高速公路毫米波雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)指南（征求意見稿）

1高速公路毫米波雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)指南本指南規(guī)定了智能路側(cè)交通毫米波雷達(dá)在高速公路應(yīng)用場景中的組網(wǎng)的方法以及技術(shù)規(guī)范。本指南適用于針對高速公路場景使用的各類智能路側(cè)交通毫米波雷達(dá)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T20609-2023交通信息采集微波交通流檢測器3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。交通毫米波雷達(dá)trafficmillimeterwaveradar交通毫米波雷達(dá)是一種發(fā)射微波毫米波頻段，用于探測道路交通目標(biāo)（車輛、行人等）的雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)交通信息統(tǒng)計(jì)、交通事件檢測、交通目標(biāo)精確監(jiān)測等功能。3.2組網(wǎng)技術(shù)networkingtechnology雷達(dá)組網(wǎng)，是對多部不同頻段、不同極化方式和不同體制的雷達(dá)進(jìn)行適當(dāng)?shù)?、合理的?yōu)化布設(shè)，對網(wǎng)內(nèi)各部雷達(dá)的信息（點(diǎn)跡、航跡數(shù)據(jù)等），以網(wǎng)的形式收集和傳遞，并由中心站進(jìn)行綜合處理、控制和管理，從而形成一個(gè)統(tǒng)一的、有序的、整體的雷達(dá)系統(tǒng)。通過雷達(dá)組網(wǎng)以擴(kuò)大系統(tǒng)的時(shí)域、頻域、空域的覆蓋能力，取長補(bǔ)短，同時(shí)發(fā)揮各雷達(dá)的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)信息共享。4總體要求2交通毫米波雷達(dá)對目標(biāo)在不同維度的特征變化感知敏感，不同雷達(dá)輸出各自探測范圍內(nèi)的目標(biāo)軌跡。針對多雷達(dá)間實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷目標(biāo)接力跟蹤，提出了基于組網(wǎng)雷達(dá)的多周期多維度聯(lián)合關(guān)聯(lián)技術(shù)，可以快速實(shí)現(xiàn)探測覆蓋區(qū)目標(biāo)信息的關(guān)聯(lián)配對以及多雷達(dá)融合區(qū)域的目標(biāo)關(guān)聯(lián)，保證了關(guān)聯(lián)的正確性和計(jì)算的實(shí)時(shí)性，提高了單點(diǎn)超距雷達(dá)對目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤能力，同時(shí)保證多雷達(dá)間的目標(biāo)接力關(guān)聯(lián)跟蹤能力，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)唯一ID連續(xù)追蹤。4.1一般規(guī)定4.1.1單雷達(dá)間時(shí)鐘同步雷達(dá)宜支持網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）或精準(zhǔn)時(shí)間協(xié)議（PTP）時(shí)間同步功能，從外部時(shí)間同步系統(tǒng)獲得授時(shí)，時(shí)間同步誤差不大于10ms。4.1.2多雷達(dá)間時(shí)鐘同步當(dāng)多雷達(dá)間進(jìn)行雷達(dá)組網(wǎng)時(shí)，為了防止匹配出錯(cuò)，應(yīng)將雷達(dá)間的時(shí)鐘同步誤差控制在2秒內(nèi)。4.1.3雷達(dá)覆蓋盲區(qū)為實(shí)現(xiàn)全路段目標(biāo)ID唯一跟蹤，雷達(dá)盲區(qū)應(yīng)控制在50米以內(nèi)。4.1.4目標(biāo)ID唯一概率單雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)，目前全程ID唯一概率應(yīng)大于95%；多雷達(dá)在10公里覆蓋范圍內(nèi)，目前全程ID唯一概率應(yīng)大于90%。4.2覆蓋范圍全路段所布設(shè)的雷達(dá)包括：正裝毫米波雷達(dá)、側(cè)裝毫米波雷達(dá)和補(bǔ)盲毫米波雷達(dá)。組合布設(shè)典型情況如下：路中龍門架上由兩個(gè)毫米波雷達(dá)組成，分別為下圖中A區(qū)和B區(qū)。相鄰兩個(gè)毫米波雷達(dá)附近存在一定重疊區(qū)，重疊區(qū)大小由兩個(gè)雷達(dá)布設(shè)間距而定；側(cè)裝雷達(dá)只負(fù)責(zé)來向或去向單向車道，并與路中毫米波雷達(dá)覆蓋區(qū)域存在重疊區(qū)；補(bǔ)盲雷達(dá)與附近毫米波雷達(dá)也應(yīng)存在重疊區(qū)。34.3處理流程總體流程宜按照先融合，后濾波思想進(jìn)行處理。首先需要對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括時(shí)間配準(zhǔn)、空間配準(zhǔn)等處理；其次對重疊區(qū)進(jìn)行航跡融合；然后對融合后的航跡進(jìn)行濾波處理；最后整理數(shù)據(jù)并上報(bào)。處理流程如下：45技術(shù)要求全路段跟蹤所需要的關(guān)鍵技術(shù)有航跡預(yù)處理（包括時(shí)間配準(zhǔn)、空間配準(zhǔn)）、航跡融合、航跡濾波、模塊化處理等技術(shù)，主要技術(shù)如下。5.1航跡預(yù)處理航跡預(yù)處理應(yīng)包括時(shí)間配準(zhǔn)、空間配準(zhǔn)（東北天坐標(biāo)轉(zhuǎn)換）處理。5.1.1時(shí)間配準(zhǔn)時(shí)間配準(zhǔn)處理宜按照處理周期，以勻速直線運(yùn)動(dòng)模型，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行差值處理，令參與融合的航跡基于同一時(shí)刻，進(jìn)行X、Y、Vx、Vy信息的融合處理，其中X表示目標(biāo)位置的橫向位置，Y表示目標(biāo)位置的縱向位置，Vx表示目標(biāo)沿橫向的速度，Vy表示目標(biāo)沿縱向的速度。因航跡信息包括了位置信息X、Y和速度信息Vx、Vy，所以直接利用目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行外推即可，因幀周期較短，目標(biāo)位置、速度信息變化很小，可以將目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型近似為短時(shí)間的勻速直線運(yùn)動(dòng)。即：X2=X1+Vx1×TY2=Y1+Vy1×TVx2=Vx1其中T表示單雷達(dá)時(shí)間與基準(zhǔn)雷達(dá)時(shí)間的差值。5.1.2空間配準(zhǔn)空間配準(zhǔn)處理宜按照處理周期，對接收到的各單雷達(dá)航跡進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將各自的X、Y、Vx、Vy信息，轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下，便于后續(xù)融合處理。因?yàn)楦骼走_(dá)是以各自陣面法線為y軸，陣面平行方向?yàn)閤軸，而建立的坐標(biāo)系，輸出的航跡的參考系各不相同，不能進(jìn)行航跡融合處理，所以需要轉(zhuǎn)換到一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系下進(jìn)行處理。對于全路段融合來說，有的路段是直路，有的路段是彎路，最理想的坐標(biāo)系是東北天坐標(biāo)系。5.2航跡關(guān)聯(lián)融合5由于是在東北天坐標(biāo)下進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)，所以可采用橢圓形波門對目標(biāo)的位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。不同路段路的偏北角不同，波門需要根據(jù)不同路段進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過航跡的位置信息X、Y，速度信息Vx、Vy進(jìn)行橢圓波門關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，權(quán)值=△R/δR+△V/δV，δR為距離分辨率，δV為速度分辨率。首先生成一組所有關(guān)聯(lián)鏈表和一組最終關(guān)聯(lián)鏈表，對所有重疊區(qū)航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)配對，將所有關(guān)聯(lián)完成的航跡對兒放到所有關(guān)聯(lián)鏈表中，然后通過最優(yōu)挑選策略確定最終的關(guān)聯(lián)航跡對兒，并放入最終關(guān)聯(lián)鏈表中。最終通過航跡質(zhì)量，對所有確定的關(guān)聯(lián)航跡對兒進(jìn)行信息加權(quán)，得到該幀周期的融合航跡信息，作為后續(xù)濾波處理的輸入。5.3航跡濾波由于雷達(dá)固定，車輛是運(yùn)動(dòng)的，雷達(dá)的量測是航跡信息，包括X向距離、Y向距離、X向速度、Y向速度，輸出航跡也為這四個(gè)信息，航跡跟蹤通?？刹捎煤线m的濾波算法。該濾波需要保證每條車輛航跡在車道中平穩(wěn)地行駛，同時(shí)對車輛加減速、變道等動(dòng)作反應(yīng)靈敏，能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)出其真實(shí)狀態(tài)。5.4模塊化處理6模塊化處理應(yīng)能提高系統(tǒng)的計(jì)算能力，同時(shí)增強(qiáng)對系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力。對于大量數(shù)據(jù)進(jìn)入組網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使各個(gè)模塊并行處理，有效降低數(shù)據(jù)處理的時(shí)延，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。全路段多目標(biāo)跟蹤時(shí)，雷達(dá)數(shù)量和目標(biāo)數(shù)量均較多，串行處理的方式不能滿足實(shí)時(shí)性的需求。所以應(yīng)該采用并行處理設(shè)計(jì)，將雷達(dá)數(shù)據(jù)從空間上分開，實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊可以并行處理。將不同雷達(dá)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)區(qū)域，如下圖所示，以三組雷達(dá)為例，A表示前向毫米波雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)，B代表后向毫米波雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)。將每個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)按照順序，內(nèi)存相鄰進(jìn)行存儲(chǔ)。航跡信息預(yù)處理時(shí)，此時(shí)各雷達(dá)航跡相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)各雷達(dá)的并行處理。在航跡信息融合階段，只在相鄰雷達(dá)的A區(qū)和B區(qū)進(jìn)行融合。融合后，關(guān)聯(lián)航跡中航跡質(zhì)量高的航跡節(jié)點(diǎn)保留，并重新賦值為融合后的航跡信息，航跡質(zhì)量低的航跡則刪除。在卡爾曼濾波階段，按照單個(gè)毫米波雷達(dá)區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行并行處理，濾波關(guān)聯(lián)時(shí)只在本毫米波雷達(dá)區(qū)域和相