CN110988829B - 一种基于uwb定位的车辆传感器标定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法及系统，所述方法包括以下步骤：通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；获取安装在被车车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值；根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定。通过利用UWB定位技术获取被测传感器在被测车辆的理想位置对目标测量体的理想测量值，然后获取被测传感器在被测车辆实际位置的实际测量值，根据获取的理想测量值与实际测量值进行比对，对被测车辆上的被测传感器进行标定，避免了给ADAS感知系统带来误差，同时标定方法简单，无需专业人员操作，无需特定标定场所及特制仪器，成本较低。

Description

一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆传感器技术领域，特别涉及一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法及系统。
背景技术
如今，ADAS(Advanced Driving Assistant System高级辅助驾驶系统)已然成为了技术发展的一大热点，无论是主机厂还是供应商都将大量的精力投至其中。并且就车辆方面而言，安装ADAS后的“成品车”无论在操稳性还是安全性方面都得到了巨大的提升，甚至在某些地区已将ADAS部分功能列入“强制安装”的法规中。ADAS技术可大致分为“感知”、“决策”以及“控制”三大模块：“感知系统”主要负责获取外界环境信息数据，传输至“决策系统”进行分析处理，再形成控制信号输入“控制系统”，而控制后的信息再次被“感知系统”捕获，最终形成“感知-决策-控制-感知”的闭环系统。其中，“感知系统”输出数据的准确性和全面性从根本上影响了决策以及控制，进而决定了产品的优劣。
目前，有关“感知系统”方面的设计，开发者一般倾向于采用异质多传感器数据融合的设计方案，优异的感知系统需要大量的同/异质传感器作为支撑，其中包括了毫米波雷达、超声波雷达，视觉传感器、激光雷达等常见传感器类型。与此同时，随着车载传感器数量的增加，各个传感器的“外参”标定就显得尤为重要。传感器“外参”主要指代传感器相对于车身的物理安装位置参数。
首先，一辆合格的“商品车”在出厂前需要对各个传感器做详细的标定。但是，在车辆运行了一段时间后，在受到某种外力作用下，传感器相对车身的安装位置可能发生旋转或偏移，进而导致给ADAS感知系统带来误差。尤其是在横向位置上的偏移，以及在xOy平面上发生旋转。
目前传统传感器标定方法较为繁琐，需要将指定车辆运送到特定的测量场景下，或者使用特制的测量工具，才能进行有效标定。
发明内容
为此，需要提供一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法及系统，解决现有车辆的传感器发生旋转或偏移导致ADAS感知系统带来误差及传统传感器标定方法繁琐的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法，包括以下步骤：
通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
获取安装在被车车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值；
根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定。
进一步优化，所述“通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值”具体包括以下步骤：
设置第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB设置在目标测量体上；
设置第一UWB标签及第二UWB标签在被测车辆的纵向中线上；
获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值，以及第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值。
进一步优化，所述“去除两个交点中的无效交点”具体包括以下步骤：
计算两个交点与原点之间的距离；
将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。
进一步优化，还包括以下步骤：
以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
进一步优化，还包括以下步骤：
当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
发明人还提供了另一个方案：一种基于UWB定位的车辆传感器标定系统，其特征在于，包括UWB定位模块及标定模块；
所述UWB定位模块用于通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
所述标定模块用于获取安装在被车车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值，并根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定。
进一步优化，所述UWB定位模块包括第一UWB基站、第二UWB基站、第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签；
所述第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签设置在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB设置在目标测量体上；
所述第一UWB标签及第二UWB标签设置在被测车辆的纵向中线上；
所述第一UWB基站用于获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述第二UWB基站用于第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述UWB定位模块用于建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值。
进一步优化，所述UWB定位模块还用于计算两个交点与原点之间的距离；将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。
进一步优化，所述标定模块还用于以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
所述UWB定位模块还用于将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
所述标定模块还用于获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
进一步优化，所述标定模块还用于当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
区别于现有技术，上述技术方案，通过利用UWB定位技术获取被测传感器在被测车辆的理想位置对目标测量体的理想测量值，然后获取被测传感器在被测车辆实际位置的实际测量值，根据获取的理想测量值与实际测量值进行比对，对被测车辆上的被测传感器进行标定，可以使得被测传感器安装在正确的位置上，避免了给ADAS感知系统带来误差，同时标定方法简单，无需专业人员操作，即可实现对被测传感器的标定，无需特定标定场所及特制仪器，成本较低。
附图说明
图1为具体实施方式所述基于UWB定位的车辆传感器标定方法的一种结流程示意图；
图2为具体实施方式所述UWB定位模块的一种结构示意图；
图3为具体实施方式所述UWB定位模块的另一种结构示意图；
图4为具体实施方式所述理想测量值的一种测量示意图；
图5为具体实施方式所述被测传感器在横向坐标上的偏移值的一种测量示意图；
图6为具体实施方式所述被测传感器偏移角度的一种测量示意图；
图7为具体实施方式所述基于UWB定位的车辆传感器标定系统的一种结构示意图。
附图标记说明：
210、UWB 定位模块；
220 标定模块。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本实施例提供了一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法，该方法主要基于目标级数据进行，如激光雷达等点云数据应用在“聚类算法”后生成目标，然后使用该方法进行标定，本方法包括以下步骤：
步骤S110：通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；UWB(Ultra Wide Band，超宽带)技术是一种无线载波通信技术，不采用正弦载波，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、截获能力低、定位精度高等优点；通过利用UWB定位技术，可以获取被测传感器在被测车辆理想位置时，测量目标测量体的理想测量值，即可以得到当被测传感器安装在被测车辆的正确位置时的测量值，其中，被测传感器可以为毫米波雷达、超声波雷达、视觉传感器、激光雷达等车用传感器。
步骤S120：获取安装在被车车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值；
步骤S103：根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定。
通过UWB定位技术采集到被测传感器在被测车辆的理想位置时对目标测量体的理想测量值与被测传感器安装在被测车辆的实际位置获取的目标测量体的实际测量值进行比对，由比对结果进而得到被测传感器的位置参数，可以实现对传感器的横线偏移以及绕z轴角度(横摆角yaw)进行纠正，可以使得被测传感器安装在正确的位置上，避免了给ADAS感知系统带来误差，同时标定方法简单，无需专业人员操作，即可实现对被测传感器的标定，无需特定标定场所及特制仪器，成本较低。
请参阅图2-4，在本实施例中，被测传感器为毫米波雷达Radar，UWB定位技术采用的UWB定位模块包括第一UWB基站Station_1、第二UWB基站Station_2、第一UWB标签Tag_2、第二UWB标签Tag_3及目标UWB标签Tag_1，具体，所述“通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值”具体包括以下步骤：
设置第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB设置在目标测量体上；
设置第一UWB标签及第二UWB标签在被测车辆的纵向中线上；
获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值，以及第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值。
通过分别将第一UWB标签及第二UWB标签安装在被测车辆的纵向中线的位置，具体纵向位置并没有限制，第一UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Radar及第二UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Tag1是已知的，目标UWB标签设置在目标测量体上，其中，第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离固定，可以通过固定长度的绳索进行连接第一UWB基站及第二UWB基站，将第一UWB基站及第二UWB基站设置在被测车辆的前方，保证第一UWB基站及第二UWB基站之间的距离Dist_Sta1_Sta2固定且已知。且保证以被测传感器的理想位置为原点的坐标系(车辆的前进方向为Y轴，横向为X轴)中，第一UWB基站及第二UWB基站需要第一象限或第二象限内，目标UWB设置在目标测量体上，目标测量体设置被测车辆的前方，目标测量体设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，且目标测量体与第一UWB基站及第二UWB基站不在Y轴的同一水平上，第一UWB基站、第二UWB基站、目标测量体及被测传感器安装的理想位置构成完整的四边形。
通过UWB定位技术可以获得第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_2，第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_1，第一UWB基站与第一UWB标签的距离测量值Dist_3，第二UWB基站与第一UWB标签的距离测量值Dist_4，第二UWB基站与第二UWB标签的距离测量值Dist_5，第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_6；建立以被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，Y轴为被测车辆的纵向中线，通过公式进行计算出第一UWB基站及第二UWB基站的坐标位置，其中，第一UWB基站的坐标为(Sta1_x,Sta1_y)，第二UWB基站的坐标为(Sta2_x,Sta2_y)，具体公式为：
Figure BDA0002341619620000101
当得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标位置后，分别以第一UWB基站及第二UWB基站为圆心，以第一UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Radar及第二UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Tag1为半径画圆，两个圆相交得到交点A、B，通过数据比较后明显得到交点B不符合实际状况可以省略，即交点B为无效点，去除交点B，具体的，所述“去除两个交点中的无效交点”具体包括以下步骤：
计算两个交点与原点之间的距离；
将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。
通过增加第一UWB基站及第二UWB基站之间的X轴方向距离，可使得B点位置位于极度靠近原点O的位置，通过设置阈值可以有效判断B点为无效点。
去除无效点后，A点的坐标即目标测量体的坐标值，通过目标测量体的坐标可以计算出被测传感器安装在理想位置下测量目标测量体的理想测量值Range，通过(Obj_x,Obj_y)进行表示。
请参阅图5，在本实施例中，为了避免操作失误出现标定错误及得到实际偏差值，还包括以下步骤：
以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
通过基于目标测量体的当前位置为圆心，以被测传感器的实际测量值Range’为半径画圆，可以得到该圆与X轴的两个交点Lrr_A和Lrr_B，然后将目标测量体移动至新的位置，通过UWB定位技术再次采集目标测量体在新的位置Tag_1’的坐标(Obj_x’,Obj_y’)，并以此为圆心，且以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值Range”为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点Lrr_C和Lrr_D，通过比较交点Lrr_A、Lrr_B、Lrr_C、Lrr_D之间的距离，选出距离最小的两个交点，并对选出的两个交点的距离进行判断是否小于预设值，若小于预设值，则通过计算这两个交点的坐标的均值，既可以得到被测传感器在横向上的偏移值，而如果选出的两个交点的距离大于预设值，则认为之前的操作出现失误，需要重新进行标定。
请参阅图6，在本实施例中，为了计算被测传感器偏移角度，还包括以下步骤：
当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
当对被测传感器的横向偏移量进行标定后，保证被测传感器在没有平移误差的情况下，计算被测传感器的旋转误差，旋转误差主要针对的是被测传感器在XOY平面内的旋转。当计算得到目标测量体在实际位置Tag_1的坐标(Obj_x,Obj_y)，既可以计算得到被测传感器的理想情况下的理想测量角度θ，然后获得被测传感器实际测量得到的实际测量角度θ’，求出理想测量角度与实际测量角度的角度差Δθ，即Δθ＝θ-θ'，即可以求出被测传感器在XOY平面内的旋转量，然后可以根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
请参阅图7，另一个实施例中，一种基于UWB定位的车辆传感器标定系统，其特征在于，包括UWB定位模块210及标定模块220；
所述UWB定位模块210用于通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
所述标定模块220用于获取安装在被车车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值，并根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定。
UWB(Ultra Wide Band，超宽带)技术是一种无线载波通信技术，不采用正弦载波，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、截获能力低、定位精度高等优点；通过利用UWB定位技术，可以获取被测传感器在被测车辆理想位置时，测量目标测量体的理想测量值，即可以得到当被测传感器安装在被测车辆的正确位置时的测量值，其中，被测传感器可以为毫米波雷达、超声波雷达、视觉传感器、激光雷达等车用传感器。
通过UWB定位技术采集到被测传感器在被测车辆的理想位置时对目标测量体的理想测量值与被测传感器安装在被测车辆的实际位置获取的目标测量体的实际测量值进行比对，由比对结果进而得到被测传感器的位置参数，可以实现对传感器的横线偏移以及绕z轴角度(横摆角yaw)进行纠正，可以使得被测传感器安装在正确的位置上，避免了给ADAS感知系统带来误差，同时标定方法简单，无需专业人员操作，即可实现对被测传感器的标定，无需特定标定场所及特制仪器，成本较低。
请参阅图2-4，在本实施例中，被测传感器为毫米波雷达Radar，所述UWB定位模块210包括第一UWB基站Station_1、第二UWB基站Station_2、第一UWB标签Tag_2、第二UWB标签Tag_3及目标UWB标签Tag_1；
所述第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签设置在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB设置在目标测量体上；
所述第一UWB标签及第二UWB标签设置在被测车辆的纵向中线上；
所述第一UWB基站用于获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述第二UWB基站用于第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述UWB定位模块210用于建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值。
通过分别将第一UWB标签及第二UWB标签安装在被测车辆的纵向中线的位置，具体纵向位置并没有限制，第一UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Radar及第二UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Tag1是已知的，目标UWB标签设置在目标测量体上，其中，第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离固定，可以通过固定长度的绳索进行连接第一UWB基站及第二UWB基站，将第一UWB基站及第二UWB基站设置在被测车辆的前方，保证第一UWB基站及第二UWB基站之间的距离Dist_Sta1_Sta2固定且已知。且保证以被测传感器的理想位置为原点的坐标系(车辆的前进方向为Y轴，横向为X轴)中，第一UWB基站及第二UWB基站需要第一象限或第二象限内，目标UWB设置在目标测量体上，目标测量体设置被测车辆的前方，目标测量体设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，且目标测量体与第一UWB基站及第二UWB基站不在Y轴的同一水平上，第一UWB基站、第二UWB基站、目标测量体及被测传感器安装的理想位置构成完整的四边形。
通过UWB定位技术可以获得第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_2，第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_1，第一UWB基站与第一UWB标签的距离测量值Dist_3，第二UWB基站与第一UWB标签的距离测量值Dist_4，第二UWB基站与第二UWB标签的距离测量值Dist_5，第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值Dist_6；建立以被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，Y轴为被测车辆的纵向中线，通过公式进行计算出第一UWB基站及第二UWB基站的坐标位置，其中，第一UWB基站的坐标为(Sta1_x,Sta1_y)，第二UWB基站的坐标为(Sta2_x,Sta2_y)，具体公式为：
Figure BDA0002341619620000141
当得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标位置后，分别以第一UWB基站及第二UWB基站为圆心，以第一UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Radar及第二UWB标签与被测传感器的距离Dist_Tag2_Tag1为半径画圆，两个圆相交得到交点A、B，通过数据比较后明显得到交点B不符合实际状况可以省略，即交点B为无效点，去除交点B，具体的，所述UWB定位模块210还用于计算两个交点与原点之间的距离；将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。通过增加第一UWB基站及第二UWB基站之间的X轴方向距离，可使得B点位置位于极度靠近原点O的位置，通过设置阈值可以有效判断B点为无效点。
去除无效点后，A点的坐标即目标测量体的坐标值，通过目标测量体的坐标可以计算出被测传感器安装在理想位置下测量目标测量体的理想测量值Range，通过(Obj_x,Obj_y)进行表示。
请参阅图5，在本实施例中，为了避免操作失误出现标定错误及得到实际偏差值，所述标定模块220还用于以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
所述UWB定位模块210还用于将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
所述标定模块220还用于获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
通过基于目标测量体的当前位置为圆心，以被测传感器的实际测量值Range’为半径画圆，可以得到该圆与X轴的两个交点Lrr_A和Lrr_B，然后将目标测量体移动至新的位置，通过UWB定位技术再次采集目标测量体在新的位置Tag_1’的坐标(Obj_x’,Obj_y’)，并以此为圆心，且以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值Range”为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点Lrr_C和Lrr_D，通过比较交点Lrr_A、Lrr_B、Lrr_C、Lrr_D之间的距离，选出距离最小的两个交点，并对选出的两个交点的距离进行判断是否小于预设值，若小于预设值，则通过计算这两个交点的坐标的均值，既可以得到被测传感器在横向上的偏移值，而如果选出的两个交点的距离大于预设值，则认为之前的操作出现失误，需要重新进行标定。
请参阅图6，在本实施例中，为了计算被测传感器偏移角度，所述标定模块220还用于当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
当对被测传感器的横向偏移量进行标定后，保证被测传感器在没有平移误差的情况下，计算被测传感器的旋转误差，旋转误差主要针对的是被测传感器在XOY平面内的旋转。当计算得到目标测量体在实际位置Tag_1的坐标(Obj_x,Obj_y)，既可以计算得到被测传感器的理想情况下的理想测量角度θ，然后获得被测传感器实际测量得到的实际测量角度θ’，求出理想测量角度与实际测量角度的角度差Δθ，即Δθ＝θ-θ'，即可以求出被测传感器在XOY平面内的旋转量，然后可以根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于UWB定位的车辆传感器标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
获取安装在被测车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值；
根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定；
所述“通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值”具体包括以下步骤：
设置第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB标签设置在目标测量体上；
设置第一UWB标签及第二UWB标签在被测车辆的纵向中线上；
获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值，以及第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第二UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
还包括以下步骤：
以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
2.根据权利要求1所述基于UWB定位的车辆传感器标定方法，其特征在于，所述“去除两个交点中的无效交点”具体包括以下步骤：
计算两个交点与原点之间的距离；
将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。
3.根据权利要求1所述基于UWB定位的车辆传感器标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
4.一种基于UWB定位的车辆传感器标定系统，其特征在于，包括UWB定位模块及标定模块；
所述UWB定位模块用于通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
所述标定模块用于获取安装在被测车辆实际位置的被测传感器测量目标测量体的实际测量值，并根据理想测量值与实际测量值对被测传感器进行标定；
所述UWB定位模块包括第一UWB基站、第二UWB基站、第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签；
所述第一UWB基站、第二UWB基站及目标UWB标签设置在被测车辆的前方，所述目标UWB标签设置在第一UWB基站及第二UWB基站之间，所述目标UWB标签设置在目标测量体上；
所述第一UWB标签及第二UWB标签设置在被测车辆的纵向中线上；
所述第一UWB基站用于获取第一UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述第二UWB基站用于第二UWB基站与第一UWB标签、第二UWB标签及目标UWB标签的距离测量值；
所述UWB定位模块用于建立被测传感器在被测车辆理想位置为圆点建立直角坐标系，并根据第一UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第二UWB基站与第一UWB标签及第二UWB标签的距离测量值、第一UWB基站与第二UWB基站之间的距离值、第一UWB标签与被测传感器理想位置的距离值、第一UWB标签与目标标签之间的距离值计算得到第一UWB基站及第二UWB基站的坐标；
计算以第一UWB基站为圆心及以第一UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆与以第二UWB基站为圆心及以第二UWB基站与目标UWB标签的距离测量值为半径的圆之间的两个交点，然后去除两个交点中的无效交点，得到目标UWB标签的坐标值；
根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的理想测量值；
所述标定模块还用于以目标测量体的当前位置为圆心及以被测传感器的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
所述UWB定位模块还用于将目标测量体移至新的位置，并通过UWB定位技术计算得到目标测量体新的位置的坐标；
所述标定模块还用于获取被测传感器对移至新的位置的目标测量体的新的实际测量值；
并以目标测量体的新的位置为圆心及以被测传感器对移至新的目标测量体的新的实际测量值为半径画圆，得到与X轴相交的两个交点；
将与X轴相交的四个交点进行两两比较，得到距离最近的两个交点的距离；
判断距离最近的两个交点的距离是否小于预设值，若是，则该两个交点的坐标的均值为被测传感器在横向坐标上的偏移值；
若否，则重新通过UWB定位技术计算出被测传感器在被测车辆理想位置对目标测量体的理想测量值，对被测传感器进行重新标定。
5.根据权利要求4所述基于UWB定位的车辆传感器标定系统，其特征在于，所述UWB定位模块还用于计算两个交点与原点之间的距离；将两个交点与原点之间的距离跟阈值进行比较，得到无效点，然后去除无效点。
6.根据权利要求4所述基于UWB定位的车辆传感器标定系统，其特征在于，所述标定模块还用于当被测传感器标定至被测车辆的理想位置后，根据目标UWB标签的坐标值计算被测传感器的理想测量角度；
获取被测传感器在被测车辆理想位置测量目标测量体的实际测量角度；
计算理想测量角度与实际测量角度得到角度差，根据角度差对被测传感器的测量角度进行调整。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098985B (zh) * 2020-09-09 2024-04-12 杭州中芯微电子有限公司 基于毫米波检测的uwb定位方法
CN112820131B (zh) * 2020-12-31 2021-10-26 山东派蒙机电技术有限公司 基于uwb进行环境感知数据共享的目标车辆筛选方法、装置及设备
KR20230054003A (ko) * 2021-10-15 2023-04-24 현대모비스 주식회사 자동차 uwb 모듈의 위치 검출 장치 및 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011117800A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Tokyo Denki Univ 車載レーダ点検装置とその方法
CN104090264A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种基于超宽带无源射频标签的车辆定位方法
CN104714209A (zh) * 2015-03-27 2015-06-17 中国矿业大学 一种基于uwb与激光测距组合的动态定位方法及装置
WO2016091020A1 (zh) * 2014-12-09 2016-06-16 中国矿业大学 一种基于uwb采煤机绝对位置精确校准方法及装置
CN105807095A (zh) * 2016-03-10 2016-07-27 同济大学 一种三轴加速度传感器安装误差修正方法
CN107566065A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 中山大学深圳研究院 基于uwb的tof定位方法
CN108613697A (zh) * 2018-05-31 2018-10-02 北京智行者科技有限公司 用于对车辆传感器的参数进行标定的设备和方法
CN109600706A (zh) * 2017-09-29 2019-04-09 北京布科思科技有限公司 探测并计算uwb锚点坐标的方法及系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011117800A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Tokyo Denki Univ 車載レーダ点検装置とその方法
CN104090264A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种基于超宽带无源射频标签的车辆定位方法
WO2016091020A1 (zh) * 2014-12-09 2016-06-16 中国矿业大学 一种基于uwb采煤机绝对位置精确校准方法及装置
CN104714209A (zh) * 2015-03-27 2015-06-17 中国矿业大学 一种基于uwb与激光测距组合的动态定位方法及装置
CN105807095A (zh) * 2016-03-10 2016-07-27 同济大学 一种三轴加速度传感器安装误差修正方法
CN107566065A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 中山大学深圳研究院 基于uwb的tof定位方法
CN109600706A (zh) * 2017-09-29 2019-04-09 北京布科思科技有限公司 探测并计算uwb锚点坐标的方法及系统
CN108613697A (zh) * 2018-05-31 2018-10-02 北京智行者科技有限公司 用于对车辆传感器的参数进行标定的设备和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种超宽带运动目标检测雷达;刘刚等;《现代雷达》;第22卷(第05期);第1-4页 *

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