CN110515051B - 一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，同时减小了目标点测量误差的影响。

Description

一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及车载雷达技术领域，更具体的说，涉及一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统。

背景技术

车载雷达因其对目标较好的测速能力和对雨雾较好的穿透能力，成为智能驾驶方案中不可替代的传感器选择。车载雷达安装角度值一般指雷达波束中心指向与车辆轴向之间的夹角，车载雷达在安装后需要标校其实际安装角度值与理论安装角度值之间的偏差，并根据偏差测量值对雷达安装位置进行调整或在软件内部对偏差值进行修正，因此，车载雷达标校的精确度决定了目标角度的测量精度。另外，在车辆完成雷达装配并下线行驶后，由于诸如安装结构松动等原因，也可能导致雷达安装角度值与车辆刚下线时的安装角度值产生偏移，最终引起车辆雷达测量出现明显偏差。为解决这一问题，在车辆行驶过程中，也需要定期对车载雷达安装角度值进行测量，以反馈车载雷达对目标的定位是否准确。

根据车辆、车载雷达和目标之间的几何关系，仅当静止物体与车载雷达连线与车辆行驶方向垂直时，车载雷达探测到的静止物体的多普勒速度才为零。因此，传统的车载雷达安装角度值测量方法为：在车辆行驶过程中，由车载雷达确定观测区域内多普勒速度为零的静止物体的实际测量角度值(方位角测量值)，从而可以根据该实际测量角度值换算得到车载雷达安装角度值。

但是，对于车载雷达安装角度值与车辆行驶方向平行的前视雷达而言，因收到波束宽度的限制，一般无法观测到特定的静止物体。此外，静止物体在多普勒速度为零时，其相对雷达波束指向的角度可能较大，而车载雷达对角度较大目标的测角精度一般较差，因此使用该方位角测量值确定雷达安装角度值也可能存在较大误差。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统，通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，并利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，估计得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，并且，通过大量数据平均，减小了目标点测量误差的影响，从而大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

一种车载雷达安装角度值的测量方法，包括：

在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值；

获取车辆在当前时刻的行驶速度；

基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值；

从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

对各所述有效安装角度值取平均值，得到所述车载雷达的安装角度测量值。

可选的，所述从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，具体包括：

从所述可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；所述有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于所述车载雷达的安装角度范围内，所述安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定；

对所述预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

可选的，所述有效安装角提取条件还包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于所述车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，所述预设差值阈值根据所述理论安装角度确定。

可选的，所述有效安装角提取条件还包括：每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内；每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。

可选的，所述基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，具体包括：

基于所述各目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定所述各目标点静止时的多普勒速度范围；

从所述各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的所述可能安装角度值。

一种车载雷达安装角度值的测量系统，包括：

测量单元，用于在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值；

获取单元，用于获取车辆在当前时刻的行驶速度；

角度值计算单元，用于基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值；

提取单元，用于从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

平均值计算单元，用于对各所述有效安装角度值取平均值，得到所述车载雷达的安装角度测量值。

可选的，所述提取单元具体用于：

从所述可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；所述有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于所述车载雷达的安装角度范围内，所述安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定；

对所述预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

可选的，所述有效安装角提取条件还包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于所述车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，所述预设差值阈值根据所述理论安装角度确定。

可选的，所述有效安装角提取条件还包括：每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内；每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。

可选的，所述角度值计算单元具体用于：

基于所述各目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定所述各目标点静止时的多普勒速度范围；

从所述各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的所述可能安装角度值。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，进而利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，从而估计得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，并且，通过大量数据平均，减小了目标点测量误差的影响，从而大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种车载雷达安装角度值的测量方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种二维相对运行模型示意图；

图3为本发明实施例公开的一种安装角度值的初步计算结果曲线图；

图4为本发明实施例公开的一种筛选后的安装角度直方图分布示意图；

图5为本发明实施例公开的一种车载雷达安装角度值的测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种车载雷达安装角度值的测量方法及系统，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，进而利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，从而估计得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，并且，通过大量数据平均，减小了目标点测量误差的影响，从而大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

参见图1，本发明一实施例公开的一种车载雷达安装角度值的测量方法流程图，该方法应用于车载雷达，包括步骤：

步骤S101、在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值。

当目标点为静止物体时，静止物体的多普勒速度仅指雷达探测到的多普勒速度。

本实施例中的方位角测量值指的是：目标点与雷达之间的连线与雷达波束中心线的夹角。

需要说明的是，目标点的多普勒速度和方位角测量值可由车载雷达直接测量得到。

具体的，参见图2，本发明一实施例公开的一种二维相对运行模型示意图，假设在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内N个目标点的多普勒速度和方位角测量值，N为大于1的正整数，车辆以速度V_s的向前直线运动，以雷达中心为原点，雷达波束中心指向为y轴，将y轴顺时针旋转90°为x轴，建立雷达坐标系xOy。定义y轴与车辆行驶方向的夹角为安装角度值，表示为γ。，若将行驶方向顺时针旋转小于180°可与y轴平行，则γ为正值；否则γ为负值。目标在雷达坐标系中相对y轴的角度为α，其相对雷达的多普勒速度为V，定义多普勒速度方向指向雷达(目标靠近)时V为负值，反之则为正值。

在车辆行驶过程中，车载雷达测量并记录观测区域内共N个目标点的多普勒速度[V₁，V₂，…，V_N]和N个目标点的方位角测量值[α₁，α₂，…，α_N]，其中，V₁为第一个目标点的多普勒速度，V₂为第二个目标点的多普勒速度，以此类推，V_N为第N个目标点的多普勒速度，α₁为第一个目标点的方位角测量值，α₂为第二个目标点的方位角测量值，以此类推，α_N为第N个目标点的方位角测量值。

目标点的数量N由雷达探测能力和场景中的目标点分布共同决定，通常情况下，N在10～200之间，这些目标点的集合通常称为点云。

步骤S102、获取车辆在当前时刻的行驶速度。

在实际应用中，车载雷达可以通过汽车速度传感器获取车辆在当前时刻的行驶速度V_s。

步骤S103、基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值；

具体地，在本发明实施例的一种具体实施方式中，步骤S103的实现方式如下：

假设N个目标点均为静止目标点，静止目标点也即相对地面静止的目标点，根据运动的相对性，当车辆以行驶速度V_s的向前直线运动时，N个目标点以同样大小的速度V_s向车辆后方运行。

根据车辆、车载雷达和目标点之间的几何关系，得到第i个静止目标点的多普勒速度V_i表达式，多普勒速度V_i表达式如公式(1)所示，公式(1)如下：

V_i＝-V_scos(α_i+γ),i＝1～N (1)；

式中，V_s为车辆在当前时刻的行驶速度，α_i为第i个目标点的方位角测量值，γ为车辆行驶方向与雷达波束中心指向之间的夹角，即车载雷达的安装角度值。

将车辆在当前时刻的行驶速度V_s，代入公式(1)，可以根据每一个静止目标点的多普勒速度和方位角测量值，计算得到两个可能安装角度值，即第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2，第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2的表达式如公式(2)所示，公式(2)如下：

需要说明的是，由公式(1)变形计算车载雷达安装角度值γ，得到两个安装角度值，也即第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2的原因为：余弦函数中cos(x)＝cos(-x)，但是，在实际应用中，静止目标点只可能属于其中的一种可能，而另一种可能与真实情形的角度偏差为

需要说明的是：对于部分运动目标，如与车辆相向运动的目标，公式(1)可能是无解的，此时相应的目标点不能计算出可能安装角度值。因此，实际应用中，计算出的可能安装角度值一般小于2N个。当然，在其他实施方式中，也可以先将疑似运动目标筛选掉，后续再利用公式(1)和(2)计算所筛选通过的目标点对应的可能安装角度值。如在本发明实施例的另一种具体实施方式中，步骤S103可以包括：

步骤a，基于各目标点的方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定各目标点静止时的多普勒速度范围；

步骤b，从各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

步骤c，基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值。

该具体实施方式的原理是：基于车载雷达的理论安装角度确定，以及车载雷达安装角度偏移量有限的事实，可分析出车辆以当时时刻的行驶速度行驶时，位于各方位角的静止目标点的多普勒速度范围。这样可将肯定不符合要求的目标点筛选出去，后续再利用公式(1)和(2)计算所筛选通过的目标点对应的可能安装角度值。步骤S103采用该实施方式时，可直接将肯定不符合要求的目标点筛选出去，减少计算可能的安装角度值时的计算量。

步骤S104、从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

具体的，上述实施例中的步骤S104具体可以包括：

步骤d，从可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；

步骤e，对预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

其中，有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于车载雷达的安装角度范围内，安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定。

在实际应用中，有效安装角提取条件还可以包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还可以包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，预设差值阈值根据理论安装角度确定。

具体的，基于上述论述可知，根据每一个静止目标点的多普勒速度和方位角测量值，可以计算得到两个安装角度值。由于车载雷达的实际安装角度值是唯一的，因此，两个安装角度值中只有一个安装角度值是有效安装角度值。并且，在特殊情况下，如果目标点相对于地面是运动的，则该目标点不符合静止假设，也即，当目标点不是静止目标点时，则第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都不能作为车载雷达的安装角度值。因此，上述计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2中，最多只有一个安装角度值是正确的。

另外，当车载雷达探测到的目标点并非是相对地面的静止物体，也即，车载雷达探测到的目标点不是静止目标点时，该目标点的测量参数将不满足公式(1)，此时，计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都是错误的。因此，需要采取措施将运动目标点筛选掉，从可能安装角度值中提取出静止目标点对应的有效安装角度值。在本发明实施例的一种具体实施方式中，需要满足如下三个条件中的部分或全部条件，也即，有效安装角提取条件可以包括：第一个条件，第二个条件，和/或第三个条件。下面对三个条件进行具体说明：

第一个条件，可能安装角度值位于车载雷达的安装角度范围内，安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定。

在实际应用中，雷达的理论安装角度值的偏移量一般是有限的，因此，可以根据雷达的理论安装角度值γ₀设定最大偏移量(即安装角度偏移量)为±θ，只有安装角度值γ在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]的安装角度值才是有效的。最大偏移量θ的的取值可以根据理论安装角度值γ₀的大小和安装结构的稳定性等因素综合考虑，一般|γ₀|较大时，可以设定较大的θ。

第二个条件，在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值。第二个条件也可以为，基于同一目标点得到的两个安装角度值的差值的绝对值不小于预设差值阈值。

对于某些情形，计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2的数值可能差别不大，第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2可能都在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内。特别对于前雷达，当理论安装角度值γ₀接近0且方位角测量值α较小时，很容易出现第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内的情况。在这种情况下，可以考虑当|γ_i1-γ_i2|小于预设差值阈值T时，对第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2在后续处理中不采用，也即，舍弃第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2。预设差值阈值T的选取可以根据理论安装角度值γ₀的大小设定，一般|γ₀|较大时，可以设定较大的预设差值阈值T。

第三个条件，每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内。其中，每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。第三个条件设置的原理是：基于车载雷达的理论安装角度确定，以及车载雷达安装角度偏移量有限的事实，可分析出车辆以当前时刻的行驶速度行驶时，位于各方位角的静止目标点的多普勒速度范围，这样可将进一步去除运动目标的干扰。例如，假设安装角度值γ在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内，根据公式(1)和余弦函数的性质，则静止目标点的多普勒速度满足如下公式：

V_min≤V_i≤V_max

V_min＝min{-V_scos(α_i+γ₀-θ),-V_scos(α_i+γ₀+θ),-V_scos(α_i+γ₀)}

V_max＝max{-V_scos(α_i+γ₀-θ),-V_scos(α_i+γ₀+θ),-V_scos(α_i+γ₀)} (3)。

当某个目标点实测的多普勒速度V_i不满足公式(3)时，该目标点对应的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2也需要被舍弃。

试验数据表明：同时满足上述三个条件时，最终计算得到的车载雷达的安装角度测量值更加准确。另外，需要说明的是，在步骤S103中包括类似公式(3)的筛选过程时，由于以对多普勒速度不满足条件的目标点进行过筛选，因此有效安装角提取条件不包括第三个条件时，最终计算得到的车载雷达的安装角度测量值也能更加准确。例如，在一具体实施例中，基于上述三个条件，可以从共2N个第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2中，筛选出满足三个条件共K个γ值，定义为γ_j’，j＝1～K。

另外，在经过有效安装角提取条件筛选后，一般并不能绝对保证所有γ_j’都是由静止目标点得到的有效安装角度。基于一般情况下雷达观测场景中多数目标为静止目标的事实，可将计算出的预估安装角度值最集中的角度区间对应的目标点确认为静止目标点。因此可通过对γ_j’分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。例如，利用直方图进行统计分析时，直方图中静止目标点的γ值呈现集中分布的特点，而运动目标点计算得到的γ值则分布较为随机，为此在一种具体实施方式中，以D为间隔对预估安装角度值进行直方图统计，将直方图峰值区间对应的预估安装角度值作为有效安装角度值。这样通过对γ_j’进行直方图统计进一步排除运动目标安装角度提取结果及其他错误安装角度提取结果的干扰。考虑实际安装角度精度以及测量误差的影响，D可以设置一个合适的的值，使得有效的安装角度尽可能多的落入D的范围内，如实际安装角度精度为1～2°，角度最大测量误差为±2°时，可以设置D为4°。得到直方图峰值中心为γ_p，即γ_j’分布在[γ_p-D/2，γ_p+D/2]内的频次最大，[γ_p-D/2，γ_p+D/2]可作为直方图峰值区间。

步骤S105、对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。

具体的，继续以直方图统计的方式获取有效安装角度值为例：车载雷达的安装角度测量值γ_e为所有满足分布在[γ_p-D/2，γ_p+D/2]内的均值，如公式(4)所示，公式(4)如下：

式中，E(γ_j)表示对γ_j取均值。

综上可知，本发明公开的车载雷达安装角度值的测量方法，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，进而利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，从而减小了目标点测量误差的影响，并且，通过大量数据平均，大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

为便于理解本发明公开的车载雷达安装角度值的测量方法，本发明还提供了一个具体实施例，如下：

假设，目标点的多普勒速度和方位角测量值由一部安装于车上的车载雷达，在车辆正常行驶中测量得到，该车载雷达使用机械测绘得到的安装角度值为-62°。在某一时刻，车载雷达共测得N＝61个目标点，将所有目标点按照公式(2)计算得到第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2，如图3所示的安装角度值的初步计算结果曲线图，其中第二安装角度值γ_i2基本分布在-62°两侧，但也存在大量偏离均值的点，这些偏移均值的点为运动目标点的干扰。

基于步骤S104对得到的可能安装角度值进行筛选，并进行直方图统计，如图4所示的筛选后的安装角度直方图分布示意图，横轴为：安装角度，纵轴为：频数。考虑测角误差，直方图统计的间隔为5°。从图4中可以看出，多数安装角度值分布在[-62.5～-57.5]的区间，对落在此区间的安装角度值取平均值，得到车载雷达安装角度测量值-60.2°，与机械测绘值差别不大。

针对本实施例，具体的实施参数为：

理论安装角度γ₀＝-62°；

安装角度最大偏移量θ＝45°；

最小安装角度差值(即预设差值阈值)T＝45°；

直方图统计间距D＝5°。

综上可知，本发明公开的车载雷达安装角度值的测量方法，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，进而利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，从而估计得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，从而减小了目标点测量误差的影响，并且，通过大量数据平均，大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种车载雷达安装角度值的测量系统。

参见图5，本发明一实施例公开的一种车载雷达安装角度值的测量系统的结构示意图，该系统应用于车载雷达，包括：

测量单元201，用于在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值。

当目标点为静止物体时，静止物体的多普勒速度仅指雷达探测到的多普勒速度。

本实施例中的方位角测量值指的是：目标点与雷达之间的连线与雷达波束中心线的夹角。

需要说明的是，目标点的多普勒速度和方位角测量值可由车载雷达直接测量得到。

获取单元202，用于获取车辆在当前时刻的行驶速度。

在实际应用中，车载雷达可以通过汽车速度传感器获取车辆在当前时刻的行驶速度V_s。

角度值计算单元203，用于基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值。

其中，角度值计算单元具体用于：

基于各目标点的方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定各目标点静止时的多普勒速度范围；

从各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值。

需要说明的是，角度值计算单元203的具体工作原理，请参见方法实施例中对步骤S103的叙述，此处不再赘述。

提取单元204，用于从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

本实施例中，提取单元204具体用于：

从可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；

对预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

其中，有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于车载雷达的安装角度范围内，安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定。

在实际应用中，有效安装角提取条件还可以包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还可以包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，预设差值阈值根据理论安装角度确定。

具体的，基于上述论述可知，根据每一个静止目标点的多普勒速度和方位角测量值，可以计算得到两个安装角度值。由于车载雷达的实际安装角度值是唯一的，因此，两个安装角度值中只有一个安装角度值是有效安装角度值。并且，在特殊情况下，如果目标点相对于地面是运动的，则该目标点不符合静止假设，也即，当目标点不是静止目标点时，则第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都不能作为车载雷达的安装角度值。因此，上述计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2中，最多只有一个安装角度值是正确的。

另外，当车载雷达探测到的目标点并非是相对地面的静止物体，也即，车载雷达探测到的目标点不是静止目标点时，该目标点的测量参数将不满足公式(1)，此时，计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都是错误的。因此，需要采取措施将运动目标点筛选掉，从可能安装角度值中提取出静止目标点对应的有效安装角度值。在本发明实施例的一种具体实施方式中，需要满足如下三个条件中的部分或全部条件，也即，有效安装角提取条件可以包括：第一个条件，第二个条件，和/或第三个条件。下面对三个条件进行具体说明：

第一个条件，可能安装角度值位于车载雷达的安装角度范围内，安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定。

在实际应用中，雷达的理论安装角度值的偏移量一般是有限的，因此，可以根据雷达的理论安装角度值γ₀设定最大偏移量(即安装角度偏移量)为±θ，只有安装角度值γ在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]的安装角度值才是有效的。最大偏移量θ的的取值可以根据理论安装角度值γ₀的大小和安装结构的稳定性等因素综合考虑，一般|γ₀|较大时，可以设定较大的θ。

第二个条件，在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值。第二个条件也可以为，基于同一目标点得到的两个安装角度值的差值的绝对值不小于预设差值阈值。

对于某些情形，计算得到的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2的数值可能差别不大，第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2可能都在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内。特别对于前雷达，当理论安装角度值γ₀接近0且方位角测量值α较小时，很容易出现第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2都在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内的情况。在这种情况下，可以考虑当|γ_i1-γ_i2|小于预设差值阈值T时，对第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2在后续处理中不采用，也即，舍弃第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2。预设差值阈值T的选取可以根据理论安装角度值γ₀的大小设定，一般|γ₀|较大时，可以设定较大的预设差值阈值T。

第三个条件，每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内。其中，每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。第三个条件设置的原理是：基于车载雷达的理论安装角度确定，以及车载雷达安装角度偏移量有限的事实，可分析出车辆以当前时刻的行驶速度行驶时，位于各方位角的静止目标点的多普勒速度范围，这样可将进一步去除运动目标的干扰。例如，假设安装角度值γ在限定范围[γ₀-θ，γ₀+θ]内，根据公式(1)和余弦函数的性质，则静止目标点的多普勒速度满足公式(3)。

当某个目标点实测的多普勒速度V_i不满足公式(3)时，该目标点对应的第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2也需要被舍弃。

试验数据表明：同时满足上述三个条件时，最终计算得到的车载雷达的安装角度测量值更加准确。另外，需要说明的是，在步骤S103中包括类似公式(3)的筛选过程时，由于以对多普勒速度不满足条件的目标点进行过筛选，因此有效安装角提取条件不包括第三个条件时，最终计算得到的车载雷达的安装角度测量值也能更加准确。例如，在一具体实施例中，基于上述三个条件，可以从共2N个第一安装角度值γ_i1和第二安装角度值γ_i2中，筛选出满足三个条件共K个γ值，定义为γ_j’，j＝1～K。

另外，在经过有效安装角提取条件筛选后，一般并不能绝对保证所有γ_j’都是由静止目标点得到的有效安装角度。基于一般情况下雷达观测场景中多数目标为静止目标的事实，可将计算出的预估安装角度值最集中的角度区间对应的目标点确认为静止目标点。因此可通过对γ_j’分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。例如，利用直方图进行统计分析时，直方图中静止目标点的γ值呈现集中分布的特点，而运动目标点计算得到的γ值则分布较为随机，为此在一种具体实施方式中，以D为间隔对预估安装角度值进行直方图统计，将直方图峰值区间对应的预估安装角度值作为有效安装角度值。这样通过对γ_j’进行直方图统计进一步排除运动目标安装角度提取结果及其他错误安装角度提取结果的干扰。考虑实际安装角度精度以及测量误差的影响，D可以设置一个合适的的值，使得有效的安装角度尽可能多的落入D的范围内，如实际安装角度精度为1～2°，角度最大测量误差为±2°时，可以设置D为4°。得到直方图峰值中心为γ_p，即γ_j’分布在[γ_p-D/2，γ_p+D/2]内的频次最大，[γ_p-D/2，γ_p+D/2]可作为直方图峰值区间。

平均值计算单元205，用于对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。

综上可知，本发明公开的车载雷达安装角度值的测量系统，在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值，基于各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及车辆在当前时刻的行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，从可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，对各有效安装角度值取平均值，得到车载雷达的安装角度测量值。本发明通过对观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角进行测量，进而利用车辆的自身运动速度信息进行数学统计分析，得到车载雷达安装角度测量值。因此，对观测区内目标点的分布要求低，适用于任意雷达安装角度，处理实时性高，在每个雷达数据周期都可以给出一个安装角度的估计值，通过统计方法可以排除非静止目标的干扰，从而减小了目标点测量误差的影响，并且，通过大量数据平均，大大提高了车载雷达安装角度的测量精度，目前已经在车载雷达实测数据处理中取得了较好的验证。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车载雷达安装角度值的测量方法，其特征在于，包括：

在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值；

获取车辆在当前时刻的行驶速度；

基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值；

从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

对各所述有效安装角度值取平均值，得到所述车载雷达的安装角度测量值。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值，具体包括：

从所述可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；所述有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于所述车载雷达的安装角度范围内，所述安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定；

对所述预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述有效安装角提取条件还包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于所述车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，所述预设差值阈值根据所述理论安装角度确定。

4.根据权利要求2或3所述的测量方法，其特征在于，所述有效安装角提取条件还包括：每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内；每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。

5.根据权利要求1至3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值，具体包括：

基于所述各目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定所述各目标点静止时的多普勒速度范围；

从所述各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的所述可能安装角度值。

6.一种车载雷达安装角度值的测量系统，其特征在于，包括：

测量单元，用于在车辆直线行驶过程中，测量并记录观测区域内各目标点的多普勒速度和方位角测量值；

获取单元，用于获取车辆在当前时刻的行驶速度；

角度值计算单元，用于基于所述各目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的可能安装角度值；

提取单元，用于从所述可能安装角度值中提取出与静止目标点对应的有效安装角度值；

平均值计算单元，用于对各所述有效安装角度值取平均值，得到所述车载雷达的安装角度测量值。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述提取单元具体用于：

从所述可能安装角度值筛选出满足有效安装角提取条件的安装角度值作为预估安装角度值；所述有效安装角提取条件包括：可能安装角度值位于所述车载雷达的安装角度范围内，所述安装角度范围根据理论安装角度和安装角度偏移量确定；

对所述预估安装角度值进行分析统计确定出静止目标点对应的有效安装角度值。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述有效安装角提取条件还包括：

在同一目标点对应的两个可能安装角度值均位于所述车载雷达的安装角度范围内时，舍弃这两个可能安装角度值；

或者，

还包括：同一目标点对应的两个可能安装角度值之间的差值的绝对值大于预设差值阈值，所述预设差值阈值根据所述理论安装角度确定。

9.根据权利要求7或8所述的测量系统，其特征在于，所述有效安装角提取条件还包括：每个目标点对应的多普勒速度位于该目标点静止时的多普勒速度范围内；每个目标点静止时的多普勒速度范围基于该目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定。

10.根据权利要求6至8任一项所述的测量系统，其特征在于，所述角度值计算单元具体用于：

基于所述各目标点的方位角测量值，以及所述行驶速度、理论安装角度和安装角度偏移量确定所述各目标点静止时的多普勒速度范围；

从所述各目标点中筛选出多普勒速度在对应的多普勒速度范围内的目标点；

基于所筛选出的目标点的多普勒速度和方位角测量值，以及所述行驶速度，计算车载雷达在车辆上的所述可能安装角度值。

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