CN110988801A

CN110988801A - 一种雷达的安装角度调整方法和装置

Info

Publication number: CN110988801A
Application number: CN201911038791.6A
Authority: CN
Inventors: 王晓婷
Original assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Current assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本申请实施例公开了一种雷达的安装角度调整方法，在开启无人驾驶汽车上的雷达后，雷达可以对待检测目标进行检测，根据雷达对待检测目标的检测结果可以确定雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角，俯仰角、偏航角和翻滚角表征雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度。然后确定俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵，利用旋转矩阵调整雷达的安装角度，使得雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度满足预设条件。这种方法仅需要开启雷达，放置待检测目标，与传统方式相比，无需专业人员进行检测调整，车主即可完成，操作简单、具有普适性。

Description

一种雷达的安装角度调整方法和装置

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达的安装角度调整方法和装置。

背景技术

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，在军事、交通、工业生产、物流仓储、日常生活等方面展现出巨大的应用前景。而雷达是车载传感系统的重要组成部分，通过雷达获取物理空间环境信息以便发出预警指令或主动控制指令，以此实现辅助驾驶功能。雷达能否准确地获得高精度的物理空间环境信息影响着无人驾驶汽车的安全。

雷达的安装角度是否倾斜直接影响雷达获取物理空间环境信息的精确度，一旦雷达的安装角度发生歪斜，将会影响无人驾驶汽车的安全性。为此，需要对雷达的安装角度进行调整。

目前，主要是由车厂等专业人员使用量角设备对雷达的安装角度进行检测，从而对雷达的安装角度进行调整。

然而，这种方式必须由专业人员进行检测、调整，不具有普适性，且实现起来较为复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种雷达的安装角度调整方法和装置，无需专业人员进行检测调整，车主即可完成，操作简单、具有普适性。

本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种雷达的安装角度调整方法，所述方法包括：

根据雷达对待检测目标的检测结果，确定所述雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角；所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别表征所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度；

确定所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵；

利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，使得所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度满足预设条件。

可选的，所述俯仰角的确定方式为：

当通过所述雷达检测所述待检测目标时，若所述雷达未检测到所述待检测目标，获取所述雷达的实际安装高度、所述雷达检测到所述待检测目标时所述待检测目标的安装高度以及所述雷达与所述待检测目标之间的实际距离；

根据所述实际安装高度、所述待检测目标的安装高度以及所述实际距离计算所述俯仰角。

可选的，所述偏航角的确定方式为：

获取所述雷达与所述待检测目标之间的实际距离；

获取所述雷达与所述待检测目标之间的检测距离，所述检测距离为所述雷达检测得到的；

若在第一预设时间段内所述检测距离与所述实际距离不相等，根据所述实际距离和所述检测距离计算所述偏航角。

可选的，所述翻滚角的确定方式为：

若确定出所述偏航角出现正负交替的情况，统计第二预设时间段内的偏航角的角度值；

对所述角度值进行一元线性回归；

根据所述一元线性回归得到的斜率计算所述翻滚角。

可选的，所述利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，包括：

利用所述俯仰角对应的旋转矩阵调整所述雷达在X轴方向上的倾斜角度；

利用所述偏航角对应的旋转矩阵调整所述雷达在Y轴方向上的倾斜角度；

利用所述翻滚角对应的旋转矩阵调整所述雷达在Z轴方向上的倾斜角度。

可选的，所述雷达为毫米波雷达。

第二方面，本申请实施例提供了一种雷达的安装角度调整装置，所述装置包括：

第一确定单元，用于根据雷达对待检测目标的检测结果，确定所述雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角；所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别表征所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度；

第二确定单元，用于确定所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵；

调整单元，用于利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，使得所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度满足预设条件。

可选的，所述第一确定单元，用于：

获取所述雷达与所述待检测目标之间的实际距离；

可选的，所述第一确定单元，用于：

对所述角度值进行一元线性回归；

根据所述一元线性回归得到的斜率计算所述翻滚角。

可选的，所述调整单元，用于：

可选的，所述雷达为毫米波雷达。

第三方面，本申请实施例提供了一种无人驾驶车辆，所述无人驾驶车辆包括第二方面所述的雷达的安装角度调整装置。

本实施例还提供一种用于调整雷达安装角度的设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一项所述的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面任一项所述的方法。

由上述技术方案可以看出，在开启无人驾驶汽车上的雷达后，雷达可以对待检测目标进行检测，根据雷达对待检测目标的检测结果可以确定雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角，俯仰角、偏航角和翻滚角表征雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度。然后确定俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵，利用旋转矩阵调整雷达的安装角度，使得雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度满足预设条件。这种方法仅需要开启雷达，放置待检测目标，与传统方式相比，无需专业人员进行检测调整，车主即可完成，操作简单、具有普适性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种雷达的安装角度调整方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种雷达的安装角度调整装置的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在传统方式中，需要由车厂等专业人员使用量角设备对雷达的安装角度进行检测，从而对雷达的安装角度进行调整，车主不能独自进行检测，不具有普适性，且实现起来较为复杂。

为此，本申请实施例提供一种雷达的安装角度调整方法和装置，在开启无人驾驶汽车上的雷达后，雷达可以对待检测目标进行检测，根据雷达对待检测目标的检测结果可以确定雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角，俯仰角、偏航角和翻滚角表征雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度。然后确定俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵，利用旋转矩阵调整雷达的安装角度，使得雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度满足预设条件。无需专业人员进行检测调整，车主即可完成，操作简单、具有普适性。

接下来，将结合附图对本申请实施例提供的雷达的安装角度调整方法进行介绍。参见图1，所述方法包括：

S101、根据雷达对待检测目标的检测结果，确定所述雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角。

在本申请实施例中，随着雷达的安装角度的倾斜，固定于雷达上的坐标系相对于参考坐标系(实验室坐标系)有所偏转，俯仰角、偏航角和翻滚角分别表征雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度。

可以理解的是，雷达的种类有很多种，例如可以包括激光雷达、毫米波雷达等等，本申请实施例对雷达的种类不做限定。

接下来，将以雷达未毫米波雷达为例，对俯仰角、偏航角和翻滚角的确定方式分别进行详细介绍。

确定一个待检测目标，利用雷达对该待检测目标进行检测。该待检测目标例如可以是一个长宽已知的铁片或者是易拉罐等物体，长度宽度均可使用卷尺进行测量，长度记为C，宽度记为K。将待检测目标放在无人驾驶汽车前方W米，高度为H米的位置上(其中W大于3米任意选取，H为雷达的目标安装高度)。

开启雷达，利用雷达对待检测目标进行检测，从而根据检测结果确定雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角。其中，雷达可以开启一段时间，例如可以开启毫米波雷达2分钟，即为120秒。根据毫米波雷达的手册可知毫米波的频率(例如50Hz)。即，2分钟后，将得到120*50＝6000个点。

确定俯仰角的方式可以为：

由于毫米波雷达的检测范围实则为一个带有一定角度的平面，如果毫米波雷达的安装角度并未使得毫米波雷达存在俯仰角，将待检测目标固定在雷达的目标安装高度，即可检测到待检测目标，如果调整待检测目标的高度，则不会被毫米波雷达检测到。所以可以利用这个原理，调整待检测目标的高度，如将待检测目标放置在毫米波雷达的目标安装高度，当通过雷达检测待检测目标时，若雷达未检测到所述待检测目标，则说明毫米波雷达的安装存在俯仰角。

在这种情况下，可以获取雷达的实际安装高度、雷达检测到待检测目标时待检测目标的安装高度(即雷达的目标安装高度)以及雷达与待检测目标之间的实际距离(此实际距离可以用卷尺测量)。根据实际安装高度、待检测目标的安装高度以及实际距离计算俯仰角。

在本实施例中，俯仰角可以用α表示，俯仰角计算公式可以为：

Sin(α)＝(实际安装高度-待检测目标的安装高度)/实际距离

则，通过对上述公式计算得到的值进行arcsin运算，可以得到俯仰角α。

确定偏航角的方式可以为：

由于毫米波雷达检测范围实则为一个带有一定角度的平面，将待检测目标放置在毫米波雷达正前方一定距离(此距离可以通过卷尺测量得到，该距离即为雷达与待检测目标之间的实际距离)，当毫米波雷达检测到待检测目标时，则毫米波雷达检测到的距离为毫米波雷达与待检测目标之间的检测距离。如果发现在第一预设时间段内例如开启雷达检测的2分钟内，此检测距离不等于毫米波雷达与待检测目标之间的实际距离，通常情况下，检测距离可能一直大于此实际距离，则说明毫米波雷达的安装存在偏航角。

在这种情况下，可以获取雷达与待检测目标之间的实际距离，以及获取雷达与待检测目标之间的检测距离，若在第一预设时间段内所述检测距离与所述实际距离不相等，根据毫米波雷达与待检测目标之间的实际距离和检测距离计算偏航角。

在本实施例中，偏航角可以用β表示，偏航角计算公式可以为：

Cos(β)＝毫米波雷达与待检测目标之间的实际距离/检测距离。

则，通过对上述公式计算得到的值进行arccos运算，可以得到偏航角β。

确定翻滚角的方式可以为：

由于毫米波雷达检测范围实则为一个带有一定角度的平面，将待检测目标放置在毫米波雷达正前方一定距离(此距离可以通过卷尺测量得到，该距离即为雷达与待检测目标之间的实际距离)，当毫米波雷达检测到待检测目标时，则毫米波雷达检测到的距离为毫米波雷达与待检测目标之间的检测距离。如果发现此检测距离不等于待检测目标之间的实际距离，且在一定时间段内例如第二预设时间段内检测到的偏航角存在正负交替的现象，则可能存在翻滚角。其中，第二预设时间段可以是与第一预设时间段相同的时间段。

因此，若确定出偏航角出现正负交替的情况，可以统计第二预设时间段内的偏航角的角度值。对统计得到的角度值进行一元线性回归，然后根据一元线性回归得到的斜率计算翻滚角。

在本实施例中，翻滚角可以用γ表示，对得到的斜率进行arctan运算，可以得到翻滚角度γ。

S102、确定所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵。

在得到俯仰角、偏航角和翻滚角后，可以基于欧拉角公式得到俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵，旋转矩阵用于在三维空间调整雷达的安装角度。

欧拉角公式为：

其中，R_x(a)表示绕X轴的旋转矩阵，用于调整雷达在X轴方向上的倾斜角度；R_y(a)表示绕Y轴的旋转矩阵，用于调整雷达在Y轴方向上的倾斜角度；R_z(a)表示绕Z轴的旋转矩阵，用于调整雷达在Z轴方向上的倾斜角度。

故，将确定出的俯仰角代入上述公式(1)得到俯仰角对应的旋转矩阵，将确定出的偏航角代入上述公式(2)得到偏航角对应的旋转矩阵，将确定出的翻滚角代入上述公式(3)得到翻滚角对应的旋转矩阵。

S103、利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，使得所述雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度满足预设条件。

其中，使得所述雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度满足预设条件即雷达在X轴、Y轴、Z轴方向上的倾斜角度在合理范围，从而不影响雷达的检测精确度，进而不影响无人驾驶汽车的安全性。

在本申请实施例中，基于上述欧拉角公式的含义以及得到的旋转矩阵的作用，利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度的方式具体可以是利用所述俯仰角对应的旋转矩阵调整所述雷达在X轴方向上的倾斜角度，利用所述偏航角对应的旋转矩阵调整所述雷达在Y轴方向上的倾斜角度，利用所述翻滚角对应的旋转矩阵调整所述雷达在Z轴方向上的倾斜角度。

当然，在一些情况下，雷达可能并非在所有坐标轴方向上都存在倾斜角度，例如，可能仅在一个或两个坐标轴方向上存在倾斜角度。此时，则可以利用该坐标轴方向对应的旋转矩阵对该坐标轴方向对应的倾斜角度进行调整。

基于前述实施例提供的雷达的安装角度调整方法，本实施例还提供一种雷达的安装角度调整装置，参见图2，所述装置包括：

第一确定单元201，用于根据雷达对待检测目标的检测结果，确定所述雷达的俯仰角、偏航角和翻滚角；所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别表征所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度；

第二确定单元202，用于确定所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵；

调整单元203，用于利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，使得所述雷达绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度满足预设条件。

可选的，所述第一确定单元201，用于：

获取所述雷达与所述待检测目标之间的实际距离；

可选的，所述第一确定单元201，用于：

对所述角度值进行一元线性回归；

根据所述一元线性回归得到的斜率计算所述翻滚角。

可选的，所述调整单元203，用于：

可选的，所述雷达为毫米波雷达。

本实施例还提供一种无人驾驶车辆，所述无人驾驶车辆包括图2对应实施例所述的雷达的安装角度调整装置。

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行图1对应实施例任一项所述的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行图1对应实施例任一项所述的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质可以是下述介质中的至少一种：只读存储器模块(英文：read-only memory，缩写：ROM)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种雷达的安装角度调整方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述俯仰角、偏航角和翻滚角分别对应的旋转矩阵；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述俯仰角的确定方式为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏航角的确定方式为：

获取所述雷达与所述待检测目标之间的实际距离；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述翻滚角的确定方式为：

对所述角度值进行一元线性回归；

根据所述一元线性回归得到的斜率计算所述翻滚角。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述旋转矩阵调整所述雷达的安装角度，包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述雷达为毫米波雷达。

7.一种雷达的安装角度调整装置，其特征在于，所述装置包括：

8.一种无人驾驶车辆，其特征在于，所述无人驾驶车辆包括权利要求7所述的雷达的安装角度调整装置。

9.一种用于调整雷达安装角度的设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-6任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-6任一项所述的方法。