CN110333510A - 一种单雷达泊车定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达定位技术领域，尤其涉及一种单雷达泊车定位方法及系统。所述定位方法包括：获取第一时刻雷达传感器与预设障碍物的第一距离信息；获取第二时刻的雷达传感器与预设障碍物的第二距离信息；根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息；根据所述第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息。相比多个雷达对障碍物进行定位，单雷达泊车定位的应用可以节省雷达传感器的数量，大大降低汽车的生产成本。且单雷达能够减少了雷达传感器接收和发送信息的数据量，保证了处理器在障碍物定位的实时性。

Description

一种单雷达泊车定位方法及系统

技术领域

本发明涉及雷达定位技术领域，尤其涉及一种单雷达泊车定位方法及系统。

背景技术

随着汽车保有量的增加，停车难成为普遍现象。车位空间的狭小导致了泊车过程中事故频发。自动泊车系统的出现，可以有效避免在泊车过程中的安全事故。因此，自动泊车系统成为了国内外各大企业和研究机构的研究热点，而在泊车过程中，障碍物的定位是泊车过程中需要关注的重点。

在目前传统的定位系统中，一般都是采用至少两个传感器才能对物体定位。而超声波雷达传感器较便宜的售价也达到几百上千元，毫米波雷达和激光雷达甚至能达到几万到几十万元不等。因此，汽车的生产使用过程中，如何使用更少的传感器实现物体定位为定位系统的重点。

同时，在使用过程，多雷达定位系统，特别是多个超声波雷达在进行测距定位时，共同工作时同时发射和接收超声波，容易使超声波共振，产生同频干扰，影响测量精度。并且共同定位时，往往需要同时发送和接收信号，大量的数据要中央处理器同时处理，增加了处理器的负担，而由于车辆是时刻运动着的，位置信息计算的延迟，会造成定位信息的失真。因此，如何减少雷达定位系统中的传感器数目成为了自动泊车系统需要关注的技术重点。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种单雷达泊车定位方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种单雷达泊车定位方法，所述定位方法包括：

获取第一时刻时雷达传感器与预设障碍物的第一距离信息；

获取第二时刻的雷达传感器与预设障碍物的第二距离信息；

根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息；

根据所述第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息。

进一步的，所述根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息包括，

根据预设车辆的起始行驶信息，获取预设车辆相对于起始状态的第一车身位姿信息；

根据第一车身位姿信息和车身参数信息，获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息；

根据第一时刻与第二时刻间的行驶信息，获取预设车辆在第二时刻相对于第一时刻的第二车身位姿信息；

根据第二车身位姿信息和车身参数信息，获取第二时刻雷达传感器的第二位置信息。

进一步的，所述根据第一车身位姿信息和车身参数信息，获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息包括，

根据第一车身位姿信息，获取第一时刻车辆后轴中心的位置信息；

根据所述第一时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第一时刻的雷达传感器的第一位置信息。

进一步的，所述根据第二车身位姿信息和车身参数信息，获取第二时刻雷达传感器的第二位置信息包括，

根据第二车身位姿信息，获取第二时刻车辆后轴中心的位置信息；

根据第二时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第二时刻的雷达传感器的第二位置信息。

进一步的，所述车身参数信息包括后轴中心在车身上的位置参数信息和雷达传感器在车身上的位置参数信息。

进一步的，所述预设车辆的行程信息包括所述预设车辆的左后轮行程信息、右后轮行程信息和方向盘转角信息。

进一步的，所述根据第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息包括，

根据第一位置信息和第二位置信息获取第一时刻和第二时刻的雷达传感器间的第三距离信息；

根据第一距离信息、第二距离信息、第三距离信息和第一位置信息，得到预设障碍物的位置信息。

本发明还提供一种单雷达泊车定位系统，测距模块，用于对预设障碍物进行测距，并将测得的距离信息反馈给处理模块；

行程采集模块，用于采集预设车辆的距离信息，并将行程信息反馈给处理模块；

处理模块，用于接收行程信息和距离信息，并根据行程信息和车身参数信息获取测距模块的位置信息，并根据测距模块的位置信息和距离信息得到预设障碍物的位置信息。

进一步的，所述测距模块在一个采集时刻先后两次对预设障碍物进行测距。

进一步的，所述测距模块为超声波雷达。

与现有技术相比，本发明的单雷达泊车定位方法通过单个雷达传感器对泊车过程中的障碍物多次测距，并根据车辆的车身位姿信息和车身参数信息计算获得两个测距时刻雷达传感器的位置信息，通过雷达传感器的位置信息和测得的距离信息得到障碍物在坐标系内的位置坐标，从而实现对障碍物的定位。相比多个雷达对障碍物进行定位，单雷达泊车定位的应用可以节省雷达传感器的数量，大大降低汽车的生产成本。同时，单雷达定位能够减少了雷达传感器接收和发送信息的数据量，解放了处理器模块的计算能力，避免处理器在处理信息时出现延时的情况，保证了处理器在障碍物定位的实时性。并且在使用时，单雷达定位不会产生同频干扰，使障碍物的定位更加的准确。

附图说明

图1为本发明实施例一单雷达泊车定位方法的流程图。

图2为本发明实施例一障碍物定位的结构示意图。

图3为本发明实施例一车身位姿信息的流程示意图。

图4为本发明实施例三单雷达泊车定位系统的结构图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例一

图1示出了本实施例单雷达泊车定位方法的流程图，图2示出了本实施例中障碍物定位的结构示意图，图3示出了本实施例中车身位姿信息的流程示意图。

一种单雷达泊车定位方法，该方法包括，

步骤1100，获取第一时刻雷达传感器与预设障碍物的第一距离信息。

在本实施例中，该第一时刻记为t-1时刻，通过雷达传感器测量预设车辆测量点与预设障碍物之间的距离，得到第一距离信息l(t-1)，其中，预设障碍物为预设车辆泊车时的待定位障碍物P。

步骤1200，获取第二时刻的雷达传感器与预设障碍物的第二距离信息。

在第二时刻，即在第一时刻经过第一预设时间后，在本实施例中，第二时刻记为t时刻，再次通过雷达传感器对待定位障碍物P进行测距，得到预设车辆测量点和定位障碍物P的距离，即第一距离信息l(t)。其中，第一时刻和第二时刻的间隔，即第一预设时间，为毫秒级。另外，在本实施例中，第一预设时间作为雷达传感器以及车辆位置信息获取的一个采集间隔时间。

步骤1300，根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息。

在待定位障碍物P进行定位前，即建立平面直角坐标系，通过平面直角坐标系确定雷达传感器的位置坐标，其中，在车辆行驶过程，根据车辆行驶信息和车身参数信息，在前一时刻车辆位置信息的基础上，获取雷达传感器的位置信息。

具体的，步骤1300还包括：

步骤1310，根据预设车辆的起始行驶信息，获取预设车辆相对于起始状态的第一车身位姿信息。

作为本发明的一个实施例，在本实施例中，采用车辆行驶轨迹推算方法确定预设车辆的车身位姿信息，对车辆进行定位。具体的，预设车辆的行驶信息包括左后轮行程信息、右后轮行程信息和方向盘转角信息。其中，左后轮行程信息和右后轮行程信息分别包括左后轮的轮速脉冲变化率RHL和右后轮的轮速脉冲变化率RHR。可以采用轮速传感器对左后轮轮速脉冲变化率RHL和右后轮轮速脉冲变化率RHR进行采集，当然，也可以通过其他传感器或采集方式对RHL和RHR进行采集，在本实施例中，通过采用轮速传感器对RHL和RHR进行采集。

如图3所示，该车身位姿信息获取方法具体为，通过RHL和RHR，获取单位时间内左右轮的运动行程，并通过左右轮的运动行程，计算出车身方位角增量和后轴中点位置增量，分别对车身方位角增量和后轴中心位置增量进行累加，得出预设车辆相对于起始状态的车身位姿信息。其中，后轴中点位置增量为两时刻后轴中点的距离，且数目为左右轮的运动行程之和的一半。

更为具体的，记车身方位角增量累加值为θ，通过后一时刻的后轴中心的位置信息通过前一时刻的后轴中心的位置信息、车身方位角增量累加值θ和后轴中心位置增量累加值计算得到，其中，后轴中心位置增量累加值为两时刻的后轴中心的距离，车身方位角增量累加值θ为两时刻的后轴中心与水平方向形成的角度。在本实施例中，利用三角函数的计算方式由前一时刻的后轴中心的位置坐标，得到后一时刻后轴中心的位置坐标。

值得说明的是，此处的起始位置，为在一个单位时间内的初始时刻，如在第一时刻与第二时刻间的行程中，第一时刻的车辆状态即为车辆的起始状态。

步骤1320，根据第一车身位姿信息和车身参数信息，获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息。

车身参数信息包括雷达传感器在车身的相对位置，通过第一车身位姿信息和车辆参考点起始状态的位置信息，在通过雷达传感器在车身上与参考点的相对位置，可以直接得出此时刻雷达传感器在坐标系内的位置信息。

更为具体的，步骤1320包括：

步骤1321，根据第一车身位姿信息，获取第一时刻车辆后轴中心的位置信息。

其中，车辆后轴中心可以作为车辆位置参考点，当然，参考点也可以设置为车身其他合适位置，在本实施例中，车辆后轴中心为车辆位置参考点。通过第一车身位姿信息，以及起始状态后轴中心的位置信息，可以直接得出汽车此时刻的在坐标内的位置信息。

步骤1322，根据所述第一时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第一时刻的雷达传感器的第一位置信息。

其中，车身参数信息包括后轴中心在车身上的位置参数信息和雷达传感器在车身上的位置参数信息。根据后轴中心与雷达传感器的相对位置和后轴中心在坐标系上的位置信息，得出在第一时刻的雷达传感器的第一位置信息。

步骤1330，根据第一时刻与第二时刻间的行驶信息，获取预设车辆在第二时刻相对于第一时刻的第二车身位姿信息；

根据t-1时刻和t时刻之间的行驶信息，通过与步骤1310同样的车身位姿信息获取方法，可以得到在t时刻相对于t-1时刻的第二车身位姿信息。

步骤1340，根据第二车身位姿信息和车身参数信息，获取第二时刻雷达传感器的第二位置信息。

更为具体的，步骤1340包括：

步骤1341，根据第二车身位姿信息，获取第二时刻车辆后轴中心的位置信息。

根据第二车身位姿信息以及第一时刻，即t-1时刻的车辆后轴中心位置信息，计算得到第二时刻，即t时刻的车辆后轴中心的位置信息。

步骤1342，根据第二时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第二时刻的雷达传感器的第二位置信息。

此处第二位置信息的获取方式与步骤1322相似，同样的，在预设车辆泊车或者行驶过程中，本发明可以通过该雷达传感器位置信息获取方式，即通过车身位姿信息、上一时刻参考点的位置信息以及车身参数信息，获取该时刻的雷达传感器在坐标系内的位置信息。

步骤1400，根据所述第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息。

通过雷达传感器在前后两个时刻分别对待定位障碍物P进行测距，并结合雷达传感器在两个时刻在坐标系的位置信息，从而确定确认待定位障碍物P的位置信息，完成对障碍物的定位。

其中，步骤1400具体包括：

步骤1410，根据第一位置信息和第二位置信息获取第一时刻和第二时刻的雷达传感器间的第三距离信息。

通过t-1时刻和t时刻的雷达传感器的位置信息，即第一位置信息和第二位置信息，其中，第一位置信息和第二位置信息为在直角坐标系中的位置坐标。通过两位置坐标能够得到两时刻雷达传感器所在位置之间的距离l。在本实施例中，将第一位置信息和第二位置信息分别记为S(t-1)和S(t).

步骤1420，根据第一距离信息、第二距离信息、第三距离信息和第一位置信息，得到预设障碍物的位置信息。

若将两时刻雷达传感器所在位置和待定位障碍物P三个位置点作为三角形三点，即已知三点形成三角形的三边以及两点的位置坐标，通过海伦公式计算得出待定位障碍物P的位置信息。

如图2所示，为了更好的实现障碍物定位，提供通过一种预设障碍物的位置信息计算流程，具体的，将待定位障碍物P的位置在第一位置信息坐标S(t-1)为圆心，以第一距离信息l(t-1)为半径的圆上和以第二位置信息坐标S(t)为圆心，以第二距离信息l(t)为半径的圆上，将两个圆方程联立，可求得交点坐标，交点坐标有两个，其中一个为不合理。由交点坐标和已知S(t-1)、S(t)点的坐标可求出∠P S(t-1) S(t)的值，再通过与雷达从点S(t-1)移动到点S(t)所转过的角度作比较，得出满足要求的障碍物坐标点，从而完成障碍物的定位。

作为本发明的一个实施例，雷达传感器可以采用超声波雷达，当然，也可以采用毫米波雷达、激光雷达或其他任意合适的雷达传感器，在本实施例中，雷达传感器采用超声波雷达。

本实施例的好处在于，采用单个雷达对泊车过程中的障碍物进行定位，即通过一个雷达传感器在两个时刻先后对障碍物进行测距，并根据车辆的车身位姿信息和车身参数信息计算获取两个测距时刻雷达传感器的位置信息，得到两时刻雷达传感器间的距离，并计算得到障碍物在坐标系内的位置坐标，从而实现对障碍物的定位。单雷达泊车定位的应用相比多个雷达定位节省了雷达传感器的数量，降低了预设车辆的生产成本，同时减少了雷达传感器接收和发送信息的数据量，解放了处理器的计算能力，使处理器在处理信息是不会出现延时的情况，保证了处理器在障碍物定位的实时性。且单雷达的测距相比多雷达测距，不会产生同频干扰，使障碍物的定位更加的准确。

实施例二

本实施例提供一种单雷达泊车定位方法，本实施例与实施例一类似，不同的是，本实施例采用GPS导航系统或IMU惯性导航直接测得车身的位姿信息，不需要采用车辆行驶轨迹推算方法，即预设车辆在多个间隔时间利用雷达传感器进行测距时，直接通过GPS导航系统或IMU惯性导航得到间隔时间内预设车辆的车身位姿。

从而根据车身位姿、参考点起始位置信息和车身参数信息得到定位两个时刻雷达传感器的位置信息，根据得到雷达传感器的位置信息和雷达传感器测得的车身与障碍物之间的距离，得到障碍物的位置信息，从而完成定位。

实施例三

如图4所示，图中示出了一种单雷达泊车定位系统的结构图。

一种单雷达泊车定位系统，包括测距模块310、行程采集模块320和处理模块330；其中，测距模块310用于对预设障碍物进行测距，并将测得的距离信息反馈给处理模块330。行程采集模块320用于采集预设车辆的距离信息，并将行程信息反馈给处理模块330。处理模块330用于接收行程信息和距离信息，并根据行程信息和车身参数信息获取测距模块310的位置信息，并根据测距模块310的位置信息和距离信息得到预设障碍物的位置信息。

作为本发明的一个实施例，测距模块310在一个采集间隔内先后两次对预设障碍物进行测距，即测距模块310通过两次测距得到两个时刻测距模块310与障碍物之间的距离信息，并通过行程采集模块320获取测距模块310的位置信息，通过测距模块310的位置信息和距离信息，计算获取障碍物的位置信息，从而对障碍物进行定位。

作为本发明的一个实施例，测距模块310采用超声波雷达。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：

获取第一时刻雷达传感器与预设障碍物的第一距离信息；

获取第二时刻的雷达传感器与预设障碍物的第二距离信息；

根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息；

根据所述第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息。

2.根据权利要求1所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述根据车辆行驶信息和车身参数信息获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息和第二时刻雷达传感器的第二位置信息包括，

根据预设车辆的起始行驶信息，获取预设车辆相对于起始状态的第一车身位姿信息；

根据第一车身位姿信息和车身参数信息，获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息；

根据第一时刻与第二时刻间的行驶信息，获取预设车辆在第二时刻相对于第一时刻的第二车身位姿信息；

根据第二车身位姿信息和车身参数信息，获取第二时刻雷达传感器的第二位置信息。

3.根据权利要求2所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述根据第一车身位姿信息和车身参数信息，获取第一时刻雷达传感器的第一位置信息包括，

根据第一车身位姿信息，获取第一时刻车辆后轴中心的位置信息；

根据所述第一时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第一时刻的雷达传感器的第一位置信息。

4.根据权利要求2所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述根据第二车身位姿信息和车身参数信息，获取第二时刻雷达传感器的第二位置信息包括，

根据第二车身位姿信息，获取第二时刻车辆后轴中心的位置信息；

根据第二时刻车辆后轴中心的位置信息和预设车辆的车身参数信息，获取第二时刻的雷达传感器的第二位置信息。

5.根据权利要求3或4所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述车身参数信息包括后轴中心在车身上的位置参数信息和雷达传感器在车身上的位置参数信息。

6.根据权利要求2所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述预设车辆的行程信息包括所述预设车辆的左后轮行程信息、右后轮行程信息和方向盘转角信息。

7.根据权利要求1所述的单雷达泊车定位方法，其特征在于，所述根据第一位置信息、第二位置信息、第一距离信息和第二距离信息，得到预设障碍物的位置信息包括，

根据第一位置信息和第二位置信息获取第一时刻和第二时刻的雷达传感器间的第三距离信息；

根据第一距离信息、第二距离信息、第三距离信息和第一位置信息，得到预设障碍物的位置信息。

8.一种单雷达泊车定位系统，其特征在于，所述定位系统包括

测距模块，用于对预设障碍物进行测距，并将测得的距离信息反馈给处理模块；

行程采集模块，用于采集预设车辆的距离信息，并将行程信息反馈给处理模块；

处理模块，用于接收行程信息和距离信息，并根据行程信息和车身参数信息获取测距模块的位置信息，并根据测距模块的位置信息和距离信息得到预设障碍物的位置信息。

9.根据权利要求8所述的单雷达泊车定位系统，其特征在于，所述测距模块在一个采集间隔先后两次对预设障碍物进行测距。

10.根据权利要求8所述的单雷达泊车定位系统，其特征在于，所述测距模块为超声波雷达。