這些模型的信息；從初始化階段開始，在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段上觀察多個(gè)特征矢量。如果所述這些特征矢量包括恒定的信息(例如位置以規(guī)律的步長(zhǎng)發(fā)展)，則從這個(gè)跟蹤中初始化一個(gè)新模型。如果接著在另一個(gè)步驟中錄入新的特征矢量，則將這些特征矢量與現(xiàn)有模型進(jìn)行比較。為此目的，將測(cè)量矢量的距離相對(duì)于這些模型參數(shù)進(jìn)行比較。如果一個(gè)測(cè)量矢量位于一個(gè)模型附近，則更新這個(gè)模型從而將這個(gè)測(cè)量矢量考慮在內(nèi)。在跟蹤的背景下，這個(gè)過程被命名為所謂的更新階段。如果沒有特征矢量可以指認(rèn)給該模型，則該模型仍保留。然而在所有事件中，維持了對(duì)于何時(shí)可以以及何時(shí)不可以將特征矢量指認(rèn)給模型的統(tǒng)計(jì)。
[0071]在這個(gè)更新階段結(jié)束之后，這個(gè)模型事實(shí)上根據(jù)其被指認(rèn)的行駛特性在道路上前進(jìn)。這意味著預(yù)測(cè)了新位置。在該模型的預(yù)測(cè)之后，在下一個(gè)測(cè)量周期中，再次測(cè)試這些新測(cè)量矢量對(duì)現(xiàn)有模型參數(shù)的指認(rèn)。這個(gè)過程周期性地進(jìn)行。在每個(gè)預(yù)測(cè)步驟之后，進(jìn)行檢查以確定該模型是否超過了例如預(yù)定義的照相線(觸發(fā)線)。在此情況下，一個(gè)跟蹤模塊向外發(fā)送信息。例如，這個(gè)信息可以用于啟動(dòng)照相。原則上，可以在該雷達(dá)傳感器中參數(shù)化所希望那樣多的觸發(fā)線。然而，在這個(gè)數(shù)量增大時(shí)，雷達(dá)傳感器與連接至其上的一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的接口的數(shù)據(jù)負(fù)載也增大。
[0072]模型的出生是跟蹤過程中最困難的階段之一，因?yàn)楸仨氁獧z查過去所收集的這些特征矢量的空間。
[0073]同樣重要的方法是激起這些模型的死亡。在最簡(jiǎn)單的情況下，模型留下了測(cè)量空間并且于是可以從現(xiàn)有模型清單上被刪除。這個(gè)現(xiàn)有模型清單是必須的，以便同時(shí)跟蹤多個(gè)模型(多目標(biāo)能力)。如果該模型原則上仍處于測(cè)量空間內(nèi)但在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段中不能進(jìn)行特征矢量的指認(rèn)，則出現(xiàn)了更困難的情況。在此情況下，該模型也死亡，因?yàn)榭赡軙?huì)認(rèn)為統(tǒng)計(jì)上的不確定性過高。例如，如果這種跟蹤原則上假定車輛維持特定的行駛方向但被測(cè)量的車輛沒有展現(xiàn)出這種行駛行為(例如車輛右轉(zhuǎn))，則這樣的情況可能發(fā)生。在測(cè)量區(qū)域內(nèi)模型死亡方面的另一種可能性可能是由模型初始化不足或有誤差而造成的。
[0074]跟蹤的實(shí)施可以借助于傳統(tǒng)的遞歸估計(jì)濾波器(卡爾曼濾波器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而替代地，還有可能使用其他(非遞歸的)方法。然而，非遞歸的方法要求更多計(jì)算資源并且不是特別適用于特征的高度動(dòng)態(tài)變化，例如行駛方向的變化。
[0075]現(xiàn)代跟蹤方法的優(yōu)點(diǎn)是，即使采用不完全的測(cè)量數(shù)據(jù)(例如徑向速度)，也可以進(jìn)行高度準(zhǔn)確的且良好的位置估算。
[0076]在圖1的三個(gè)視圖中的一個(gè)優(yōu)選且特別清楚的變體中展示了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)造，根據(jù)圖la，該基礎(chǔ)構(gòu)造包括一個(gè)跟蹤雷達(dá)單元1，該跟蹤雷達(dá)單元除了包括常規(guī)的具有一個(gè)豎直取向的發(fā)射天線111和兩個(gè)與之平行的空間上隔開的接收天線112的第一跟蹤雷達(dá)傳感器11之外，還包括相同類型的一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器12，其中該另外的跟蹤雷達(dá)傳感器12以相對(duì)于該第一跟蹤雷達(dá)傳感器11轉(zhuǎn)動(dòng)過的方式進(jìn)行設(shè)置，從而使得其對(duì)應(yīng)的發(fā)射和接收天線121和122不是豎直地定向的、而是以轉(zhuǎn)動(dòng)過的方式、在此水平地定向的。如下文將進(jìn)一步解釋的，還可以選擇明顯小于90°的角度。
[0077]雖然該第一雷達(dá)傳感器11由于其天線結(jié)構(gòu)和其取向而僅可以執(zhí)行高分辨率的方位角測(cè)量，但該另外的雷達(dá)傳感器12僅執(zhí)行高分辨率的仰角測(cè)量。其結(jié)果是，該跟蹤雷達(dá)單元I從原來(lái)的2D雷達(dá)(僅有跟蹤雷達(dá)傳感器11)發(fā)展成2 X 2D雷達(dá)(兩個(gè)相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)過的跟蹤雷達(dá)傳感器11和12)，而這實(shí)際上提供了高度準(zhǔn)確的3D分辨率。
[0078]如在圖1b中對(duì)于方位坐標(biāo)所示的并且在圖1c中對(duì)于俯仰坐標(biāo)所示的，這個(gè)3D分辨率可用在雷達(dá)發(fā)射錐2的疊加區(qū)域內(nèi)。如果距離d(幾厘米)與所觀察的測(cè)量空間(直至幾百米)相比是小的，則跟蹤雷達(dá)傳感器11和12的空間偏移事實(shí)上對(duì)該疊加區(qū)域沒有影響。而是，重疊區(qū)域23和24主要是由雷達(dá)發(fā)射錐21和22的水平和豎直孔徑角限定的。如果這兩個(gè)角度是相同的，則雷達(dá)發(fā)射錐21和22幾乎完美重疊。該重疊區(qū)域隨著這些孔徑角之間差異的增大而減小。在具有不同尺寸的重疊區(qū)域23和24之外，在該第一雷達(dá)發(fā)射錐21的非重疊部分中準(zhǔn)確的方位角是可測(cè)量的，并且在該第二雷達(dá)發(fā)射錐22的對(duì)應(yīng)部分中準(zhǔn)確的仰角測(cè)量是可能的。
[0079]如下文中進(jìn)一步解釋的，雷達(dá)傳感器11和12還可以在任意方向上具有距離d(例如，可以豎直地上下設(shè)置或者以傾斜偏移的方式設(shè)置)。
[0080]圖2示出了該跟蹤雷達(dá)由于缺少俯仰角度分辨率而有誤差地測(cè)量距離并且因此可能不夠準(zhǔn)確地確定速度的問題情況。
[0081]圖2a的示圖中在頂部示出了雷達(dá)測(cè)量情形以及在下面示出了由此生成的一個(gè)卡車31的正面圖像，其中，由于卡車31高于道路4的高度，因此最前面的雷達(dá)測(cè)量點(diǎn)25得到了比在圖2b中示出的乘用車32的情況下針對(duì)相同雷達(dá)測(cè)量情形時(shí)更短的距離測(cè)量。這些雷達(dá)測(cè)量點(diǎn)25的不同高度借助于帶框的正視圖311和321在下面的正面圖像中變得特別清楚，這些圖像通常是從總圖像中提取出的，以用于為了車輛確認(rèn)目的的進(jìn)一步圖像處理。
[0082]圖2c示出了在車輛3于傾斜道路4上移動(dòng)的情況下的一種類似的有誤差的距離測(cè)量，該傾斜道路的結(jié)果是，由于所采集的車輛位置33、34和35的高度變化，該距離測(cè)量受到不利影響，并且速度測(cè)量的準(zhǔn)確性下降。
[0083]圖3a針對(duì)在圖1中選擇的雷達(dá)傳感器11和12的這種構(gòu)型將基礎(chǔ)測(cè)量情形示出為空間中的一個(gè)物體到雷達(dá)傳感器11和12的相應(yīng)測(cè)量平面上的投影。相關(guān)聯(lián)的圖3c展示了與一個(gè)二維三角測(cè)量方案的相同情形。這明確表明雷達(dá)傳感器11和12各自完全精確地采集了一個(gè)角度測(cè)量值，即轉(zhuǎn)過90°的雷達(dá)傳感器12的測(cè)量直接產(chǎn)生了一個(gè)高度測(cè)量值。
[0084]圖3b接著示出了雷達(dá)傳感器12通過相對(duì)于第一雷達(dá)傳感器11轉(zhuǎn)過45°而得到的一種修改后的取向。在此情況下，水平測(cè)量結(jié)果和高度測(cè)量結(jié)果均結(jié)合在了雷達(dá)傳感器12的測(cè)量值中。通過這個(gè)測(cè)量值，有可能借助于來(lái)自第一雷達(dá)傳感器11的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)該水平位置和高度。在此情況下，豎直相對(duì)于水平物體位置的重構(gòu)誤差比為l:l[sin(45° ):sin(45° )]。因此雷達(dá)傳感器12在水平測(cè)量中的可能的測(cè)量誤差在重構(gòu)過程中比在圖3a的情況下具有更大的影響。如果角度Φ (僅在圖4中描繪出)被進(jìn)一步減小，例如減小到30°或甚至到5°，則雷達(dá)傳感器12的豎直相對(duì)于水平物體位置的重構(gòu)誤差比增加到根據(jù)[sin(90°-(p): sin φ)]的一個(gè)比率。因此，在此情況下，高度測(cè)量誤差具有成間接比例的效果，即為l/(sin φ)。在此方面在圖3d示出的三角測(cè)量展示了測(cè)量確定性的損失。
[0085]圖4a_4d示出了對(duì)根據(jù)本發(fā)明的跟蹤雷達(dá)單元I的修改并且在各自情況下在上方指示了用于相應(yīng)傳感器構(gòu)型的一個(gè)三角測(cè)量方案。僅為比較，圖4a再次示出了來(lái)自圖1的實(shí)施例。
[0086]圖4b描繪了具有三個(gè)雷達(dá)傳感器11、12和13的一個(gè)雷達(dá)單元1，其中另外的雷達(dá)傳感器12是如圖4a中地轉(zhuǎn)動(dòng)過的，但又一個(gè)雷達(dá)傳感器13是相對(duì)于第一雷達(dá)傳感器11轉(zhuǎn)過了角度φ = 45°的。該另外的雷達(dá)傳感器13的豎直相對(duì)于水平物體位置的重構(gòu)誤差比為1:1。因此，雷達(dá)傳感器13的測(cè)量值有助于減少關(guān)于雷達(dá)傳感器11和12的測(cè)量值的測(cè)量噪聲。
[0087]在例如圖4c中所示的一種構(gòu)型中，雖然以φ = 0°定向的這兩個(gè)雷達(dá)傳感器11和
13僅給出了方位的2D物體坐標(biāo)，但總體上由此減小了總測(cè)量值的測(cè)量噪聲。
[0088]圖4d指示了跟蹤雷達(dá)單元I的一個(gè)有利實(shí)例，其中，除了第一雷達(dá)傳感器11之外還設(shè)置了三個(gè)另外的雷達(dá)傳感器12、13和14，并且這些雷達(dá)傳感器是以各自相對(duì)于第一雷達(dá)傳感器11轉(zhuǎn)過了 30°的整數(shù)倍的方式設(shè)置的。由于0°與90°之間的旋轉(zhuǎn)角度Φ的最大可能間距，每個(gè)單獨(dú)的雷達(dá)傳感器11至14對(duì)于在所有三個(gè)空間維度上的測(cè)量不確定性的減小作出了最佳貢獻(xiàn)。相比之下，如果就其測(cè)量確定性而言一個(gè)特定的維度旨在是優(yōu)選的話，則可以選擇旋轉(zhuǎn)角度φ的其他間距。在此方面，在圖4c的實(shí)例中，以豎直分辨率為代價(jià)，水平分辨率是優(yōu)選的。
[0089]在此實(shí)例中，這種沿著直線的設(shè)置旨在更好地闡明該系統(tǒng)性位置變化的清晰度；出于雷達(dá)發(fā)射錐2的更均一的重疊區(qū)域23、24……的原因，優(yōu)選的是矩形的緊湊設(shè)置。應(yīng)該指出的是，出于更好地展示旋轉(zhuǎn)模式的原因，如圖4b-4d中所示的多于兩個(gè)雷達(dá)傳感器的并置結(jié)構(gòu)總體上受到在面積方面上的一種二維設(shè)置的影響，如下文關(guān)于圖5所描述的。
[0090]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的跟蹤雷達(dá)單元I與視頻攝像機(jī)單元5的有利組合。不對(duì)一般性進(jìn)行限制，下文中假定優(yōu)選使用了在立體構(gòu)型中以一個(gè)基礎(chǔ)距離b設(shè)置的兩個(gè)視頻攝像機(jī)51和52。
[0091]在圖5a_5d中展示了用于實(shí)現(xiàn)視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6的不同可能性。
[0092]在第一個(gè)實(shí)施例中，圖5a展現(xiàn)了在以基礎(chǔ)距離b設(shè)置的這些視頻攝像機(jī)51與52之間的、轉(zhuǎn)過了 90°的兩個(gè)雷達(dá)傳感器11和12，所述這些雷達(dá)傳感器沿著這些視頻攝像機(jī)51和52的基礎(chǔ)軸線53按照以距離d水平地緊鄰的方式豎直居中設(shè)置(僅在圖1中標(biāo)出)。以此方式，所實(shí)現(xiàn)的不僅是非常緊湊的設(shè)置，而且還實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)發(fā)射錐21和22 (僅在圖1中描繪出)與具有這些視場(chǎng)的立體攝像機(jī)圖像(攝像機(jī)FOV-視場(chǎng))的幾乎完全重疊。
[0093]圖5b中展示的視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6實(shí)現(xiàn)了與圖5a全等的一個(gè)變體。在這種構(gòu)型中，相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 90°的這些雷達(dá)傳感器11和12是以相對(duì)于基礎(chǔ)軸線53正交的豎直緊鄰方式并且在這兩個(gè)視頻攝像機(jī)51與52之間居中設(shè)置的。
[0094]圖5c展示了視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6的一個(gè)進(jìn)一步的變體，該變體不同于以上兩個(gè)變體之處在于，視頻攝像機(jī)51和52的基礎(chǔ)軸線53是豎直設(shè)置的。這具有將該組合系統(tǒng)6附接到細(xì)長(zhǎng)桅桿上的優(yōu)點(diǎn)，并且根本不對(duì)關(guān)于該跟蹤雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合產(chǎn)生任何缺點(diǎn)。
[0095]在這種修改中，該跟蹤雷達(dá)系統(tǒng)由三個(gè)相對(duì)于彼此各自轉(zhuǎn)過了 45°的雷達(dá)傳感器11、12和13組成，類似于圖4b。在此情況下，第一雷達(dá)傳感器11和相對(duì)于其轉(zhuǎn)過了 90°的雷達(dá)傳感器12以及轉(zhuǎn)過了 45°的雷達(dá)傳感器13被設(shè)置成一個(gè)等邊三角形，該等邊三角形的形心居中地位于這兩個(gè)視頻攝像機(jī)51和52之間的基礎(chǔ)軸線53上。當(dāng)然，雷達(dá)傳感器
11、12和13的這種相同的構(gòu)型也可以應(yīng)用于視頻攝像機(jī)51和52的水平法向位置。
[0096]在圖5d中展示了對(duì)該豎直設(shè)置的立體視頻攝像機(jī)單元5的進(jìn)一步修改，其中帶有三個(gè)另外的雷達(dá)傳感器12、13和14，這些雷達(dá)傳感器是各自相對(duì)于第一雷達(dá)傳感器11以角度φ = 30°的一個(gè)不同整數(shù)倍設(shè)置的(類似于圖4d)。這四個(gè)雷達(dá)傳感器11、12、13和14
在視頻攝像機(jī)51與52之間設(shè)置成一個(gè)矩形，這個(gè)矩形(在各自情況下是關(guān)于傳感器形心)是相對(duì)于視頻攝像機(jī)51和52的基礎(chǔ)軸線53居中地且對(duì)稱地設(shè)置的。該構(gòu)型也可以在視頻攝像機(jī)51與52之間設(shè)置成一個(gè)菱形(rhombus/diamond)并且可以按相同方式同樣應(yīng)用于視頻攝像機(jī)51和52的水平法向位置。
[0097]從圖6中可以看出，視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6還可以甚至進(jìn)一步地修改。在這個(gè)圖示中再次在背景中展示了上述緊湊的構(gòu)造。
[0098]然而，還有可能將跟蹤雷達(dá)單元I與視頻攝像機(jī)單元5空間上分開地安裝，例如安裝在道路4的不同側(cè)上。只要雷達(dá)發(fā)射錐21和22以及攝像機(jī)FOV還對(duì)于這些有興趣要測(cè)量和跟蹤的較近區(qū)域具有足夠的重疊區(qū)域(類似于圖1中所示的雷達(dá)傳感器11、12的重疊區(qū)域23、24)，那就是毫無(wú)異議的。在此情況下，雷達(dá)數(shù)據(jù)與攝像機(jī)數(shù)據(jù)的所需融合必然需要另外的校準(zhǔn)以創(chuàng)建一種變換規(guī)范，但這在該固定式安裝的情況下僅出現(xiàn)一次。
[0099]下文將參照?qǐng)D7來(lái)對(duì)根據(jù)圖5a或5b的實(shí)施例中的視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)的特別優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0100]接近該測(cè)量系統(tǒng)(跟蹤雷達(dá)傳感器單元I和立體視頻攝像機(jī)單元5)的車輛在與該跟蹤雷達(dá)傳感器單元I相距大約10m的距離處接收信號(hào)，并且在給定了該信號(hào)輪廓的對(duì)應(yīng)品質(zhì)和連續(xù)性的情況下，在跟蹤算法中誕生了一種模型。由于由至少兩個(gè)雷達(dá)傳感器11和12組成的該傳感器組合使用了具有多目標(biāo)能力的多個(gè)跟蹤雷達(dá)傳感器，因此在此情況下可以同時(shí)跟蹤多個(gè)物體。
[0101]對(duì)于每個(gè)物體(車輛3)，該跟蹤算法產(chǎn)生了這些當(dāng)前值和一種預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)由隨后的、然后變?yōu)楫?dāng)前的值來(lái)進(jìn)行調(diào)整。這些值是:速度、方向、加速度、距離、在三維空間(3D空間)中相對(duì)于雷達(dá)傳感器11和12的測(cè)量軸線的角度、以及車輛高度、寬度和長(zhǎng)度。
[0102]在此情況下，車輛寬度和長(zhǎng)度是根據(jù)并未在先公開的DE102012107445中的一種方法來(lái)確定的。車輛高度是通過類似于其中描述的該方法來(lái)確定的。
[0103]由于跟蹤雷達(dá)傳感器單元I與視頻攝像機(jī)單元5之間的變換參數(shù)是已知的或者是可以彼此轉(zhuǎn)換的，因此有可能使用來(lái)自跟蹤雷達(dá)傳感器單元I在遠(yuǎn)場(chǎng)(100至50m)內(nèi)的跟蹤數(shù)據(jù)的先驗(yàn)知識(shí)來(lái)確定在近場(chǎng)(50至1m)內(nèi)、特別地在道路4(或其道路線)上方的平行六面體中處于3D空間形式的一個(gè)ROI空間55 (興趣區(qū)域)。然后唯一地針對(duì)每個(gè)被跟蹤的車輛3并且在為其限定的ROI空間55中以定界的方式來(lái)評(píng)估該視頻攝像機(jī)單元5的視頻流。
[0104]作為平行六面體的ROI空間55的高度(由于是由攝像機(jī)F0V54的順序記錄的圖像數(shù)據(jù)所構(gòu)成，因此沒有描繪成這樣)實(shí)質(zhì)上(即，考慮到在先已知的所要求的公差容許量)產(chǎn)生自在車輛方向上對(duì)雷達(dá)信號(hào)的評(píng)估，這提供了關(guān)于車輛3的真實(shí)高度的信息。該平行六面體的寬度類似地產(chǎn)生自在水平方向上對(duì)雷達(dá)信號(hào)的評(píng)估，這提供了關(guān)于車輛3的寬度的信息。
[0105]該平行六面體(R0I空間55)的長(zhǎng)度是依賴于車輛3的長(zhǎng)度來(lái)獲得的，該平行六面體的長(zhǎng)度產(chǎn)生自在水平和豎直方向上對(duì)雷達(dá)信號(hào)的評(píng)估并且可能借助了從對(duì)某些車輛類別的先驗(yàn)知識(shí)獲知的車輛寬度和車輛高度。
[0106]接近的車輛3被視頻攝像機(jī)單元5采集，但僅通過圖像處理算法對(duì)這些單獨(dú)的圖像進(jìn)行分析之后才被確認(rèn)。在此情況下，這些算法必須在整個(gè)采集的圖像區(qū)域中進(jìn)行搜索。如已知的，由于這些算法要求高的計(jì)算復(fù)雜性，其先決條件是一種非常強(qiáng)大的且昂貴的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。此外，這樣的系統(tǒng)要求的空間增大并且釋放高熱量。
[0107]通過使用新穎的跟蹤雷達(dá)傳感器單元I與視頻攝像機(jī)單元5的組合(根據(jù)圖5或圖6)，現(xiàn)在如圖7a中示意性展示的，存在對(duì)這些視頻圖像的僅特定區(qū)域進(jìn)行評(píng)估以降低計(jì)算復(fù)雜性的可能性。然而在此情況下，這些車輛3不能僅通過視頻攝像機(jī)單元5得到可靠的確認(rèn)，并且所得的速度的誤差率顯著增加。
[0108]對(duì)于一個(gè)2D雷達(dá)(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù))，盡管在理論上已經(jīng)有可能借助于對(duì)圖像節(jié)選的動(dòng)態(tài)適配來(lái)改善這一點(diǎn)，但這僅會(huì)引起微小的改進(jìn)，因?yàn)闉榱嗽谲囕v接近的情況下進(jìn)行可靠的且穩(wěn)妥的圖像分析，該圖像節(jié)選將不得不在大小、形狀和位置方面從一個(gè)圖像改變成另一個(gè)圖像。然而，在僅一個(gè)水平平面內(nèi)進(jìn)行角度分辨對(duì)于這個(gè)目的而言是不夠的。
[0109]該視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6的采集范圍是真實(shí)存在的一個(gè)3D空間。借助于兩個(gè)正交的2D雷達(dá)(一起為該跟蹤雷達(dá)傳感器單元I的3D雷達(dá))，可以對(duì)多個(gè)車輛3在其不同的位置33、34和35處進(jìn)行完全分辨并且可以借助于該跟蹤算法來(lái)完成對(duì)車輛3的移動(dòng)曲線的可靠預(yù)測(cè)。
[0110]基于在遠(yuǎn)場(chǎng)(100至50m)中進(jìn)行的雷達(dá)跟蹤過程中所確定的這些數(shù)據(jù)，可以在進(jìn)入近場(chǎng)(50至1m)之前就已經(jīng)可靠地建立該視頻攝像機(jī)單元5的處于3D空間形式的一個(gè)ROI空間55。如果將所述3D空間以依賴于時(shí)間演進(jìn)的方式投影到視頻流的單獨(dú)2D圖像上，則這為每個(gè)單獨(dú)的視頻圖像產(chǎn)生了非常具體的節(jié)選(在圖7a中描繪為快照的“一片” ROI空間55)，如果通過跟蹤圖像處理算法來(lái)對(duì)這些節(jié)選進(jìn)行分析的話，這就產(chǎn)生了具有最小復(fù)雜性的可靠結(jié)果。該ROI空間55的、界定了用于車輛3的當(dāng)前位置35的圖像數(shù)據(jù)的并且被描繪在圖7a中的這個(gè)部分通過這些虛線位置示意性地展示出了其變化，這些虛線位置也用于較早記錄的車輛3的位置33和34。在對(duì)于下方圖7b示出的跟蹤圖像記錄的展示中，這種變化通過這些一個(gè)位于另一個(gè)后的圖像節(jié)選顯然是可辨別的，這些圖像節(jié)選是以一種簡(jiǎn)化的方式通過車輛3的相關(guān)聯(lián)的選定位置33、34和35來(lái)指明的。
[0111]因此，事實(shí)上可以使得所使用的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的總性能對(duì)一個(gè)立體視頻攝像機(jī)單元5的盡可能遠(yuǎn)地位于具有高差異的區(qū)域中的這些圖像數(shù)據(jù)施加影響。然后有待處理的這些數(shù)據(jù)帶來(lái)了非常準(zhǔn)確的圖像跟蹤結(jié)果并且因此還帶來(lái)了非常準(zhǔn)確的值、特別是速度值。
[0112]在此情況下，在視頻-雷達(dá)組合系統(tǒng)6的安裝中特別重要的是，所計(jì)算出的ROI空間55是位于該跟蹤雷達(dá)傳感器單元I以及該立體視頻攝像機(jī)單元5 二者的完整采集范圍內(nèi)的。
[0113]通過根據(jù)本發(fā)明的跟蹤雷達(dá)傳感器單元I (基于通過另外的豎直角度測(cè)量對(duì)車輛移動(dòng)進(jìn)行真實(shí)的3D記錄)與借助于一個(gè)立體視頻攝像機(jī)單元5而本身已知的視頻跟蹤的這種當(dāng)前組合，實(shí)現(xiàn)了在速度測(cè)量以及將在視頻中采集的車輛數(shù)據(jù)分配給通過雷達(dá)測(cè)量的車輛數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性方面的顯著改進(jìn)，并且可以降低視頻跟蹤所需的計(jì)算復(fù)雜性。
【權(quán)利要求】
1.一種用多目標(biāo)記錄模塊對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行速度測(cè)量和指認(rèn)的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器具有一個(gè)發(fā)射天線(111)和兩個(gè)空間上間隔開的接收天線(112)，該發(fā)射天線(111)和接收天線(112)形成了一個(gè)用于采集該移動(dòng)車輛(3)的水平距離、范圍和方位角位置的第一天線結(jié)構(gòu)，并且具有一個(gè)帶有規(guī)律序列的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器輸出量，該傳感器輸出量含有來(lái)自多個(gè)方位角位置和距離的至少一個(gè)指向該雷達(dá)傳感器(11)的徑向速度分量，其特征在于， -緊鄰該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)設(shè)置有至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)，該另外的跟蹤雷達(dá)傳感器具有一個(gè)天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)與該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)的由該發(fā)射天線和接收天線(111 ;112)構(gòu)成的天線結(jié)構(gòu)的類型相同，但是與之相比兩者的工作頻率不同， -該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)的天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)的天線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)過一個(gè)限定的角度(Φ)，從而使得該另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12)形成了一個(gè)用于采集至少一個(gè)信號(hào)分量以重構(gòu)該移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的天線結(jié)構(gòu)，并且具有一個(gè)帶有規(guī)律序列的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器輸出量，該傳感器輸出量含有來(lái)自多個(gè)仰角位置的至少一個(gè)指向該雷達(dá)傳感器(12)的徑向速度分量，以及 -存在用于將由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)所產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以形成三維(3D)雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中提供了一種通過該一系列融合的3D雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)針對(duì)由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)的測(cè)量數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)方式確認(rèn)的車輛(3)中的每一個(gè)車輛的跟蹤方法。
2.如權(quán)利要求1所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)的天線結(jié)構(gòu)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)的天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 45°的整數(shù)倍(η = 1...3)的方式進(jìn)行設(shè)置的，從而使得該至少一個(gè)所獲得的用于重構(gòu)該移動(dòng)車輛的豎直距離、范圍和仰角位置的信號(hào)分量具有一個(gè)豎直車輛位置相對(duì)于一個(gè)水平車輛位置(33 ；34 ；35)的重構(gòu)誤差，該重構(gòu)誤差為1:1。
3.如權(quán)利要求1所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)的天線結(jié)構(gòu)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)的天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 30°的整數(shù)倍(η = 1...5)的方式進(jìn)行設(shè)置的，從而使得該至少一個(gè)所獲得的用于重構(gòu)該移動(dòng)車輛(3)的豎直距離、范圍和仰角位置的信號(hào)分量具有一個(gè)豎直車輛位置相對(duì)于水平車輛位置(33 ；34 ；35)的重構(gòu)誤差，該重構(gòu)誤差為1.55:1。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)的天線結(jié)構(gòu)以及該一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12)的天線結(jié)構(gòu)是以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)過了 90°的方式進(jìn)行設(shè)置的，從而使得所獲得的信號(hào)分量直接用于該移動(dòng)車輛(3)的豎直距離、范圍和仰角位置的測(cè)量。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)與一個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)相結(jié)合，其中提供了用于將該跟蹤雷達(dá)單元(I)的跟蹤雷達(dá)傳感器(11 ；12 ；13 ；14)的水平和豎直測(cè)量數(shù)據(jù)與該視頻攝像機(jī)單元(5)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的裝置。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)與一個(gè)立體視頻攝像機(jī)單元(5)相結(jié)合，該立體視頻攝像機(jī)單元包括具有一個(gè)基礎(chǔ)距離(b)的兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)，其中提供了用于將該跟蹤雷達(dá)單元(I)的跟蹤雷達(dá)傳感器(11 ；12 ；13 ；14)的水平和豎直測(cè)量數(shù)據(jù)與該視頻攝像機(jī)(51 ；52)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的裝置。
7.如權(quán)利要求5和6之一所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于由該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)的測(cè)量數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)方式確認(rèn)的該車輛(3)中的每一個(gè)車輛分配有一個(gè)用于確定車輛特征并且用于在一個(gè)視頻圖像內(nèi)進(jìn)行跟蹤的ROI窗口 (55)。
8.如權(quán)利要求6所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該兩個(gè)視頻攝像機(jī)之間的該基礎(chǔ)距離(b)是水平設(shè)置的。
9.如權(quán)利要求6所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)是豎直設(shè)置的。
10.如權(quán)利要求6所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)設(shè)置在該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)內(nèi)，其中該跟蹤雷達(dá)傳感器(11 ；12 ；13 ；14)沿著該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)的一條基礎(chǔ)軸線(53)進(jìn)行設(shè)置。
11.如權(quán)利要求6所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)設(shè)置在該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)內(nèi)，其中該跟蹤雷達(dá)傳感器(11 ；12 ；13 ；14)相對(duì)于該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)的一條基礎(chǔ)軸線(53)垂直設(shè)置。
12.如權(quán)利要求6所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器和該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器設(shè)置在該兩個(gè)視頻攝像機(jī)(51 ；52)之間的該基礎(chǔ)距離(b)之外。
13.如權(quán)利要求12所述的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該第一跟蹤雷達(dá)傳感器(11)以及該至少一個(gè)另外的跟蹤雷達(dá)傳感器(12 ；13 ；14)與該立體視頻攝像機(jī)單元(5)在空間上分開設(shè)置，其中在其空間上分開安裝之后，提供了一種校準(zhǔn)以用于確定一種轉(zhuǎn)換規(guī)范。
【文檔編號(hào)】G08G1/052GK104134354SQ201410178647
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】迪馬·普羅弗洛克 申請(qǐng)人:業(yè)納遙控設(shè)備有限公司