一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法。使用本发明专利技术能够在无需增加任何其他设备的情况下，实时完成各雷达之间的时间同步，降低了时间同步操作的复杂性，极大地提高了时间同步的效率，适合于各种体制的多雷达数据融合应用。本发明专利技术中，雷达对同一个目标进行观测，获得各自的航迹，针对任意两个雷达的航迹，通过对两个航迹中各点迹的时间对齐，完成这两个雷达的时间同步，从而能够克服现有方法需要构造逼近函数难度大或增加导航设备成本高以及需要添加GPS时间标记的缺点，具有实时校准，且可以任意提高精度，便于推广应用等优点，能够实现隧道内多雷达的时间同步处理。

Multi radar time synchronous processing method used in tunnel

The invention discloses a method for multi radar time synchronization in a tunnel. The invention can be used without adding any other equipment, complete the real-time radar the time synchronization, reduce the complexity of time synchronization operation, greatly improving the efficiency of time synchronization, the application of multi radar data fusion system is suitable for all kinds of. In the invention, the radar observation was carried out on the same target, get their own track, track for any two radar, by the alignment time of each point in the two track, complete the two radar time synchronization, which can overcome the existing methods need to construct approximation function or increase the difficulty of navigation equipment the high cost and the need to add the GPS time stamp shortcomings, with real-time calibration, and can improve the accuracy, ease of application and other advantages, to achieve the tunnel radar time synchronization.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多雷达数据融合
，具体涉及一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法。
技术介绍
为了保证隧道内行驶车辆的安全，需要雷达对车辆进行实时监控，仅仅靠单部监控雷达进行探测获取的当前量测数据，其准确性和可靠性很难保障，难以跟踪多个车辆目标，而依靠多个雷达协同合作，获取多源探测数据，并利用多雷达信息融合技术，可以更准确、更全面地获得被测目标的状态信息。多雷达数据融合处理中，要求各部雷达的数据必须是同一时刻对同一目标的观测数据，由于各部雷达所采用的时间坐标系不同、数据率不统一且设备延迟不一致，若直接采用未经校正的数据，会造成时间上的误差，并对测距和测速数据造成严重的影响，因此在数据融合处理之前，需要对各部雷达的时钟进行时间同步，实时校正雷达情报数据的时间误差，保证后续的多雷达数据融合结果的正确性。各部雷达之间的时间基准不统一，对准时间轴的方法主要是统一时基法和插值时基法。统一时基法是利用一个最理想的公共处理时间作为所有雷达共同的时间基准，将各部雷达的时钟都同步到基准时钟上，基准时钟可以采用GPS授时，时间同步的精度和授时的方式有关，这种方法需要另加卫星导航接收设备，而隧道内导航信号接收效果无法保证，且每部雷达的输出要另加GPS时间标记，时间延迟无法确定，由于隧道车距密，车辆多，时间误差可能造成航迹关联、航迹融合的失败。插值时基法是构造一个逼近函数将各部雷达输出的观测数据对准到统一的时间轴上，这种方法需要构造逼近函数，并且寻找一个理想的航迹数据来逼近。如果逼近航迹失效或逼近函数构造不合理，将导致航迹关联、融合失效的问题。雷达时间同步过程作为多雷达数据融合的预处理，直接关系到融合数据的准确性，如果不能有效地同步各个雷达的基准时钟，将直接影响多雷达数据融合处理的效果，从而无法可靠有效地跟踪隧道内的车辆，难以保证隧道车辆行车安全。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法，无需增加任何其他设备，能够实时完成各雷达之间的时间同步，降低了时间同步操作的复杂性，极大地提高了时间同步的效率，适合于各种体制的多雷达数据融合应用。本专利技术的用于隧道内的多雷达时间同步处理方法，所述雷达对同一个目标进行观测，获得各自的航迹，针对任意两个雷达的航迹p和航迹q，通过对航迹p和航迹q中各点迹的时间对齐，完成这两个雷达的时间同步，具体包括如下步骤：步骤一，寻找航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn：在航迹p中找到与航迹q的第一个点迹Y1距离最近的点迹，取该点迹的下一个点迹作为航迹p中需要进行时间对齐的第一个点迹Xn；步骤二，选择航迹q中与第一个点迹可能对齐的候选点迹：在航迹q中选取与点迹Xn之间的距离落在设定的距离门限范围内的点迹作为与Xn可能对齐的候选点迹：如果距离门限内不存在点迹，则不对点迹Xn进行后续的对齐，选取点迹Xn的下一个点迹作为航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn，重复步骤二；如果距离门限内只存在一个点迹，则该点迹即为与点迹Xn对齐的点迹Ya′，执行步骤六；距离门限内存在多个候选点迹，则执行步骤三；步骤三，获得p中用于时间对齐的点迹：以航迹p的Xn为起点，连续选其后的b-1个点迹进行航迹拟合，得到与原航迹一一对应的b个拟合点迹，所述b个拟合点迹组成航迹p中用于时间对齐的点迹向量；其中，1≤b≤L，L为航迹p的点迹数量；步骤四：获取航迹q中用于时间对齐的点迹：针对各候选点迹，根据步骤三中航迹p中各拟合点迹的时间差，分别以各候选点迹为起点，在航迹q中依次插值求得与拟合点迹的时间差对应一致的b-1个点迹；候选点迹及其差值得到的b-1个点迹构成该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量；从而得到多组航迹q中用于时间对齐的点迹向量；步骤五：获取航迹q中与Xn对齐的点迹：针对各候选点迹，计算该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量与步骤三获得的航迹p中用于时间对齐的点迹向量中相对应的两个点迹之间的一次差的标准差；选取最小标准差对应的候选点迹作为航迹q中与航迹p的点迹Xn对齐的点迹Ya′，执行步骤六；步骤六：根据点迹Ya′与点迹Xn的时间差，完成两个雷达在点迹Xn处的时间同步；步骤七：按照步骤一至步骤六的方法，寻找航迹p中下一个需要对齐的点迹，并进行时间同步计算，直到航迹p中无需要对齐的点迹。进一步地，所述距离门限ThrR根据下式确定：其中，Rmin为航迹q中点迹与Xn的最短距离，V为目标的速度，Tq为航迹q的采样周期，表示为对齐范围内航迹q的点迹数，表示向下取整。进一步地，所述步骤二中，所述候选点迹从与Xn距离最近的点迹Yk及其前后各2N个点迹中选出；或者从航迹q的所有点迹中选出。进一步地，所述步骤三中，采用三次B样条曲线拟合法对(Xn,Xn+1,...,Xn+b-1)进行航迹拟合。进一步地，所述步骤五中，获得Ya′后，先进行判断：如果0.5Tq大于设定的同步精度，则执行步骤六，其中，Tq为航迹q的采样周期；否则，选取候选点迹前后的两个点迹，并线性插值出中间点迹，构成第一层插值向量，然后按照步骤二至步骤五的方法，从第一层插值向量里重新筛选出与航迹p的Xn对齐的点迹Ya′，如果Ya′仍然不满足同步精度要求，那么以Ya′构造新的插值向量，选取Ya′前后的两点迹，并线性插值出中间点迹形成新的插值向量，重复上述步骤，直到找到满足同步精度要求的点迹，执行步骤六。有益效果：本专利技术能够克服现有方法需要构造逼近函数难度大或增加导航设备成本高以及需要添加GPS时间标记的缺点，具有实时校准，且可以任意提高精度，便于推广应用等优点，能够实现隧道内多雷达的时间同步处理。附图说明图1为本专利技术的确立时间对齐的第一个点流程图。图2为本专利技术的候选时间对齐点获取示意图。图3为本专利技术的B样条曲线拟合的示意图。图4为本专利技术的拟合点计算示意图。图5为本专利技术的计算航迹q中用于时间对齐的点示意图。图6为本专利技术的插值向量构造示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法，通过来自多部雷达测得的同一目标的航迹，找到时间对齐的点，通过计算并校准航迹之间的时间误差，完成各个雷达的时间同步。定义：假设航迹p和航迹q分别为两部雷达测得的关于同一个目标的航迹，航迹p内有L个点迹，分别为(X1，X2，…，XL)，航迹q内有M个点迹，分别为(Y1，Y2，…，YM)。一次时间同步操作将完成航迹p和航迹q里所有点迹的时间对齐。如果遍历所有雷达的所有航迹，即可校准各个雷达之间的时间误差。步骤一：寻找航迹p中需要进行时间对齐的第一个点Xn流程如图1所示，航迹q的第一个点为Y1，遍历航迹p内的所有点迹(X1，X2，…，XL)，在航迹p中找到与Y1距离最近的点，取它的下一个点作为航迹p中需要进行时间对齐的第一个点Xn。时间同步算法的目的就是从航迹q的(Y1，Y2，…，YM)里找到与Xn对齐的点Ym。步骤二：选择航迹q中与Xn可能对齐的候选点已知航迹p需要进行时间对齐操作的点为Xn，设定距离门限ThrR，在航迹q中选取与Xn之间的距离落在门限ThrR范围内的点迹作为与Xn可能对齐的候选点，如Ya(其中a＝s,s+1,...s+t-1，共t个候选点)，后续步骤将从这些点中筛选出与Xn对齐的点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法，其特征在于，所述雷达对同一个目标进行观测，获得各自的航迹，针对任意两个雷达的航迹p和航迹q，通过对航迹p和航迹q中各点迹的时间对齐，完成这两个雷达的时间同步，具体包括如下步骤：步骤一，寻找航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn：在航迹p中找到与航迹q的第一个点迹Y1距离最近的点迹，取该点迹的下一个点迹作为航迹p中需要进行时间对齐的第一个点迹Xn；步骤二，选择航迹q中与第一个点迹可能对齐的候选点迹：在航迹q中选取与点迹Xn之间的距离落在设定的距离门限范围内的点迹作为与Xn可能对齐的候选点迹：如果距离门限内不存在点迹，则不对点迹Xn进行后续的对齐，选取点迹Xn的下一个点迹作为航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn，重复步骤二；如果距离门限内只存在一个点迹，则该点迹即为与点迹Xn对齐的点迹Ya′，执行步骤六；距离门限内存在多个候选点迹，则执行步骤三；步骤三，获得p中用于时间对齐的点迹：以航迹p的Xn为起点，连续选其后的b‑1个点迹进行航迹拟合，得到与原航迹一一对应的b个拟合点迹，所述b个拟合点迹组成航迹p中用于时间对齐的点迹向量；其中，1≤b≤L，L为航迹p的点迹数量；步骤四：获取航迹q中用于时间对齐的点迹：针对各候选点迹，根据步骤三中航迹p中各拟合点迹的时间差，分别以各候选点迹为起点，在航迹q中依次插值求得与拟合点迹的时间差对应一致的b‑1个点迹；候选点迹及其差值得到的b‑1个点迹构成该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量；从而得到多组航迹q中用于时间对齐的点迹向量；步骤五：获取航迹q中与Xn对齐的点迹：针对各候选点迹，计算该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量与步骤三获得的航迹p中用于时间对齐的点迹向量中相对应的两个点迹之间的一次差的标准差；选取最小标准差对应的候选点迹作为航迹q中与航迹p的点迹Xn对齐的点迹Ya′，执行步骤六；步骤六：根据点迹Ya′与点迹Xn的时间差，完成两个雷达在点迹Xn处的时间同步；步骤七：按照步骤一至步骤六的方法，寻找航迹p中下一个需要对齐的点迹，并进行时间同步计算，直到航迹p中无需要对齐的点迹。...

【技术特征摘要】
2016.09.30 CN 20161087340171.一种用于隧道内的多雷达时间同步处理方法，其特征在于，所述雷达对同一个目标进行观测，获得各自的航迹，针对任意两个雷达的航迹p和航迹q，通过对航迹p和航迹q中各点迹的时间对齐，完成这两个雷达的时间同步，具体包括如下步骤：步骤一，寻找航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn：在航迹p中找到与航迹q的第一个点迹Y1距离最近的点迹，取该点迹的下一个点迹作为航迹p中需要进行时间对齐的第一个点迹Xn；步骤二，选择航迹q中与第一个点迹可能对齐的候选点迹：在航迹q中选取与点迹Xn之间的距离落在设定的距离门限范围内的点迹作为与Xn可能对齐的候选点迹：如果距离门限内不存在点迹，则不对点迹Xn进行后续的对齐，选取点迹Xn的下一个点迹作为航迹p中需要对齐的第一个点迹Xn，重复步骤二；如果距离门限内只存在一个点迹，则该点迹即为与点迹Xn对齐的点迹Ya′，执行步骤六；距离门限内存在多个候选点迹，则执行步骤三；步骤三，获得p中用于时间对齐的点迹：以航迹p的Xn为起点，连续选其后的b-1个点迹进行航迹拟合，得到与原航迹一一对应的b个拟合点迹，所述b个拟合点迹组成航迹p中用于时间对齐的点迹向量；其中，1≤b≤L，L为航迹p的点迹数量；步骤四：获取航迹q中用于时间对齐的点迹：针对各候选点迹，根据步骤三中航迹p中各拟合点迹的时间差，分别以各候选点迹为起点，在航迹q中依次插值求得与拟合点迹的时间差对应一致的b-1个点迹；候选点迹及其差值得到的b-1个点迹构成该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量；从而得到多组航迹q中用于时间对齐的点迹向量；步骤五：获取航迹q中与Xn对齐的点迹：针对各候选点迹，计算该候选点迹对应的航迹q中用于时间对齐的点迹向量与步骤三获...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，杨小鹏，付悦，龙腾，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11