CN109313262A - 利用非结构化数据进行雷达安装估计 - Google Patents

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Abstract

本申请描述了一种方法，包括由载运工具的雷达单元发送至少两个雷达信号，其中，第一信号从第一位置发送，并且第二信号从第二位置发送。所述方法还包括接收与所发送的信号中的每一个相关联的相应的反射信号。另外，所述方法包括由处理器确定引起反射的至少一个静止对象。此外，所述方法包括基于所确定的静止对象，由所述处理器确定针对所述雷达单元的偏移。所述方法还包括基于所确定的偏移来操作所述雷达单元。此外，所述方法包括基于利用所确定的偏移操作雷达单元来控制所述自主载运工具。

Description

利用非结构化数据进行雷达安装估计
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月26日提交的美国专利申请第15/054,570号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
除非本文另有指示，否则本部分中描述的材料不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在本部分中而被认为是现有技术。
无线电检测和测距(RADAR)系统可用于通过发射无线电信号并检测返回的反射信号来主动估计到环境特征的距离。可以根据发送和接收之间的时间延迟来确定到无线电反射特征的距离。雷达系统可以发射频率随时间变化的信号，诸如具有时变频率斜坡的信号，然后将发射信号和反射信号之间的频率差异与范围估计相关。一些系统还可以基于所接收的反射信号中的多普勒频移来估计反射对象的相对运动。
定向天线可以用于信号的传输和/或接收，以将每个范围估计与方位(bearing)相关联。更一般地，定向天线也可用于将辐射能量聚焦在给定的感兴趣视场上。将所测量的距离和方向信息组合允许映射周围的环境特征。因此，雷达传感器可以例如由自主载运工具(autonomous vehicle)控制系统使用，以避开由传感器信息指示的障碍物。
一些示例汽车雷达系统可以被配置为在77千兆赫兹(GHz)的电磁波频率下操作，其对应于毫米(mm)波电磁波长(例如，对于77GHz，为3.9mm)。这些雷达系统可以使用可以将辐射能量聚焦成紧密波束的天线，以使得雷达系统能够以高准确度测量环境，诸如自主载运工具周围的环境。这种天线可以是紧凑的(通常具有矩形形状因子)，高效的(即，在天线中77GHz的能量很少损失为热量或反射回发射器电子器件中)，并且成本低且易于制造(即，具有这些天线的雷达系统可以高容量制造)。
发明内容
本文公开了涉及基于非结构化数据确定针对汽车雷达的偏移的实施例。在一个方面，本申请描述了一种方法，包括由载运工具的雷达单元从多个不同的位置发送多个雷达信号。该方法还包括接收多个反射信号，其中每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联。另外地，该方法包括由处理器确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象。此外，该方法包括基于所确定的静止对象，由处理器确定针对雷达单元的偏移。该方法还包括基于所确定的偏移来操作雷达单元。此外，该方法包括基于利用所确定的偏移操作雷达单元来控制自主载运工具。
在另一方面，本申请描述了一种载运工具。该载运工具包括雷达单元。雷达单元被配置为从载运工具的多个不同位置发送多个雷达信号，并接收多个反射信号，其中每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联。另外，该装置包括安装板，其被配置为将雷达单元耦合到载运工具上的安装结构。该装置还包括配置成执行操作的计算单元。计算单元被配置为确定引起多个雷达信号中的反射的至少一个静止对象。计算单元还被配置为基于所确定的静止对象，确定针对雷达单元的偏移。另外，计算单元被配置为基于所确定的偏移来操作雷达单元。此外，计算单元被配置为基于利用所确定的偏移操作雷达单元来控制载运工具。
在又一个示例中，提供了一种计算设备。该计算设备可以包括处理器和其上存储有程序指令的计算机可读介质，所述程序指令在由处理器运行时使得计算设备执行功能。该功能包括由载运工具的雷达单元引起来自多个不同位置的多个雷达信号的传输。该功能还包括：引起多个反射信号的接收，其中每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联。该功能还包括确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象。此外，该功能包括基于所确定的静止对象，确定针对雷达单元的偏移。此外，该功能包括基于所确定的偏移来操作雷达单元。另外，该功能包括基于利用所确定的偏移操作雷达单元来控制自主载运工具。
在另一方面，本申请描述了一种装置。该装置可以被配置用于基于非结构化数据确定针对汽车雷达的偏移。该装置还可以包括用于由载运工具的雷达单元从多个不同位置发送多个雷达信号的部件。该装置还包括用于接收多个反射信号的部件，其中每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联。另外，该装置包括用于确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象的部件。此外，该装置包括用于基于所确定的静止对象确定针对雷达单元的偏移的部件。该装置还包括用于基于所确定的偏移来操作雷达部件的部件。此外，该装置包括用于基于利用所确定的偏移操作雷达部件来控制自主载运工具的部件。
前述发明内容仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
图1示出了雷达扇区的示例布局。
图2示出了针对用于雷达单元的扇区的示例波束转向。
图3示出了示例雷达单元安装。
图4示出了用于执行本文公开的一些方法的示例计算设备。
图5是用于利用非结构化数据进行雷达安装估计的示例方法。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考了附图，附图形成了本发明的一部分。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的组件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文提出的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如本文一般描述的并且在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都是本文明确设想的。
以下详细描述涉及用于基于非结构化数据的捕获的汽车传感器偏移确定的装置和方法。在实践中，载运雷达系统可以以多个雷达单元为特征，每个雷达单元具有相关联的视场。通常，各种雷达单元的对齐是耗时的劳动密集型过程，需要精确的测量和许多昂贵的工具。本文提出的装置和方法允许以时间高效和设备高效的方式的雷达单元的偏移确定。
传统上，载运雷达系统以朝向前方观察的单个雷达单元为特征。这些传统的雷达系统通常也仅将雷达波束指向(direct)单一方向。当载运工具仅具有单个雷达单元且其波束仅指向单一方向时，对雷达单元放置所需的精度可能不如具有多个具有可转向波束(steerable beam)的雷达单元的系统那么高。仅查询一个方向的非可转向波束可能导致较低的精度要求。例如，传统的载运雷达系统可以仅被配置为检测在具有雷达系统的载运工具正前方的另一载运工具的存在。因此，只要雷达波束通常指引(point)前向方向，传统雷达系统就能够检测载运工具。
更先进的雷达系统可以与载运工具一起使用，以便获得比在载运工具正前方更宽的视野。例如，可能期望雷达能够转向雷达波束或者载运工具以指引不同方向的多个雷达单元为特征。另外，雷达单元可以被配置为利用雷达单元检测不仅仅是位于载运工具正前方的其他载运工具。因此，雷达系统可能能够查询不仅仅是载运工具前方区域的不同区域。在一些示例中，多个雷达单元可以与可转向雷达波束组合以进一步增加载运雷达系统的查询区域和成像分辨率。
用于本公开的示例雷达系统可以包括多扇区90度视场雷达天线架构，其可以使天线能够跨大约90度的方位角平面(azimuth plane)(例如水平面)扫描，同时还可安装在载运工具的各种表面上。具有拥有90度视场的雷达天线可以使雷达系统能够通过具有四个雷达单元来扫描全360方位角平面，每个雷达单元被配置为扫描一个90度非重叠扇区。因此，所公开的示例雷达系统可以能够转向雷达波束以查询载运工具的方位角平面中的整个区域。因此，例如，位于载运工具四个角上的四个这样的雷达将在载运工具周围提供全360覆盖。例如，诸如此类的系统可以帮助载运工具的自动驾驶。
当每个雷达单元可以扫描或跨越90度区域时，将4个雷达单元放置在载运工具上可以使载运工具能够在全360方位角平面上扫描波束。四个雷达单元中的每一个可以被配置为在一个扇区(即，方位角平面的四分之一)上扫描波束，因此可以通过四个雷达单元的组合来扫描整个平面。在各种示例中，可以取决于特定载运工具、雷达系统的要求或其他设计标准来调整雷达单元的放置(placement)。在一些另外的示例中，雷达单元可以被配置为扫描角度宽度不是90度的区域。例如，一些雷达单元可以扫描30度、120度或另一角度。此外，在一些示例中，载运工具上的雷达单元可以扫描小于全360方位角平面。另外，在一些示例中，雷达单元可以具有方位角平面的重叠扫描段。
在一些示例中，可以基于雷达单元可以安装在载运工具上的何处来定义雷达扇区。在一个示例中，一个雷达单元可以安装在载运工具的每个侧镜中。另外两个雷达单元可以安装在载运工具的尾灯后面。在该示例中，象限可以基于轴线来定义，其中一个轴线与载运运动的方向对齐而另一个轴线与载运工具从前至后的中间对齐。在另一个示例中，可以安装雷达单元，以使一个雷达单元指引前方，一个指引后方，一个指引每一侧。在该第二示例中，象限的轴线可以与载运工具的运动方向成45度角。另外，雷达单元可以安装在载运工具的顶部。
模块化多扇区90度视场雷达天线架构可以能够转向从每个雷达单元发射的雷达波束。雷达波束可以以各种方式由雷达单元转向。例如，在一些实施例中，雷达单元可以能够针对相应天线跨90度视场以近似连续的方式转向波束，或者雷达单元可以配置有跨越90度的扇形子波束。在其他实施例中，雷达单元可以能够转向雷达波束到针对相应天线的90度视场内的预定方向。
本公开的一个方面提供了一种用于校准载运工具上的雷达传感器单元放置的装置。对于载运雷达，在某些情况下，可能期望具有360度视场(FOV)。通过具有来自360度的数据，载运工具可以更准确地感测载运工具附近的对象以帮助安全驾驶和导航。本公开可以使用多个单独的雷达传感器单元，每个雷达传感器单元被配置为扫描方位角平面的一部分以实现全360FOV。
在一些方法中，载运工具可配置有多个雷达单元。为了便于解释本公开，将假设载运工具具有四个雷达单元；然而，雷达单元可以更多或更少。在具有四个雷达单元的示例中，每个雷达单元可以被配置为每个扫描载运工具的方位角平面的一个特定象限(即，90度)。在传统方法中，可能期望以高精度将雷达传感器单元定位(locate)在载运工具上。例如，可能期望每个雷达单元在方位角和仰角平面两者中具有±1度的角度公差(tolerance)。与传统系统不同，本公开提供了一种雷达装置和方法，其允许雷达单元具有更大的角度公差，但是通过计算雷达偏移来实现雷达校准。
本公开的雷达校准基于进行雷达测量。雷达单元可以安装到载运工具而不使用传统的低公差对齐。为了操作雷达系统，可以为耦合到载运工具的每个雷达单元计算偏移(或缺乏偏移)。一旦计算出针对每个雷达单元的偏移，雷达单元可以以类似于如果使用传统的低公差对齐雷达单元的方式与载运工具一起操作。
用于校准雷达系统的方法可以包括在若干位置进行雷达测量时，操作安装有雷达单元的载运工具。在一些示例中，若干位置可以是当载运工具行驶时的一系列位置。若干位置可以彼此相对紧密地间隔开(例如，在几英尺内)，使得雷达系统可以能够看到引起跨至少若干位置的子集的雷达反射的相同对象的至少一些。系统的处理器可以尝试确定引起雷达反射的哪些对象是静止对象。
基于在每个位置处利用雷达校准装置进行的测量，可以分析(一个或多个)静止对象的雷达反射。当雷达单元处于多个不同定位时雷达单元看到静止对象时，系统可以能够确定针对雷达单元的对齐。对齐可以包括方位角偏移和仰角偏移两者。针对每个雷达单元的方位角偏移和仰角偏移可以存储在存储器中。基于方位角偏移和仰角偏移，雷达单元可以如同用更精确的公差所安装的一样操作。在一些实施例中，可以仅相对于方位角或仰角计算偏移。
如果雷达(耦合到载运工具)正在移动并且如果雷达周围的场景是静止的，则可以相对于雷达平台的导航框架解决未知雷达定位和方向。场景很少是完全静止的，尤其是在非结构化的情况下，因此本方法和装置解决了也区分场景的移动和静止元素的更难的问题。总的来说，这代表了一个非常困难的估计问题。本文公开了一种解决方案，其采用期望最大化方法来迭代地收敛到未知参数的正确估计。
图1示出了用于自主载运工具102的雷达扇区的示例布局。如图1所示，雷达扇区中的每一个可以具有近似等于雷达单元的扫描范围的角宽度(如将相对于图2描述的)。例如，图1的扇区将自主载运工具102周围的方位角平面划分为90度扇区。然而，在雷达单元被配置为在不同于90度的角度(未示出)上扫描雷达波束的示例中，扇区的宽度和数量可以改变。尽管图1示出了汽车，但是本文提出的方法和装置也可以与其他载运系统一起使用，诸如飞机、船等。
如图1所示，雷达扇区可以与载运工具102的轴线(112a和112b)对齐。例如，可以存在由载运工具102的中点(midpoint)定义的左前、右前、左后和右后扇区。因为每个扇区对应于一个雷达单元，所以每个雷达单元可以被配置为跨一个扇区扫描。此外，因为图1的每个示例雷达单元具有大约90度的扫描角度，所以每个雷达单元扫描大致不与任何其他雷达单元的扫描角度重叠的区域。图1中所示的雷达扇区布局是一个示例。雷达扇区的其他可能布局也是可能的。
为了实现由载运工具102的中点定义的雷达扇区，每个雷达单元可以相对于载运工具102的两个轴线以45度角安装。通过相对于载运工具102的两个轴线以45度角安装每个雷达单元，雷达单元的90度扫描将从一个载运工具轴线扫描到另一个载运工具轴线。例如，以与轴线成45度角安装在侧镜单元104中的雷达单元可以能够扫描左前扇区(即，从穿过载运工具102的前部的垂直轴线112a到穿行过载运工具的一侧的轴线112b)。附加的雷达单元可以以与轴线成45度角安装在侧镜单元106中，可以能够扫描右前扇区。为了扫描右后扇区，雷达单元可以被安装在尾灯单元110中。另外，为了扫描左后扇区，雷达单元可以被安装在尾灯单元108中。如图1中所示的雷达单元放置仅仅是一个示例。在各种其他示例中，雷达单元可以被放置在其他位置，诸如在载运工具的顶部，或者在其他载运工具部件的内部或后面。此外，在各种实施例中，也可以不同地定义扇区。例如，扇区可以相对于载运工具成45度角。在该示例中，一个雷达单元可以面向前方，另一个面向后方，并且另外两个面向载运工具的侧面。
在一些示例中，载运工具102的所有雷达单元可以被配置有相同的扫描角度。载运工具周围的方位角平面等于全360度。因此，如果每个雷达单元被配置有相同的扫描角度，则针对雷达单元的扫描角度将等于大约360除以载运工具上的雷达单元的数量。因此，为了全方位角平面扫描，具有一个雷达单元的载运工具102将需要该雷达单元能够扫描全360度。
如果载运工具102具有两个雷达单元，则每个雷达单元将扫描大约180度。对于三个雷达单元，每个雷达单元将被配置为扫描120度。对于四个雷达单元，如图1所示，每个雷达单元可以扫描大约90度。可以在载运工具102上配置五个雷达单元，并且每个雷达单元可以能够扫描72度。此外，可以在载运工具102上配置六个雷达单元，并且每个雷达单元可以能够扫描大约60度。
可以基于多个标准来选择雷达单元的数量，多个标准诸如雷达单元的制造容易度、载运工具放置位置或其他标准。例如，一些雷达单元可以配置有足够小的平面结构。平面雷达单元可以被安装在载运工具上的各种定位处。例如，载运工具可以具有安装在载运工具顶部上的专用雷达外壳。雷达外壳可包含各种雷达单元。然而，在其他实施例中，雷达单元可以被放置在载运工具结构内。
当雷达单元位于载运工具结构内时，在不移除载运工具的部件的情况下，每个雷达单元可能从载运工具外部不可见。因此，由于添加雷达单元，载运工具也不会在美学、美观或空气动力学上更改。例如，雷达单元可以被放置在载运工具装饰件下面、保险杠下面、格栅下面、灯罩内、侧镜内或其他位置。在一些实施例中，可能期望将雷达单元放置在覆盖雷达单元的对象对雷达至少部分透明的定位。例如，各种塑料、聚合物和其他材料可以形成载运工具结构的一部分并覆盖雷达单元，同时允许雷达信号通过。
另外，在一些实施例中，雷达单元可以被配置为针对不同雷达单元具有不同扫描范围。例如，在一些实施例中，具有宽扫描角度的特定雷达单元可能无法被放置在载运工具上的适当位置。因此，具有较小扫描角度的较小雷达单元可以被放置在该位置。然而，其他雷达单元可能能够具有更大的扫描角度。因此，雷达单元的总扫描角度可以加起来达到360度(或更多)并提供全360度方位角扫描。例如，载运工具可以具有3个雷达单元，每个雷达单元扫描100度，并且第四雷达单元扫描60度。因此，雷达单元可以能够扫描全方位角平面，但扫描扇区的角度大小可能不相等。
图2示出了针对用于雷达单元200的扇区的示例波束转向。雷达单元200可以配置有可转向的波束，即，雷达单元200可以能够控制波束辐射的方向。通过控制波束辐射的方向，雷达单元200可以能够在特定方向上引导(direct)辐射，以便确定该方向上的雷达反射(并因此确定对象)。在一些实施例中，雷达单元200可以能够以连续方式跨方位角平面的各个角度扫描雷达波束。在其他实施例中，雷达单元200可以能够以离散步阶跨方位角平面的各个角度扫描雷达波束。
图2中的示例性雷达单元200具有可以跨多个不同角度转向的雷达波束206。如图2所示，雷达波束206可具有大约22.5度的半功率波束宽度。半功率波束宽度描述了以度为单位测量的，对应于雷达波束206的最大振幅的一半的两点之间的雷达波束206的主波瓣的宽度。在各种实施例中，雷达波束206的半功率波束宽度可以不同于22.5度。另外，在一些实施例中，雷达波束206的半功率波束宽度可以取决于雷达波束206指引的角度而改变。例如，当雷达波束206指引更接近于辐射表面的正交204a(即宽边)方向时雷达波束206的半功率波束宽度可以更窄，并且当雷达波束206被转向远离正交方向204a时，可以更宽。
在图2所示的示例中，雷达波束可以能够被转向到四个不同的角度。可以相对于辐射表面的正交204a(即，宽边)方向测量转向角(steering angle)。可以将波束转向到在204c处的+36度以及在204e处的-36度。而且，可以将波束转向到在204b处的+12度，以及在204d处的-12度。四个不同的角度可以表示雷达波束206可以被转向的离散角度。在一些另外的示例中，雷达波束可以能够同时被转向到两个角度。例如，雷达波束可以同时被转向到+12和-12度两者。这可以导致总体转向在角度总和的方向上的波束(例如-12+12＝0，因此该示例中的波束将处于宽边方向204a)。然而，当雷达波束同时被转向在两个方向上时，雷达波束的半功率波束宽度可以加宽。因此，雷达分辨率可能降低。
通过将雷达波束206转向到角度204b至204e中的每一个，可以扫描全90度视场。例如，当雷达波束206被转向到+36度204c时，雷达波束206的半功率波束宽度将覆盖从+47.25度到+24.75度(从宽边方向204a测量)。另外，当雷达波束206被转向到-36度204e时，雷达波束206的半功率波束宽度将覆盖从-47.25度到-24.75度。此外，当雷达波束206被转向到+12度204b时，雷达波束206的半功率波束宽度将覆盖从+23.25度到+0.75度。以及最后，当雷达波束206被转向到-12度204d时，雷达波束206的半功率波束宽度将覆盖从-23.25度到-0.75度。因此，雷达波束206将能够有效地扫描(即，选择性地启用或禁用跨越角度宽度的四个波束)从-47.25度到+47.25度，覆盖95度的范围。可以取决于具体示例改变雷达波束206的转向角的数量、转向角的方向和半功率波束宽度。
例如，并且在下面进一步讨论，雷达单元的雷达波束可以被配置为仅扫描60度区域。如果雷达单元可以扫描60度区域，则可以使用六个雷达单元来扫描全360方位角平面。然而，如果雷达单元可以扫描90度，则四个雷达单元可以扫描全360方位角平面。
图3示出了示例雷达单元安装结构300。在一个示例实施例中，雷达单元安装件300可包括安装基板302和相关联的安装位置304，其中雷达单元312可被安装到安装基板302。安装位置304可以是雷达单元312在执行图5的方法500时可以被安装到安装基板302的位置。另外，在自主载运工具的操作期间，雷达单元312可以被安装到安装基板302代替安装位置304。在更进一步的实施例中，雷达单元312和安装基板302可以被集成为一个单元而不是单独的组件。
安装基板可以位于雷达单元可以耦合到自主载运工具的每个位置处。例如，每个雷达单元安装位置(诸如图1的位置104、106、108和110)可以具有雷达单元可以安装到的安装基板302。如图3所示，安装基板302可以包括安装孔(其中一个标记为308)，安装孔被配置为在安装时对齐雷达单元，并且允许雷达单元通过诸如螺丝的连接设备(attachmentdevice)耦合到安装基板302。图3的安装基板302是各种雷达单元可以安装到自主载运工具的方式的一个示例。
当雷达单元312被安装到安装基板302时，雷达单元312可能不会如所设计的那样精确对齐。这种未对齐可能表现为从期望的安装定位的偏移。例如，当雷达单元312耦合到安装基板302时可以在仰角偏移306a、侧倾角偏移306b和方位角偏移306c方面具有偏移。另外，雷达单元312在耦合到安装基板302时可以在X偏移、Y偏移和Z偏移方面具有偏移。在一些实施例中，可能期望将雷达单元安装在期望方向周围的阈值范围内。如果雷达单元被安装在阈值范围内，则可以计算雷达单元的偏移。当计算偏移时，处理雷达信号的处理系统可以能够通过数据处理来解释偏移。例如，仰角306a、侧倾角306b和方位角306c中的每一个可以具有从期望的仰角、侧倾角和方位角±1度的阈值范围。通过确定偏移，处理系统可以在数学上补偿期望的对齐和实际对齐之间的差。
在一些实施例中，计算设备可以将所公开的方法以机器可读格式实现为在非暂时性计算机可读存储介质上，或者在其他非暂时性介质或制品上编码的计算机程序指令。计算设备可以被集成在载运工具内，或者它可以是与载运工具通信的单独的计算设备。图4是示出根据本文提出的至少一些实施例布置的示例计算机程序产品的概念性局部视图的示意图，该计算机程序产品包括用于在计算设备上运行计算机过程的计算机程序。
图4示出了根据实施例的计算设备400的功能框图。计算设备400可以用于执行与具有气球网络的可重新配置的移动设备有关的功能。特别地，计算设备可以用于执行以上结合图1至图5讨论的一些或所有功能。
计算设备400可以是或包括各种类型的设备，诸如，例如，服务器、个人计算机、移动设备、蜂窝电话或平板计算机。在基本配置402中，计算设备400可以包括一个或多个处理器410和系统存储器420。存储器总线430可以被用于处理器410和系统存储器420之间的通信。取决于期望的配置，处理器410可以是任何类型，包括微处理器(μP)、微控制器(μC)或数字信号处理器(DSP)以及其他。存储器控制器415还可以与处理器410一起使用，或者在一些实现方式中，存储器控制器415可以是处理器410的内部部分。
取决于期望的配置，系统存储器420可以是任何类型，包括易失性存储器(诸如RAM)和非易失性存储器(诸如ROM、闪存)。系统存储器420可以包括一个或多个应用422和程序数据424。(一个或多个)应用422可以包括被布置(arrange)为向电子电路提供输入的索引算法423。程序数据424可以包括可以指向任何数量的类型的数据的内容信息425。应用422可以被布置成在操作系统上与程序数据424一起操作。
计算设备400可以具有附加特征或功能，以及用于促进基本配置402与任何设备和接口之间的通信的附加接口。例如，可以提供数据存储设备440，其包括可移动存储设备442、不可移动存储设备444或两者。可移动存储设备和不可移动存储设备的示例包括诸如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD)的磁盘设备、诸如压缩盘(CD)驱动器或数字通用盘(DVD)驱动器的光盘驱动器、固态驱动器(SSD)和磁带驱动器。计算机存储介质可以包括以任何方法或技术实现的用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的包括易失性和非易失性、非暂时性、可移动和不可移动介质。
系统存储器420和存储设备440是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术；CD-ROM、DVD或其他光存储；磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备；或者能够用于存储期望信息并能够由计算设备400访问的任何其他介质。
计算设备400还可以包括能够包括图形处理单元452的输出接口450，其能够被配置为通过一个或多个A/V端口或者通信接口470与各种外部设备(诸如显示设备490或扬声器)通信。通信接口470可以包括网络控制器472，其可以被布置为通过一个或多个通信端口474通过网络通信促进与一个或多个其他计算设备的通信。通信连接是通信媒体的一个示例。通信介质可以由计算机可读指令、数据结构、程序模块或经调制数据信号中的其他数据(诸如载波或其他传输机制)来体现，并且包括任何信息传递介质。经调制数据信号可以是以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特性的信号。通过示例而非限制的方式，通信介质可以包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如声学、射频(RF)、红外(IR)和其他无线介质的无线介质。
计算设备400可以被实现为诸如手机、个人数字助理(PDA)、个人媒体播放器设备、无线web-手表设备、个人耳机设备、应用专用设备的小形状因子便携式(或移动)电子设备的一部分，或包括任何上述功能的混合设备。计算设备400还可以被实现为包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置两者的个人计算机。
所公开的方法可以被实现为以机器可读格式在非暂时性计算机可读存储介质上或者在其他非暂时性介质或制品上编码的计算机程序指令。该计算机程序产品包括根据一些公开的实现方式布置的用于在计算设备上执行计算机处理的计算机程序。
使用信号承载介质来提供计算机程序产品。信号承载介质可以包括一个或多个编程指令，当由一个或多个处理器运行一个或多个编程指令时，可以提供上面结合图1至图3以及图5讨论的功能或部分功能。在一些实现方式中，信号承载介质可以包含计算机可读介质，诸如但不限于硬盘驱动器、CD、DVD、数字磁带或存储器。在一些实现方式中，信号承载介质可以包含计算机可记录介质，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD或R/W DVD。在一些实现方式中，信号承载介质可以包含通信介质，诸如但不限于数字或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路或无线通信链路)。因此，例如，信号承载介质可以通过无线形式的通信介质(例如，符合IEEE802.11标准或其他传输协议的无线通信介质)来传送。
一个或多个编程指令可以是，例如，计算机可运行指令。计算设备(诸如图4的计算设备400)可以被配置为响应于通过计算机可读介质、计算机可记录介质和通讯媒介中的一个或多个传送到计算设备的编程指令来提供各种操作。
图5是用于利用非结构化数据进行雷达安装估计的示例方法。此外，将结合图1至图4描述图5的方法500。在块502处，方法500包括由载运工具的雷达单元从多个不同位置发送(transmit)多个雷达信号。载运雷达系统可以被配置为经由多个雷达单元查询载运工具周围的区域。为了查询载运工具周围的区域，雷达系统可以在给定方向发送雷达波束。所发送的波束可以从该区域中的对象反射出来。
在块504处，方法500包括接收多个反射信号，其中每个反射信号与发射的雷达信号中的一个相关联。所接收的反射可以允许雷达系统和计算机确定哪些对象位于载运工具附近。不仅可以确定对象本身，而且还可以确定位置(即到对象的角度和范围)。为了正确操作，雷达系统的雷达单元需要被放置在正确的位置并具有相当精确的对齐。
在一些示例中，块502和504可以重复若干次。在一个示例中，雷达路径可以被划分为许多连续的相干处理间隔(CPI)。在CPI期间，雷达单元既发送又接收波形，应用匹配的滤波器组，并提取一组测量到反射雷达的各种对象的范围、多普勒和角度(方位角、仰角或两者)的检测。该数据可以被存储在存储器中以供进一步处理。在一些示例中，在进行到数据处理之前捕获了若干个CPI。
在块506处，方法500包括由处理器确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象。通过分析所收集的数据，算法可以使用雷达安装校准的当前最佳猜测，确定哪些测量由静止对象引起。
为了确定哪个引起雷达反射的对象是静止的，将问题定义为参数估计之一，其中未知参数是相对于车身系统的雷达安装角度和定位。从根本上说，这种计算相当于在多普勒和角度域两者中最大化散射对象之间的对应关系(correspondence)。
脉冲多普勒雷达可以能够测量到引起雷达反射的各种对象的范围、多普勒和2D方位(bearing)。在一般情况下，估计所有3个方向自由度(高度、旋转和方位角)和3个位置自由度(X、Y和Z)。在一些示例中，系统可以被配置为仅计算相对于载运工具的方位角偏移。
在一个示例中，示出了用于2D汽车载运工具坐标系的推导。也可以使用计算静止对象和偏移的其他方法。以下变量用于计算偏移。
v＝载运工具速度
θ＝安装角度
φi＝到第i个散射体的方位角
di＝到第i个散射体的多普勒
zi＝用于第i个散射体的静止指示函数
N＝#散射体
＝表示随机变量的实现
N(x；μ,P)在x处评估具有平均μ和方差P的高斯
假设所测量的反射信号包括独立同分布的高斯噪声。高斯噪声可以被定义为并且具有方差Pb。所以方位角可以定义为，
类似地，可以对多普勒测量进行建模，包括具有方差Pd的高斯噪声w2，为：
如果所有散射体都是静止的，可以定义将校准系统的似然性ψ。平均而言，如果安装角度理想地对齐，则测量的联合似然性处于其最大值，其中似然性定义为，
请注意，多普勒和方位测量是不相关的，因为等式以散射体定位和安装角度为条件。
在实践中，将对运动中的对象进行一些未知的子集测量。可以使用指示对象的静止性的另外一组隐藏随机变量z。因为该算法迭代地近似未知参数，所以在第n步骤中将对未知参数和的先前估计进行表示。经由期望最大化的方法，迭代估计方程然后是，
通过将实现zi＝0视为似然性ψ无信息的(因为在多普勒和方位之间不再存在确定性关系)并且将先验(prior)p(zi|θ，φi)作为无信息的，可以简化方程。
这个处理阶段可以对进行估计。因为收集时段足够长以确保对场景中的每个对象进行许多测量，所以可以进行估计。这样，系统将具有足够的数据来执行时间处理。该检测问题可以分解为两部分：分配和估计。分配是将测量映射到对象以及对底层对象数量的估计。估计是对每个对象的后验静止性指示变量的计算。然后将该概率映射到与该对象相关联的测量。因此，可以识别静止对象。
在块508处，方法500包括由处理器基于所确定的静止对象，确定针对雷达单元的偏移。使用所确定的静止对象，系统可以计算雷达位置和方向的最佳猜测。雷达位置和方向可以包括至少一个偏移。
由于存在混淆变量(nuisance variables)φi，安装角度的最大似然估计(MLE)有些复杂。估计可以被边缘化或作为未知参数包含在MLE中-我们在此选择执行后者。MLE目标函数作为负对数似然，
可以经由牛顿方法找到MLE的最小值。该方法的关键是计算似然性的Hessian(N+1乘N+1矩阵H)和Jacobian(N+1列向量J)。
J＝[Jθ J1 J2 ... JN]T
H＝[Hθ,θ Hθ,1 Hθ,2 ... Hθ,N；H1,θ H1,1 ... H1,N；...；HN,θ HN,1 ... HN,N]T
Hi,j i≠j＝0
对于未知参数，从一些猜测开始，它们通过以下规则更新直到收敛，
其中，γ是某个小于1的比例因子。在一些示例中，γ是1*10^-2。
计算出的MLE给出了针对相应雷达单元的偏移。先前讨论的计算(或不同的计算)可被用于确定针对载运工具的每个雷达单元的偏移。在一些示例中，雷达单元可以具有正确的对齐，因此所确定的偏移可以是零度。
在块510处，方法500包括基于所确定的偏移来操作雷达单元。一旦确定了偏移，当定位引起雷达反射的各种对象时，处理系统可以使用偏移。例如，如果偏移被确定为在正方位方向上2度，则处理系统可以补偿该偏移。在一些示例中，处理系统可以通过将偏移应用于反射对象的计算来操作雷达单元。也就是说，如果偏移为方位角平面中的+2度，并且对象看起来处于+15度方位角，则系统可以调整此+2度偏移并且知道反射对象实际处于方位角平面中的+17度(即+15+2＝+17)而操作。在一些其他示例中，可以使用不同的数学函数来基于所确定的偏移来确定反射对象的位置。
在块512处，方法500基于利用所确定的偏移来操作雷达单元来控制自主载运工具。因为在块510处利用所确定的偏移来操作雷达单元，所以该雷达信息可以与载运工具的导航系统一起使用以自主地控制载运工具。当在自主模式下操作时，载运工具可以使用计算机系统来控制载运工具的操作，几乎没有人为输入。例如，人类操作员可以将地址输入到自主载运工具中，然后载运工具可以在没有来自人类的进一步输入的情况下驾驶(例如，人类不必转向或触摸制动/油门踏板)到指定的目的地。
当载运工具自主地操作时，传感器系统可以从雷达系统接收关于载运工具环境的数据。载运工具的处理系统可以基于从各种传感器接收的数据来更改载运工具的控制。在一些示例中，自主载运工具可以响应于来自各种传感器的数据而更改自主载运工具的速度。自主载运工具可以改变速度以避开障碍物、遵守交通法则等。当载运工具中的处理系统识别自主载运工具附近的对象时，载运工具可以能够改变速度，或者以另一种方式更改运动。载运工具使用的位置信息可以由本文公开的方法和系统提供。
应理解，本文描述的布置仅用于示例的目的。这样，本领域技术人员将理解，可以替代地使用其他布置和其他元件(例如，机器、装置、接口、功能、顺序和功能分组等)，并且可以根据期望的结果完全省略一些元件。此外，所描述的许多元件是可以以任何合适的组合和位置实现为离散或分布式组件或与其他组件结合的功能实体。
虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而不是限制性的，具有由所附权利要求指示的范围。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
由载运工具的雷达单元从多个不同位置发送多个雷达信号；
接收多个反射信号，其中，每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联；
由处理器确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象；
基于所确定的静止对象，由处理器确定针对所述雷达单元的偏移；
基于所确定的偏移操作所述雷达单元；以及
基于利用所确定的偏移操作所述雷达单元来控制自主载运工具。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述偏移包括高度偏移、旋转偏移和方位角偏移中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述偏移包括横向偏移和垂直偏移中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，还包括由处理器基于多个执行发送和接收的雷达单元中的每个雷达单元确定针对多个雷达单元中的每一个的偏移。
5.如权利要求1所述的方法，还包括将所确定的偏移存储在存储器中。
6.如权利要求1所述的方法，其中，基于雷达单元的期望的定位确定偏移。
7.一种载运工具，包括：
雷达单元，被配置为：
从载运工具的多个不同位置发送多个雷达信号，以及
接收多个反射信号，其中，每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联；
安装板，被配置为将雷达单元耦合到载运工具上的安装结构；以及
计算单元，被配置为执行操作，所述操作包括：
确定引起多个雷达信号中的反射的至少一个静止对象；
基于所确定的静止对象，确定针对雷达单元的偏移；
基于所确定的偏移操作所述雷达单元；以及
基于利用所确定的偏移操作所述雷达单元控制载运工具。
8.如权利要求7所述的载运工具，其中，所述偏移包括高度偏移、旋转偏移和方位角偏移中的至少一个。
9.如权利要求7所述的载运工具，其中，所述偏移包括横向偏移和垂直偏移中的至少一个。
10.如权利要求7所述的载运工具，还包括多个雷达单元，每个雷达单元被配置为：
发送至少两个相应的雷达信号，其中，第一信号从载运工具的第一相应位置发送，并且第二信号从载运工具的第二相应位置发送，以及
接收与所发送的信号中的每一个相关联的相应反射信号。
11.如权利要求10所述的载运工具，其中，所述计算单元还被配置为确定针对多个雷达单元中的每一个的偏移。
12.如权利要求7所述的载运工具，还包括被配置为存储所确定的偏移的存储器。
13.如权利要求7所述的载运工具，其中，基于所述雷达单元的期望的定位确定偏移。
14.一种制品，包括非暂时性计算机可读介质，其上存储有程序指令，如果由计算设备执行所述程序指令，则使得所述计算设备执行包括以下的操作：
使得由载运工具的雷达单元从多个不同位置发送多个雷达信号；
使得接收多个反射信号，其中，每个反射信号与所发送的雷达信号中的一个相关联；
确定引起多个反射信号中的反射的至少一个静止对象；
基于所确定的静止对象，确定针对所述雷达单元的偏移；
基于所确定的偏移来操作所述雷达单元；以及
基于利用所确定的偏移操作雷达单元来控制自主载运工具。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述偏移包括高度偏移、旋转偏移和方位角偏移中的至少一个。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述偏移包括横向偏移和垂直偏移中的至少一个。
17.如权利要求14所述的方法，还包括：针对多个雷达单元中的每一个：
使得由相应的雷达单元发送至少两个雷达信号，其中，第一信号从第一相应位置发送，第二信号从第二相应位置发送；
由相应的雷达单元接收相应的反射信号，其中，相应的反射信号与所发送的信号中的每一个相关联。
18.如权利要求17所述的方法，还包括确定针对多个雷达单元中的每一个的偏移。
19.如权利要求14所述的方法，还包括将所确定的偏移存储在存储器中。
20.如权利要求14所述的方法，其中，基于所述雷达单元的期望的定位确定偏移。
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