CN106199603B - 一种车载防撞预警装置及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载防撞预警装置及其校准方法，一种车载防撞预警装置，包括：安装盒，设于安装盒内的雷达板，所述车载防撞预警装置还包括：摄像头，及控制装置；所述摄像头与安装盒转动连接；所述雷达板、摄像头与控制装置电连接。本发明通过安装于安装盒上的摄像头探测目标车辆与行驶方向的夹角，然后通过摄像头精确探测的角度值校准雷达板测量角度的目的。本发明设计合理，适应性强，可大力推广应用于市场中。

Description

一种车载防撞预警装置及其校准方法

技术领域

本发明涉及一种高级辅助驾驶装置及其校准方法，尤其涉及一种车载防撞预警装置及其校准方法。

背景技术

目前，汽车多使用车载毫米波雷达，其传输距离远，在传输窗口内大气衰减和损耗低，穿透性强；很好的弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器，在车载应用中所不具备的使用场景。雷达测量角度由两接收天线的距离d及实际测量到的相差决定。而d由加工误差决定，同时天线方向图的偏移也会造成实际的间距与设计间距d有一定的偏差；测量到的相差由雷达混频器的本身特性决定，器件之间存在一定的偏差，从而导致了雷达相位测量存在误差；另外，车载防撞预警装置安装时也会存在不可避免的安装偏差，造成相位测量结果出现偏差。因此，为了保证车载毫米波雷达的相位检测的准确性，必须对车载防撞预警装置进行校准。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种车载防撞预警装置及其校准方法，通过摄像头来校准雷达板的相位测量结果。

本发明的技术方案是：

一种车载防撞预警装置，包括：安装盒，设于安装盒内的雷达板，所述车载防撞预警装置还包括：摄像头，及控制装置；所述摄像头与安装盒转动连接；所述雷达板、摄像头与控制装置电连接。

其进一步技术方案为：所述车载防撞预警装置还包括位于雷达板下方的屏蔽结构；所述摄像头设于安装盒内且位于屏蔽结构的下方。

其进一步技术方案为：所述安装盒的前端设有一安装位；所述安装位设于雷达板的探测区域之外。

其进一步技术方案为：所述车载防撞预警装置还包括与摄像头固定连接的转轴；所述安装盒设有用于安装转轴的安装孔。

其进一步技术方案为：所述车载防撞预警装置还包括固定于安装盒的卡接板；所述转轴的外周设有若干卡接槽；所述卡接板的端部设有与卡接槽相卡紧的卡接部。

其进一步技术方案为：所述雷达板设有两个间隔的接收端。

一种车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，包括以下：

A.设定相位修正参数初值ω0＝0.00度；

B.摄像头探测前方目标车辆与行驶方向的夹角θn，进入F；

C.雷达板测量两个接收端的相位差δ，进入D；

D.修正相位差δn＝ωn+δ，进入E；

E.计算前方目标车辆与雷达板法线方向的夹角βn＝arcsin{(δn·λ)/(2π·d)}，所述λ为雷达板发射雷达波的波长，所述d为雷达板两个接收端子之间的距离，进入F；

F.比较θn-βn的值Δσn；

G.若Δσn≥0.05度，则同时返回步骤B、C，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω；

H.若Δσn≤-0.05度，则同时返回步骤B、C，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω，Δω取负值；

I.若-0.05<Δσn<+0.05度，结束。

其进一步技术方案为：所述B包括：

B1.摄像头探测并判断路面转弯直径大于1000m；

B2.摄像头探测自身车辆行驶方向左右偏差15度内，20米～50米内有且只有一个目标车辆；

B3.通过影像算法计算目标车辆与行驶方向的角度θ。

其进一步技术方案为：所述C之前还包括：C1.通过雷达板探测自身车辆行驶速度大于30km/h；所述G、H步骤完成后，返回至C1。

其进一步技术方案为：所述Δω＝0.01度。

本发明与现有技术相比的技术效果是：一种车载防撞预警装置，通过安装于安装盒上的摄像头探测目标车辆与行驶方向的夹角，然后通过摄像头精确探测的角度值校准雷达板测量角度的目的。

进一步，雷达板的下方设置有屏蔽装置，通过屏蔽装置减少雷达波与车内仪器之间的相互干扰，而摄像头设置在屏蔽装置的下方，摄像头与雷达板之间探测互不影响。

进一步，雷达板设置有一转轴，通过转动转轴来调节雷达板的角度，并通过卡接板来卡紧转轴，从而保证雷达板的位置固定。

进一步，摄像头的尾部设置有一转轴，通过转动转轴来调节摄像头的角度，并通过卡接板来卡紧转轴，从而保证摄像头的位置固定。

一种车载防撞预警装置的校准方法，结合上述的车载防撞预警装置，摄像头测量目标车辆与行驶方向的夹角，同时，雷达板测量目标车辆与雷达板法线方向的夹角，通过比较两者夹角的差值，并校准雷达板两个接收端子之间的相位差值，从而保证雷达板能精确测量角度的目的。并且，校准的次数可以循环多次，直到雷达板测量的角度与摄像头的测量角度在允许的误差之内。

进一步，校准时，雷达板的相位角增加采用渐进寻找的方式，每次增加一个固定的角度，最终达到校准的目的。

进一步，校准时，通过修正两个接收端的测量相位差，可统一修正雷达板设计偏差、器件特性偏差、及整个防撞预警装置的安装偏差。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种车载防撞预警装置具体实施例的立体视图。

图2为图1实施例的分解视图。

图3为本发明一种车载防撞预警装置第二实施例的截面视图。

图4为一种车载防撞预警装置的校准方法的流程图。

附图标记

10车载防撞预警装置 1安装盒

11安装位 12安装孔

13斜面 14吸附结构

15角度调节装置 16凸起

2雷达板 3屏蔽结构

4摄像头 41球状部

5转轴 51卡接槽

6卡接板 61卡接部

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合示意图对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1、2所示，一种车载防撞预警装置10，包括：安装盒1、设于安装盒1内的雷达板2、位于雷达板2下方的屏蔽结构3、摄像头4、及控制装置(图中未示出)。雷达板2、摄像头4与安装盒1转动连接，雷达板2、摄像头4与控制装置(图中未示出)电连接。

安装盒1的前端设有一安装位11，安装位11设于雷达板2的探测区域之外。安装位11为设置在安装盒1前端的安装槽，摄像头4设置在安装盒1内，其尾部转动连接于安装盒1，其可以在安装槽内转动，本实施例中摄像头4设置在屏蔽结构3的下方。

车载防撞预警装置10还包括与摄像头4固定连接的转轴5，安装盒1设有用于安装转轴5的安装孔12。车载防撞预警装置10还包括固定于安装盒1的卡接板6，转轴5的外周设有若干卡接槽51，卡接板6的端部设有与卡接槽51相卡紧的卡接部61，既可以通过手动拨动摄像头4转动，也可以转动转轴5来调节摄像头4的角度。

雷达板2设有两个间隔的接收端(图中未示出)，通过两个接收端接收反射回来的雷达波，如果前方目标车辆与雷达板2法向方向有夹角，则两个接收端的信号会产生一个相位差，可以利用相位差计算出目标车辆与雷达板2法向方向的夹角。

安装盒1设有位于前侧的斜面13，位于斜面13前侧且用于与汽车前挡风玻璃固定连接的吸附结构14，用于调节雷达板2角度的角度调节装置15，可以通过角度调节装置调节雷达板2的角度，以便于雷达板2的探测方向为水平。

吸附结构14为吸盘或双面胶或双面贴，安装盒1的斜面13与汽车玻璃配合，通过吸附结构14与汽车前挡风玻璃固定连接。

屏蔽结构3位于左右两侧、后侧及底侧，其包括电磁波屏蔽层和吸波层(图中未示出)，电磁波屏蔽层为设置在电磁波屏蔽层上、下侧的一层吸波层。屏蔽结构3与安装盒1固定连接，其延伸至安装盒1的最前端。安装盒1固定后，屏蔽结构3贴近于汽车前挡风玻璃，外界的电磁波无法从左右两侧、后侧及底侧干扰雷达板2，雷达板2只能从前侧发射及接收电磁波，通过电磁波屏蔽层排除外界的干扰信号，吸波材料或吸波层也可减少前挡风玻璃反射雷达的电磁波干扰，提高了抗干扰能力，同时也保证了最终数据的精确性。并且，雷达板2所产生的电磁波也不会对车内的设备产生干扰。

如图3所示，摄像头4的尾部设置有一球状部41，安装盒1内设置有一凸起16，凸起16设有用于收容球状部41的球形腔体(图中未标示)，球状部41转动连接于凸起16。

于其他实施例中，车载防撞预警装置还包括一转动连接于安装盒的调节杆，以及一卡接件，摄像头的尾部及调节杆的外周设有相互啮合的齿形结构，调节杆的外周还设有若干卡接孔，卡接件的端部设有与卡接孔相卡紧的卡接端。

于其他实施例中，摄像头的尾部设置有一球状部，安装盒内设置有一凸起，凸起设有用于收容球状部的球形腔体，球状部转动连接于球状部。

如图4所示，一种车载防撞预警装置的校准方法，包括以下：

A.设定相位修正参数初值ω0＝0.00度；

B.摄像头探测前方目标车辆与行驶方向的夹角θn，进入F；其中，B包括：

B1.摄像头探测并判断路面转弯直径大于1000m；

B2.摄像头探测自身车辆行驶方向左右偏差15度内，20米～50米内有且只有一个目标车辆；步骤A1、A2选定目标车辆是便于后面校正时，摄像头可以持续选用同一个参考目标；

B3.通过影像算法计算目标车辆与行驶方向的角度θ；

C1.通过雷达板探测自身车辆行驶速度大于30km/h；

C.雷达板测量两个接收端的相位差δ，进入D；

D.修正相位差δn＝ωn+δ，进入E；

E.计算前方目标车辆与雷达板法线方向的夹角βn＝arcsin{(δn·λ)/(2π·d)}，所述λ为雷达板发射雷达波的波长，所述d为雷达板两个接收端子之间的距离，进入F；

F.比较θn-βn的值Δσn；

G.若Δσn≥0.05度，则同时返回步骤B、C1，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω；

H.若Δσn≤-0.05度，则同时返回步骤B、C1，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω，Δω取负值；本实施中n从0开始计算。

I.若-0.05<Δσn<+0.05度，存储ωn的值后结束；通过控制装置存储ωn的值，以便于下一次启动时直接使用。

本发明融合了摄像头计算机视觉与毫米波雷达全天候探测技术，优势互补，可完成行车过程中的全天候防撞预警。并实现了摄像头和毫米波雷达的一体化车内简易安装结构。同时通过摄像头计算机视觉自动校准因简易安装偏差等原因产生的雷达探测车辆的方位误差问题。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种车载防撞预警装置的校准方法，包括：安装盒，设于安装盒内的雷达板，其特征在于，所述车载防撞预警装置还包括：摄像头，及控制装置；所述摄像头与安装盒转动连接；所述雷达板、摄像头与控制装置电连接；

方法包括以下步骤：

A.设定相位修正参数初值ω0＝0.00度；

B.摄像头探测前方目标车辆与行驶方向的夹角θn，进入F；

C.雷达板测量两个接收端的相位差δ，进入D；

D.修正相位差δn＝ωn+δ，进入E；

E.计算前方目标车辆与雷达板法线方向的夹角βn＝arcsin{(δn·λ)/(2π·d)}，所述λ为雷达板发射雷达波的波长，所述d为雷达板两个接收端子之间的距离，进入F；

F.比较θn-βn的值Δσn；

G.若Δσn≥0.05度，则同时返回步骤B、C，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω；

H.若Δσn≤-0.05度，则同时返回步骤B、C，其中，n＝n+1，ωn＝ωn+Δω，Δω取负值；

I.若-0.05<Δσn<+0.05度，结束。

2.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述车载防撞预警装置还包括位于雷达板下方的屏蔽结构；所述摄像头设于安装盒内且位于屏蔽结构的下方。

3.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述安装盒的前端设有一安装位；所述安装位设于雷达板的探测区域之外。

4.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述车载防撞预警装置还包括与摄像头固定连接的转轴；所述安装盒设有用于安装转轴的安装孔。

5.根据权利要求4所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述车载防撞预警装置还包括固定于安装盒的卡接板；所述转轴的外周设有若干卡接槽；所述卡接板的端部设有与卡接槽相卡紧的卡接部。

6.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述雷达板设有两个间隔的接收端。

7.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1.摄像头探测并判断路面转弯直径大于1000m；

B2.摄像头探测自身车辆行驶方向左右偏差15度内，20米～50米内有且只有一个目标车辆；

B3.通过影像算法计算目标车辆与行驶方向的角度θ。

8.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述步骤C之前还包括：C1.通过雷达板探测自身车辆行驶速度大于30km/h；所述G、H步骤完成后，返回至C1。

9.根据权利要求1所述的车载防撞预警装置的校准方法，其特征在于，所述Δω＝0.01度。