基于多传感融合的目标跟踪方法研究
2021-03-22刘志强张光林邱惠敏
刘志强,张光林,邱惠敏
(1.江苏大学 汽车与交通工程学院,江苏 镇江 212013;2.公安部交通管理科学研究所,江苏 无锡 214106)
对于先进驾驶员辅助系统(ADAS)和自主驾驶来说,单一传感器越来越不能满足人们对日益复杂的交通环境的安全要求[1],因此,基于多传感器融合的车辆避撞方法研究受到越来越多的关注。常见的环境感知传感器包括毫米波雷达、摄像头和激光雷达。摄像头价格低,可用于对目标进行分类,但很容易受到环境条件的影响,并且摄像头的测距精度很差。毫米波雷达具有较高的测距精度,受环境条件影响不大,但其角度分辨率较差,容易出现虚警。激光雷达的测量精度很高,利用它可以精确地获得目标的三维信息,然而较高的成本限制了其商业应用。
由于车辆的运动状态是一个非线性系统[2],传统的融合算法如“卡尔曼滤波[3-4]”“信息矩阵算法[5]”和“加权法[6]”只能处理线性系统,在非线性系统中就不再适用。为了处理非线性系统的状态估计,国内外专家提出了一些估计算法,如“扩展信息滤波(EIF)[7]”“无迹信息滤波(UIF)[8-9]”“联合概率数据关联算法(JPDA)[10-11]”等。EIF和UIF均忽略了泰勒级数展开的高级项,使截断误差对目标的局部估计产生较大影响,JPDA的联合事件数随着检测密度的增加而迅速增加,导致计算载荷出现组合爆炸现象[12]。
基于此,采用无人驾驶数据感知环境的典型配置[13]——毫米波雷达与摄像头组合方式对目标进行数据采集,并提出了基于GNN-DS的数据融合算法。利用全局最近邻算法(GNN)对目标量测信息进行数据关联,减少关联杂波对跟踪目标的影响,利用D-S证据理论对雷达和摄像头的量测数据进行组合优化,得到更精确的目标状态信息,保证系统对车辆目标的检测精度。……
