【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及目标识别，特别涉及一种基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法。
技术介绍
1、激光雷达回波信号是指激光雷达发射的激光束与目标物体相互作用后返回的信号。这些信号包含了目标物体的距离、位置、形状的信息，是激光雷达感知和识别目标的重要数据。主流的激光雷达目标识别是基于生成点云数据处理的方法，即利用阵列或扫描式激光雷达获取目标的距离、强度等信息，从而实现目标的三维重建，从三维成像的角度来辨别目标的相关信息，其过程繁琐，算法复杂，使得激光雷达目标的实时性和高效性面临巨大挑战。
2、鉴于目前本领域技术人员在激光雷达目标识别等领域的难点，因此如何克服激光雷达目标识别需要繁琐的点云三维重建，满足激光雷达目标识别是目前亟待解决的技术难度。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法解决了现有技术在进行目标识别时需要依赖点云三维重建，而存在识别流程复杂的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、提供一种基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其包括步骤：
4、s1、采集待识别目标在不同距离、不同角度下的一维回波信号，并对一维回波信号进行预处理；
5、s2、采用拟合函数对预处理后的每个回波信号进行拟合，得到待识别目标的拟合参数，采用所有的拟合参数构成拟合参数向量；
6、s3、计算待识别目标的拟合参数向量与数据库中存储的所有
7、s4、读取数据库中每种金属目标与多种非金属目标在同等位姿条件下的最小欧氏距离和最小余弦距离；
8、s5、判断同一金属目标的欧氏距离和余弦距离是否均小于与其对应的最小欧氏距离和最小余弦距离，若是，则待识别目标为当前金属目标，否则待识别目标为非金属。
9、进一步地，所述最小欧氏距离和最小余弦距离的表达式分别为：
10、
11、其中，δd1(m)和δd2(m)分别为第m种金属目标与多种非金属目标的最小欧氏距离和最小余弦距离；min为第m种金属下不同k值的最小值；为第k种非金属目标在距离为d米，入射角为j°下的拟合参数向量中的第i个参数向量元素；m和k均为变量；为数据库中第m种金属目标在距离为d米，入射角为j°下的拟合参数向量中的第i个参数向量元素；n为拟合参数向量中参数向量元素的总个数。
12、进一步地，所述欧氏距离和余弦距离的表达式为：
13、
14、其中，do(m)和dc(m)分别为数据库中第m种金属目标的拟合参数向量与待识别目标的拟合参数向量之间的欧氏距离和余弦距离；为待识别目标在距离为d米，入射角为j°下的拟合参数向量中的第i个参数向量元素。
15、进一步地，所述数据库中所有金属目标的拟合参数向量均采用步骤s1和步骤s2的方法获得；
16、拟合函数在数据库构建之前根据金属的特征进行选取，其选取方法包括：
17、获取多种拟合函数：5阶多项式、6阶多项式、7阶多项式、单高斯函数、双高斯函数、三高斯函数和重尾函数；
18、采用多种拟合函数分别对金属目标的有效回波进行拟合，得到拟合参数；
19、采用残差平方和sse、决定系数r-square、均方根误差rmse对多种拟合函数的拟合效果进行评价，选取评价结果最好的函数作为最终的拟合函数。
20、进一步地，对一维回波信号进行预处理的方法包括：
21、采用平均值滤波对一维回波信号进行平滑处理，平均值滤波的表达式为：
22、
23、其中，为平滑处理后的一维回波信号；n为独立测量的次数；yl为第l次独立测量得到的一维回波信号；
24、采用阈值法去除平滑处理后的一维回波信号中的环境噪声和拖尾部分，得到有效回波波段。
25、进一步地，多项式函数的表达式为：
26、
27、其中，w＝5、6、7为对应的五阶多项式、六阶多项式、七阶多项式；aw为多项式的拟合参数；x为有效回波波段时域值；y为拟合函数值；
28、高斯函数的表达式为：
29、
30、其中m＝1、2、3为对应的单高斯函数、双高斯函数、三高斯函数；ao、bo、co均为高斯函数的拟合函数；
31、重尾函数的表达式为：
32、
33、其中，a、b均为重尾函数的拟合参数；e为自然对数。
34、进一步地，采用回波信号采集装置获取一维回波信号，所述回波信号采集装置包括激光雷达探测装置和示波器；激光雷达探测装置的发射介质发射调制光脉冲信号，光脉冲信号到达金属目标表面发生反射，激光雷达探测装置的接收介质接收反射信号，并发送给示波器；示波器在高采样率500msa/s的条件下得到一维回波信号，并发送给处理器。
35、本专利技术的有益效果为：本方案在进行目标识别时，无需进行三维点云重建就能识别特定目标，并能满足激光雷达近场探测所需的实时性和高效性。本方案利用向量的欧氏距离和余弦距离为判别依据对待识别目标回波参数向量与数据库中的参数向量进行差异性(与最小欧氏距离和最小余弦距离的比较)评估，通过对参数向量差异性的量化过程来实现对特定目标的精确识别。采用本方案的识别方法，可以高精度地实现特定目标的识别，提高了激光雷达在探测识别应用场景下的准确率。
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1.一种基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述最小欧氏距离和最小余弦距离的表达式分别为：
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述欧氏距离和余弦距离的表达式为：
4.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述数据库中所有金属目标的拟合参数向量均采用步骤S1和步骤S2的方法获得；
5.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，对一维回波信号进行预处理的方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，多项式函数的表达式为：
7.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，采用回波信号采集装置获取一维回波信号，所述回波信号采集装置包括激光雷达探测装置和示波器；激光雷达探测装置的发射介质发射调制光脉冲信号，光脉冲信号
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述最小欧氏距离和最小余弦距离的表达式分别为：
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述欧氏距离和余弦距离的表达式为：
4.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数的目标识别方法，其特征在于，所述数据库中所有金属目标的拟合参数向量均采用步骤s1和步骤s2的方法获得；
5.根据权利要求1所述的基于激光雷达回波波形拟合参数...
【专利技术属性】
技术研发人员：林雨迪，王鸿飞，卿光弼，熊召龙，杨伟，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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