本发明涉及移动对象监测，具体涉及一种基于光栅阵列的移动对象轨迹增强系统及方法。
背景技术：
1、光栅阵列传感技术作为近年来不断发展的新型传感技术，由于其相比于电类传感器，具有体积小、易隐蔽、抗电磁干扰、耐高温、耐化学腐蚀、传输损耗小带宽大等优点，因而在航空航天、船舶业、安防、交通等很多领域得到了非常广泛的应用。光栅阵列传感器是在光纤的纤芯上产生空间周期性折射率或者非周期性折射率利用光纤材料的光敏特性而研制成。而且相比于传统的光纤，具有精度高、可组成阵列实现分布式传感、长距离等优点，所以光栅阵列传感技术非常适合用于交通安全领域，例如对飞机、地铁、车辆等移动对象的识别及跟踪。
2、然而在移动对象的识别和跟踪上，因移动对象所处环境会产生各种噪声，且振动信号在检测后也存在着信号噪声，从而导致移动对象的轨迹不够完整和清晰，因此，有必要对移动对象轨迹进行增强以充分获取移动对象的运动状态。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种基于光栅阵列的移动对象轨迹增强系统及方法，用以解决现有技术中移动对象轨迹因噪声导致的轨迹不清晰和完整的技术问题，利用移动对象的特性，消除光栅阵列系统中存在的噪声或环境噪声对移动对象识别的影响，更好的提取有用信号，降低噪声，对移动对象的轨迹进行连续性增强。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光栅阵列的移动对象轨迹增强系统，包括：
3、采集模块，用于基于光栅阵列采集原始振动信号；
4、滤波模块，用于对所述原始振动信号进行滤波处理以去除环境噪声信号，得到滤波信号；
5、矩阵生成模块，用于将所述滤波信号进行信号数据组合形成关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵；
6、噪声消除模块，用于将所述多维时空信号矩阵进行比对分析和局部处理以消除异常光栅噪声和伴随噪声；
7、轨迹增强模块，用于对噪声消除后的信号进行radon变换以增强移动对象的轨迹。
8、在可能的一些实施方式中，所述采集模块为光栅解调仪；所述光栅解调仪以预设采样频率采集光栅阵列检测的移动对象在预设时间段内产生的原始振动信号。
9、在可能的一些实施方式中，所述滤波模块包括降频模块、桥路滤波模块和车路滤波模块；
10、所述降频模块用于将所述原始振动信号进行降频转发，并对所述原始振动信号进行能量累加；
11、所述桥路滤波模块用于基于第一滤波方法去除在桥上行驶时产生的非有用振动信号，并保留移动对象的桥上振动轨迹信号；
12、所述车路滤波模块用于基于第二滤波方法去除在路上行驶时产生的非有用振动信号，并保留移动对象的路上振动轨迹信号。
13、在可能的一些实施方式中，所述矩阵生成模块包括信号转换模块和信号拼接模块；
14、所述信号转换模块用于将所述滤波信号进行信号转换，得到时空信号；
15、所述信号拼接模块用于采用预设时间间隔将所述时空信号进行拼接形成关于光栅点和采样时间的时空二维矩阵，并对多个通道采用相同的拼接方式，得到所述关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵。
16、在可能的一些实施方式中，所述噪声消除模块包括异常光栅噪声消除模块和伴随噪声消除模块；
17、所述异常光栅噪声消除模块用于对所述关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵进行比对分析，消除孤立噪声点，并融合所述关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵形成二维时空信号矩阵；
18、所述伴随噪声消除模块用于对所述多维时空信号矩阵进行能量累加，进行通道的局部最值处理，并衰减移动对象的伴随信号，以消除伴随噪声。
19、在可能的一些实施方式中，所述异常光栅噪声消除模块包括对比分析模块、孤立噪声消除模块以及二维时空矩阵模块；
20、所述对比分析模块用于根据振动信号在纵向空间上的传播，对比多个不同通道的光栅信号，将多个不同通道中每一个光栅信号对应的关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵进行数据组合形成关于采样时间和光栅点的数组；对数组进行排序，当数组中最大的光栅信号达到设定阈值时，将能量大小前二的光栅信号进行衰减对比，若所述能量大小前二的光栅信号小于预设的信号衰减系数，将所述能量大小前二的光栅信号对应的光栅点判定为特殊噪声点，并消除所述特殊噪声点；
21、所述孤立噪声消除模块用于根据振动信号在横向空间上的传播以及在时间上的持续振动，分别对所述关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵中对应的信号进行处理；若当前矩阵点信号达到所述设定阈值时，将与所述当前矩阵点信号相邻的四个矩阵点信号与所述当前矩阵点信号进行对比，如果所述与所述当前矩阵点信号相邻的四个矩阵点信号都小于衰减系数与当前矩阵点信号的乘积，确定所述当前矩阵点信号对应的光栅点为孤立光栅点，消除所述孤立光栅点信号；
22、所述二维时空矩阵模块用于在所述特殊噪声点和所述孤立光栅点被消除后，对所述关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵进行累加合并为融合的二维时空信号矩阵。
23、在可能的一些实施方式中，所述伴随噪声消除模块包括局值处理模块和衰减判断模块；
24、所述局值处理模块用于对所述多维时空信号矩阵进行多帧能量累加处理，并分别对每一通道的二维时空信号矩阵进行局部较大值处理，以细化移动对象轨迹；
25、所述衰减判断模块用于以预设的衰减比例判断当前移动对象光栅信号是否为因非所述移动对象产生的伴随信号，若当前移动对象光栅信号为因非所述移动对象产生的伴随信号时，将所述当前移动对象对应的伴随信号进行消除。
26、在可能的一些实施方式中，所述轨迹增强模块包括轨迹平滑增强模块；
27、所述轨迹平滑增强模块用于对融合的二维时空信号矩阵进行局部较大值处理以增强移动对象轨迹，得到一个细化且平滑的移动对象运行轨迹。
28、在可能的一些实施方式中，所述轨迹增强模块还包括轨迹连续增强模块；
29、所述轨迹连续增强模块用于对所述融合的二维时空信号矩阵采用归一化处理，结合图像形态学处理以填补移动对象运行轨迹中的部分空洞；对所述融合的二维时空信号矩阵进行radon变换处理以增强移动对象轨迹连续性。
30、另一方面，本发明还提供了一种基于光栅阵列的移动对象轨迹增强方法，包括：
31、基于光栅阵列采集原始振动信号；
32、对所述原始振动信号进行滤波处理以去除环境噪声信号，得到滤波信号；
33、将所述滤波信号进行信号数据组合形成关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵；
34、将所述多维时空信号矩阵进行比对分析和局部处理以消除异常光栅噪声和伴随噪声；
35、对噪声消除后的信号进行radon变换以增强移动对象的轨迹。
36、采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的基于光栅阵列的移动对象轨迹增强系统，该系统中的采集模块用于基于光栅阵列采集原始振动信号；滤波模块用于对原始振动信号进行滤波处理以去除环境噪声信号，得到滤波信号；矩阵生成模块用于将滤波信号进行信号数据组合形成关于光栅点和采样时间的多维时空信号矩阵；噪声消除模块用于将多维时空信号矩阵进行比对分析和局部处理以消除异常光栅噪声和伴随噪声；轨迹增强模块用于对噪声消除后的信号进行radon变换以增强移动对象的轨迹。本发明可消除移动对象轨迹中光栅阵列振动信号中的非相关噪声信号，还可以对移动对象的非行驶通道的伴随噪声进行有效消除，还能够实现移动对象轨迹的增强，使轨迹在时间与空间上的连续性更强。