發(fā)布時間：2020-11-20 16:25

【摘要】：前方車輛多源信息檢測技術(shù)是先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS,Advanced Driving Assistant System)和無人駕駛系統(tǒng)領(lǐng)域中的重要研究方向之一。而在目前常用的毫米波雷達(dá)與視覺信息融合方法中,由于靜態(tài)毫米波雷達(dá)出射波束角窄和傳統(tǒng)機(jī)器視覺車輛檢測處理時間長精度低,導(dǎo)致其難以準(zhǔn)確實時地動態(tài)監(jiān)視并跟蹤彎道行駛中的前方車輛目標(biāo)(以下簡稱跟蹤目標(biāo)),造成跟蹤目標(biāo)的丟失,甚至引發(fā)車輛追尾事故。因此,針對彎道行駛時毫米波雷達(dá)跟蹤目標(biāo)丟失和傳統(tǒng)機(jī)器視覺車輛檢測高耗時低精度的問題,提出了基于毫米波雷達(dá)及深度學(xué)習(xí)視覺信息融合的前方車輛檢測方法。首先,第二章針對彎道行駛時毫米波雷達(dá)跟蹤目標(biāo)丟失的問題,根據(jù)毫米波雷達(dá)測距測速原理,建立了處于不同行駛車道(直道和彎道)上跟蹤目標(biāo)的毫米波雷達(dá)檢測模型,借此分析了跟蹤目標(biāo)丟失時彎道半徑和自車行駛狀態(tài)之間的關(guān)系,從而提出了面向跟蹤目標(biāo)丟失的毫米波雷達(dá)及視覺相機(jī)信息融合方法;該方法以跟蹤目標(biāo)的毫米波雷達(dá)歷史數(shù)據(jù)信息為狀態(tài)信息,以跟蹤目標(biāo)的視覺相機(jī)圖像信息為測量信息,利用無損卡爾曼濾波(Unscented Kalman Filter,UKF)計算出跟蹤目標(biāo)的距離、速度等行駛狀態(tài)參數(shù),并以此作為下一時刻跟蹤目標(biāo)的狀態(tài)信息進(jìn)行持續(xù)跟蹤,解決彎道行駛時毫米波雷達(dá)跟蹤目標(biāo)丟失的問題。其次,第三章針對視覺相機(jī)采用傳統(tǒng)機(jī)器視覺車輛檢測方法所帶來的高耗時低精度問題,使用了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的YOLOv3深度學(xué)習(xí)算法來進(jìn)行跟蹤目標(biāo)的檢測。并為了加快算法的檢測速度,使用剪枝量化的方法對YOLOv3算法模型進(jìn)行了簡化,完成了YOLOv3-tiny算法模型的訓(xùn)練,從而在檢測時間及檢測精度上達(dá)到了實時準(zhǔn)確的跟蹤目標(biāo)檢測要求。然后,第四章綜合以上兩方面的工作,建立了毫米波雷達(dá)及視覺相機(jī)數(shù)據(jù)信息融合模型,根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系完成了毫米波雷達(dá)和視覺相機(jī)的空間坐標(biāo)統(tǒng)一,根據(jù)最小公共采樣周期完成了毫米波雷達(dá)和視覺相機(jī)的時間坐標(biāo)統(tǒng)一,從而搭建了基于毫米波雷達(dá)及深度學(xué)習(xí)視覺信息融合的前方車輛檢測系統(tǒng)(以下簡稱融合系統(tǒng));在此融合系統(tǒng)中,利用毫米波雷達(dá)生成跟蹤目標(biāo)的感興趣區(qū)域,利用YOLOv3-tiny深度學(xué)習(xí)算法完成跟蹤目標(biāo)的驗證,根據(jù)制定的融合規(guī)則算出融合后的跟蹤目標(biāo),最終利用UKF算法實現(xiàn)對跟蹤目標(biāo)的實時跟蹤。最后,第五章驗證了融合系統(tǒng)跟蹤目標(biāo)檢測方法的有效性。分別進(jìn)行了融合系統(tǒng)各部件的選型,安裝并調(diào)試標(biāo)定了由毫米波雷達(dá)及視覺相機(jī)組成的融合系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)及基于高精度GPS互定位的VBOX檢測設(shè)備分別獲取跟蹤目標(biāo)狀態(tài)信息,完成了在不同彎道曲率半徑下的跟蹤目標(biāo)檢測實驗。通過對比分析VBOX數(shù)據(jù)與融合系統(tǒng)檢測得到的跟蹤目標(biāo)數(shù)據(jù),驗證了彎道跟蹤目標(biāo)丟失算法有效解決彎道目標(biāo)丟失問題。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U463.6;TN958;TP391.41
【圖文】：

第一章 緒論2009 年 Anselm H 和 Anton K 基于 Haar-like 特征進(jìn)行車輛檢測，通過使波器計算整體圖像特征，通過一系列增強(qiáng)分類器和自適應(yīng)滑動窗口進(jìn)行前方車2013 年 Mahdi R 和 Mutsuhiro T 提出了一種基于多特征分析和融合的方法檢測，并使用了自適應(yīng)全局的分類方法進(jìn)行白天和黑夜條件下的車輛檢測[20]2016 年 Pawe F 和 Nowosielski A 等通過安裝在前擋風(fēng)玻璃的攝像機(jī)拍攝行卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對前方車輛進(jìn)行檢測和分類[21]。Feature mapsf.mapsf.maps

圖 2-5 目標(biāo)靜止時信號隨時間變化規(guī)律是毫米波頻率帶寬， f 是發(fā)射信號與反射信號混頻止目標(biāo)時，發(fā)射信號與反射信號產(chǎn)生差頻值僅由于自沿與下降沿的差頻數(shù)值都相同，且發(fā)射信號與反射信因此，對于靜止目標(biāo)而言，通過其延時時間 t 就可以：D = t × c/ 2速，而對于 FMCW 來說，延時時間 t 遠(yuǎn)小于雷達(dá)的原理可得：/ 2t fT F = 帶入式（2-4），整理即可得前方目標(biāo)距離公式：

圖 2-6 運動目標(biāo)接收信號頻率變化為動態(tài)目標(biāo)反射信號與發(fā)射信息上升沿的頻率差值，靜態(tài)信號，由于多普勒效率，動態(tài)目標(biāo)的反射信號除接收延時外，還會產(chǎn)生多普勒頻移。其頻率差之間的b df f f+= -+b df = f f于多普勒頻移而帶來的差頻頻率，由式（2-6）和式（( )/ 2d b bf f f += ( + )/ 2b bf f f + =帶入式（2-5）得動態(tài)目標(biāo)的距離計算公式為：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2891685