基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法

本发明涉及交通工程，特别涉及一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、智慧交通系统致力于利用先进的传感器技术、通信技术、信息技术、控制技术等综合地集成并应用于交通建设与运营中，建立起实时、准确、高效的地面交通系统，从而更好地保障交通安全并提高交通资源的效率。在智慧公路的建设中，行人、车辆、道路与交通环境的信息协同是一项关键内容；其中，车辆轨迹的感知、探测与追踪，在智慧公路全系统、全阶段的建设中，起着基础性的作用：一方面，它可以为交通流量监测、交通密度监测、道路通行能力监测等宏观交通信息提供数据基础支持；另一方面，精细准确的车辆轨迹追踪可以为交通冲突识预警、个性化导航、交通行为分析、驾驶行为预测等微观的交通服务提供依据。

3、在目前的车辆轨迹追踪和识别技术中，基于激光雷达（laser radar，lr）的技术可以建立识别范围内的3d点云图像，清晰地分辨车辆的位置、形状与运动等信息，但其成本较高，难以实现长距离的连续车辆轨迹检测；基于分布式光纤传感（distributed acousticsensing，das）的技术可以以较低成本实现长距离的连续车辆轨迹检测，但其对于路段交叉口、合流区等车辆密度大的区域识别精确率不佳；现有技术中存在采用毫米波雷达和激光雷达相融合以进行车辆轨迹监测的方案，但是大多只针对路口车辆，无法实现大范围内的在途目标车辆的全过程追踪。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法，充分发挥了分布式光纤监测设备和激光雷达的优势，实现了大范围内的在途目标车辆轨迹的全程追踪。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法。

4、一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法，分布式光纤监测设备安装在无交叉口路段，激光雷达安装在道路交叉口，包括以下过程：

5、获取由分布式光纤监测设备和激光雷达识别到的在途目标状态数据，建立在途目标实时状态数据库，在途目标被分配识别编号；

6、在分布式光纤监测设备和激光雷达的识别交叉区域，获取由分布式光纤监测设备识别到的第一目标位置时间序列，以及由激光雷达识别到的第二目标位置时间序列；

7、经坐标系转换后，判断第一目标位置时间序列与第二目标位置时间序列的相似性，如果相似性大于设定阈值，则认为两条目标位置时间序列来自同一在途目标；

8、将此在途目标的监测数据合并后更新在途目标实时状态数据库，结合分布式光纤和激光雷达单独识别到的车辆轨迹，得到此在途目标的全程轨迹。

9、作为本发明第一方面进一步的限定，根据分布式光纤监测设备识别到的在途目标状态数据，生成的识别编号的字段包括：分布式光纤监测设备标识位、目标类型、相对位置、实时车速和绝对位置；

10、根据激光雷达识别到的在途目标状态数据，生成的识别编号的字段包括：激光雷达标识位、目标类型、相对位置、实时车速和绝对位置；

11、识别编号中的字段，包括：在分布式光纤监测标识位、在激光雷达监测标识位、目标类型、相对位置、实时车速和绝对位置。

12、作为本发明第一方面更进一步的限定，当在途目标正在被分布式光纤监测设备监测时，分布式光纤监测设备标识位的位值为当前正监测的分布式光纤监测设备的编号；否则，位值为0；

13、当在途目标正在被激光雷达监测时，激光雷达标识位的位值为当前正监测的激光雷达的编号；否则，位值为0。

14、作为本发明第一方面进一步的限定，第一目标位置时间序列的获取，包括：

15、当在途目标处在激光雷达的监测中时，以激光雷达安装位置为坐标原点，获取坐标原点的经纬度坐标，激光雷达坐标系轴与正北方向对齐，轴与正东方向对齐；

16、根据在途目标的相对位置为以及坐标原点的经纬度坐标，得到在途目标的绝对位置，根据设定时间段内的绝对位置生成第一目标位置时间序列。

17、作为本发明第一方面进一步的限定，第二目标位置时间序列的获取，包括：

18、获取光纤上个标记点的经纬度坐标分别为，以及这些标记点在这段光纤中的相对位置，以分布式光纤监测设备坐标系中的坐标表示为；

19、在某时刻，在途目标的相对位置为，若有，则该在途目标的绝对位置可以确定为；若有，则该在途目标的绝对位置由线性插值的方法确定。

20、作为本发明第一方面进一步的限定，判断第一目标位置时间序列与第二目标位置时间序列的相似性，包括：

21、根据两个时间序列中的每个数据点之间的距离或相似度，创建一个距离矩阵；

22、创建一个与距离矩阵相同大小的动态规划表格，其中每个表格元素表示从起始点到当前点的最佳对齐路径的距离；

23、从起始点开始，通过逐步更新动态规划表格中的元素，计算到达每个点时的最佳对齐路径的距离，更新的方式是选择当前点周围三个相邻点中距离最小的一个，并将其与当前点的距离相加；

24、根据动态规划表格中的最后一个元素，回溯找到最佳对齐路径，所述最佳对齐路径表示两个时间序列之间的最佳匹配方式；

25、根据最佳对齐路径上的点计算两个时间序列之间的相似度或距离，使用路径上所有点的距离之和或者平均距离作为相似度度量。

26、作为本发明第一方面进一步的限定，更新在途目标实时状态数据库，包括：

27、在途目标的唯一编号保留为激光雷达监测时的值，实时车速与绝对位置均以分布式光纤监测设备与激光雷达的监测数值的算术平均确定。

28、第二方面，本发明提供了一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪系统。

29、一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪系统，分布式光纤监测设备安装在无交叉口路段，激光雷达安装在道路交叉口，包括：

30、轨迹数据获取模块，被配置为：获取由分布式光纤监测设备和激光雷达识别到的在途目标状态数据，建立在途目标实时状态数据库，在途目标被分配识别编号；

31、时间序列生成模块，被配置为：在分布式光纤监测设备和激光雷达的识别交叉区域，获取由分布式光纤监测设备识别到的第一目标位置时间序列，以及由激光雷达识别到的第二目标位置时间序列；

32、相似性判断模块，被配置为：经坐标系转换后，判断第一目标位置时间序列与第二目标位置时间序列的相似性，如果相似性大于设定阈值，则认为两条目标位置时间序列来自同一在途目标；

33、全程轨迹生成模块，被配置为：将此在途目标的监测数据合并后更新在途目标实时状态数据库，结合分布式光纤和激光雷达单独识别到的车辆轨迹，得到此在途目标的全程轨迹。

34、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法中的步骤。

35、第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法中的步骤。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、本发明创新性的提出了一种基于分布式光纤与激光雷达的车辆轨迹全程追踪方法，在无交叉口路段与交叉口交替出现的道路中，将分布式光纤监测设备安装在距离较长而无车辆交汇的无交叉口路段，将激光雷达安装在车辆交汇情况复杂但需监测范围有限的道路交叉口，充分发挥了分布式光纤监测设备和激光雷达的优势，实现了大范围内的在途目标车辆轨迹的全程追踪。

38、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。