智慧公路毫米波雷达感知精度分析与验证

毫米波雷达是当前智慧公路中路侧感知系统的重要组成部分,在交通流运行态势感知与智能管控、车路协同与自动驾驶中广泛应用。然而,车辆与毫米波雷达之间的相对位置、相对姿态的变化会对雷达信号回波及点云分布产生影响,导致雷达对车辆的感知结果出现偏差,进而影响交通系统的管控决策。分析毫米波雷达感知精度的空间特征,对于指导毫米波雷达在智慧公路中的应用至关重要。为此,基于毫米波雷达的感知原理,综合考虑毫米波雷达信号处理与点云数据处理2个阶段中的感知误差来源,通过数值仿真与实测试验相结合的方式对目标在不同位置与姿态下毫米波雷达的感知精度特征进行分析与验证。研究表明:雷达纵向感知精度主要受到与车辆相对位置的影响,当车辆与雷达纵向距离小于30 m或大于200 m时,车辆位置感知结果会向车头或车尾方向显著偏移,相应产生的纵向感知误差通常超过0.5 m;雷达横向感知精度主要受到车辆横向位置及相对姿态的影响,当车辆横向位置偏离雷达中心光束超过5 m或车辆行驶的航向角超过40°时,车辆位置感知结果会向车身侧向偏移,相应产生的横向感知误差通常超过0.5 m。得到的影响因素分析结果,可进一步为智慧公路场景中毫米波雷达感知数据的应用与感知设备的部署提供建议。

路侧感知车辆轨迹数据质量智能评估方法

智慧公路布设了大量路侧智能传感器,可以获取全时空车辆运行轨迹数据。然而,如何实现轨迹数据质量高效便捷的评估一直是困扰行业管理部门的难题。现有评估方法大多存在量化指标维度单一、鲁棒性较差等问题。为此,提出一种通过挖掘轨迹数据多维特征以快速评估轨迹数据质量的方法。首先基于轨迹多元信息从元素特征、时序特征和空间特征3个维度设计轨迹合理性、波动性与交互异常性评估指标,并分析评估指标与轨迹数据质量水平的相关关系;在此基础上提出一种利用多元评估指标实现轨迹质量评估的自适应融合回归模型;最后,结合公开轨迹数据集和实测数据集对指标和模型的可靠性及稳定性进行测试与验证。结果表明:轨迹合理性、波动性指标与数据质量显著相关,可基于此构建指标融合模型评估轨迹质量,且引入提出的交互异常性指标可较好地提升模型评估效果。随着模型得分的降低,轨迹数据的运动与交互特征的异常程度增大,持续时间增加。提出的智能评估模型可以挖掘评估指标与轨迹质量的关系,对不同质量水平的轨迹均保持较好的评估效果且优于传统的单一维度评估指标方法,具有良好的稳定性、鲁棒性和优越性,可为车路协同环境下海量的路侧感知轨迹数据提供可靠的质量评价与监测方法。

智能网联环境下路侧感知单元数据质量在线监测框架

智慧道路中布设的路侧感知单元可以获取全域车辆运动轨迹数据,是交通流智能管控系统、车路协同自动驾驶的重要基础,如何对其数据质量进行主动监测是道路交通运营管理部门面临的重要挑战。随着智能网联车的规模化应用,车载高精度定位与环境感知众包数据为路侧感知单元数据质量监测提供了新的思路。提出了基于智能网联车众包定位与感知数据的路侧感知单元在线监测框架,主要包括轨迹匹配、时间同步和精度评估3个关键步骤。在轨迹匹配阶段提出了一种考虑周围车辆相对位置的轨迹相似度匹配算法,确定车辆在路侧感知数据集中的对应轨迹;在时间同步阶段,采用内插外推法及最小二乘原则求解系统时间偏差,实现车路系统时间对齐并同步采样时间;在精度评估阶段面向实际应用需求,设计单车绝对定位误差和多车相对定位误差2类指标,提出路侧感知单元轨迹数据精度评估方法。最后,利用PreScan仿真试验和实车试验对数据质量监测框架及方法进行测试验证。研究结果显示:设计的轨迹匹配及时间同步算法在不同交通环境、不同感知误差下均有稳定、高效的表现,提出的质量评估指标及相应计算方法可从不同维度准确地反映路侧感知单元轨迹数据的精度水平与特征,验证了评估方法的有效性和可行性;因此,提出的框架可支撑路侧感知单元健康监测和数据质量管理,推动完备可用的智能车路协同系统发展。