车载毫米波雷达多目标跟踪算法研究
发布时间：2021-04-22 12:02
随着我国经济社会的持续快速发展,汽车数量不断增加,交通安全已经成为当今社会不可忽视的问题。毫米波雷达具有信号带宽大,体积小,受外界环境影响小等优点,在高级驾驶辅助系统和无人驾驶应用中扮演着重要的角色。多目标识别与跟踪是车载毫米波雷达研制的重点与难点,其性能直接影响着整个车辆路况环境监测系统的稳定性。本文依托航天院某所科研项目,研究了毫米波雷达多目标跟踪算法的关键技术,并通过仿真和现场实验对其进行了分析和验证。首先,对毫米波雷达的工作原理进行介绍,主要讨论了雷达的工作体制分类,并重点介绍了本文所用MFSK雷达的波形设计及其测距、测速、测角原理。其次,对航迹起始和航迹数据关联这两个多目标跟踪算法的难点进行了深入研究。讨论了适合本文的环形波门,分析了几种经典的航迹起始和航迹数据关联方法,在此基础上,依据实际情况提出了本文所用的2/3与3/4比值相结合的航迹起始方法和相关波门最近邻域数据关联算法;并介绍了一些雷达数据预处理、航迹管理方法,以此来提高航迹质量和显示效果。然后,研究了雷达的目标跟踪滤波算法,并重点对卡尔曼滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法进行了相应的讨论。分别研究了两者的滤波模型、滤波过...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 毫米波雷达研究现状
1.3 多目标跟踪研究现状
1.4 论文主要研究内容及章节安排
2 毫米波雷达工作原理
2.1 毫米波雷达工作体制
2.2 MFSK雷达测距测速
2.3 MFSK雷达相位法测角
2.4 本章小结
3 毫米波雷达航迹起始与数据关联
3.1 波门
3.2 雷达返回信息预处理
3.3 雷达航迹起始
3.3.1 经典航迹起始方法
3.3.2 改进的航迹起始算法
3.4 雷达航迹数据关联
3.4.1 数据关联常用算法
3.4.2 MFSK雷达数据关联算法
3.5 雷达航迹管理
3.6 本章小结
4 毫米波雷达多目标跟踪滤波
4.1 卡尔曼滤波器（KF）
4.1.1 滤波模型
4.1.2 滤波方程
4.1.3 状态向量初始化
4.2 扩展卡尔曼滤波器（EKF）
4.2.1 滤波模型
4.2.2 滤波过程
4.2.3 滤波参数计算
4.3 KF与EKF的对比研究
4.4 本章小结
5 仿真与现场实验
5.1 仿真环境的搭建与跟踪
5.1.1 多目标跟踪算法流程
5.1.2 仿真环境多目标跟踪
5.2 实验数据的采集与跟踪
5.2.1 静态实验
5.2.2 动态实验
5.2.3 实际路况跑车实验
5.3 本章小结
6 结论与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Bayes的航迹概率数据关联算法[J]. 胡昌林,郭博. 现代雷达. 2018(05)
[2]基于霍夫变换的航迹起始方法研究[J]. 皇甫一江,王奇,丁春,姚远. 雷达与对抗. 2018(01)
[3]一种Kalman最近邻的智能汽车传感器多目标跟踪算法[J]. 黄文奎,罗峰,胡凤鉴. 机电一体化. 2017(12)
[4]车载毫米波雷达频率划分和产品现状分析[J]. 刘玉超,梅亨利,王景. 科技与创新. 2017(11)
[5]一种改进的基于随机Hough变换的航迹起始方法[J]. 高刚,张耀升,周立. 电子信息对抗技术. 2017(03)
[6]多目标跟踪中一种改进的航迹起始算法[J]. 贾岩松,许志伟. 现代计算机(专业版). 2017(09)
[7]逻辑法航迹起始算法性能研究[J]. 赵德功,夏永红,匡华星,丁春. 雷达与对抗. 2016(01)
[8]防撞雷达——汽车防碰撞系统的核心[J]. 张忍,吕光辉,孙明明. 轻型汽车技术. 2013(Z1)
[9]一种复杂环境下多目标航迹起始算法及性能研究[J]. 陈绍炜,陈招迪,魏盈盈. 西北工业大学学报. 2011(05)
[10]基于当前统计模型的机动目标自适应跟踪算法[J]. 钱华明,陈亮,满国晶,杨峻巍,张玥. 系统工程与电子技术. 2011(10)
博士论文
[1]汽车防撞毫米波FMCW雷达前端集成关键技术研究[D]. 盛怀茂.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2002
硕士论文
[1]车载毫米波雷达多目标稳定跟踪算法研究[D]. 邱枫.哈尔滨工业大学 2018
[2]毫米波汽车防撞雷达多目标探测及跟踪方法研究[D]. 韦晓波.南京理工大学 2018
[3]船用导航雷达数据处理技术研究[D]. 潘恒康.哈尔滨工业大学 2017
[4]雷达目标跟踪算法研究[D]. 陈涛.电子科技大学 2016
[5]基于DSP的汽车雷达目标跟踪算法研究[D]. 赖少发.南京理工大学 2017
[6]24GHz汽车防撞雷达天馈关键技术研究[D]. 杨战.南京理工大学 2016
[7]雷达航迹处理算法及仿真平台设计与实现[D]. 高萌.西安电子科技大学 2015
[8]雷达航迹处理算法研究[D]. 侯同章.江南大学 2015
[9]基于毫米波雷达的车辆纵向碰撞预警系统设计[D]. 柯振宇.武汉理工大学 2014
[10]机载雷达目标跟踪与应用技术研究[D]. 李宏敏.西安电子科技大学 2010
本文编号：3153740
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 毫米波雷达研究现状
1.3 多目标跟踪研究现状
1.4 论文主要研究内容及章节安排
2 毫米波雷达工作原理
2.1 毫米波雷达工作体制
2.2 MFSK雷达测距测速
2.3 MFSK雷达相位法测角
2.4 本章小结
3 毫米波雷达航迹起始与数据关联
3.1 波门
3.2 雷达返回信息预处理
3.3 雷达航迹起始
3.3.1 经典航迹起始方法
3.3.2 改进的航迹起始算法
3.4 雷达航迹数据关联
3.4.1 数据关联常用算法
3.4.2 MFSK雷达数据关联算法
3.5 雷达航迹管理
3.6 本章小结
4 毫米波雷达多目标跟踪滤波
4.1 卡尔曼滤波器（KF）
4.1.1 滤波模型
4.1.2 滤波方程
4.1.3 状态向量初始化
4.2 扩展卡尔曼滤波器（EKF）
4.2.1 滤波模型
4.2.2 滤波过程
4.2.3 滤波参数计算
4.3 KF与EKF的对比研究
4.4 本章小结
5 仿真与现场实验
5.1 仿真环境的搭建与跟踪
5.1.1 多目标跟踪算法流程
5.1.2 仿真环境多目标跟踪
5.2 实验数据的采集与跟踪
5.2.1 静态实验
5.2.2 动态实验
5.2.3 实际路况跑车实验
5.3 本章小结
6 结论与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Bayes的航迹概率数据关联算法[J]. 胡昌林,郭博. 现代雷达. 2018(05)
[2]基于霍夫变换的航迹起始方法研究[J]. 皇甫一江,王奇,丁春,姚远. 雷达与对抗. 2018(01)
[3]一种Kalman最近邻的智能汽车传感器多目标跟踪算法[J]. 黄文奎,罗峰,胡凤鉴. 机电一体化. 2017(12)
[4]车载毫米波雷达频率划分和产品现状分析[J]. 刘玉超,梅亨利,王景. 科技与创新. 2017(11)
[5]一种改进的基于随机Hough变换的航迹起始方法[J]. 高刚,张耀升,周立. 电子信息对抗技术. 2017(03)
[6]多目标跟踪中一种改进的航迹起始算法[J]. 贾岩松,许志伟. 现代计算机(专业版). 2017(09)
[7]逻辑法航迹起始算法性能研究[J]. 赵德功,夏永红,匡华星,丁春. 雷达与对抗. 2016(01)
[8]防撞雷达——汽车防碰撞系统的核心[J]. 张忍,吕光辉,孙明明. 轻型汽车技术. 2013(Z1)
[9]一种复杂环境下多目标航迹起始算法及性能研究[J]. 陈绍炜,陈招迪,魏盈盈. 西北工业大学学报. 2011(05)
[10]基于当前统计模型的机动目标自适应跟踪算法[J]. 钱华明,陈亮,满国晶,杨峻巍,张玥. 系统工程与电子技术. 2011(10)
博士论文
[1]汽车防撞毫米波FMCW雷达前端集成关键技术研究[D]. 盛怀茂.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2002
硕士论文
[1]车载毫米波雷达多目标稳定跟踪算法研究[D]. 邱枫.哈尔滨工业大学 2018
[2]毫米波汽车防撞雷达多目标探测及跟踪方法研究[D]. 韦晓波.南京理工大学 2018
[3]船用导航雷达数据处理技术研究[D]. 潘恒康.哈尔滨工业大学 2017
[4]雷达目标跟踪算法研究[D]. 陈涛.电子科技大学 2016
[5]基于DSP的汽车雷达目标跟踪算法研究[D]. 赖少发.南京理工大学 2017
[6]24GHz汽车防撞雷达天馈关键技术研究[D]. 杨战.南京理工大学 2016
[7]雷达航迹处理算法及仿真平台设计与实现[D]. 高萌.西安电子科技大学 2015
[8]雷达航迹处理算法研究[D]. 侯同章.江南大学 2015
[9]基于毫米波雷达的车辆纵向碰撞预警系统设计[D]. 柯振宇.武汉理工大学 2014
[10]机载雷达目标跟踪与应用技术研究[D]. 李宏敏.西安电子科技大学 2010
本文编号：3153740
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