CN113138379A - 一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，用于通过车辆侧面雷达确定障碍物的位置，所述方法包括以下步骤：步骤S1，获取车辆运行数据，根据车辆运行数据建立坐标系；步骤S2，获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；步骤S3，获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；步骤S4，根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。本发明还公开一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，用于定位车辆侧面的障碍物，采用单颗雷达节约了硬件成本，避免车辆事故的发生。

Description

一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆雷达技术领域，尤其涉及一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统。

背景技术

现有的车辆雷达定位一般是在车辆的车头和车尾各设置至少一颗雷达，通过雷达发射的探测波探测车辆前方和后方的障碍物，并根据雷达探测数据进行计算，得到雷达与障碍物的距离，并根据计算得到的距离判断是否需要启动车辆的紧急制动系统，保障车辆的驾驶安全；对于不同配置的车辆，探测雷达的数量不同，探测的精确度亦不相同。

但是，针对现有的雷达车辆只能准确探测车辆前方和后方的障碍物，对于车辆侧面的障碍物雷达便无法精准探测；对于配置较高的车辆一般采用多个侧边雷达同时定位，该定位方式增加了车辆的硬件成本投入，对障碍物定位还存在较大误差；如何在减少硬件成本投入的前提下精准定位车辆侧面的障碍物成为一大难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统，用于在减少硬件成本投入的前提下精准定位车辆侧面的障碍物。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，用于通过车辆侧面雷达确定障碍物的位置，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，建立坐标系；

步骤S2，获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；

步骤S3，获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；

步骤S4，根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

本发明还提供一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，所述系统包括：

坐标系建立模块，用于建立坐标系；

第一数据获取模块，用于获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；

第二数据获取模块，用于获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；

障碍物坐标确定模块，用于根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

本发明提供的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统，在车辆行驶过程中，通过建立坐标系确定雷达在第一时刻的坐标为第一坐标，雷达在第二时刻的坐标为第二坐标，并通过单颗雷达分别在以上两个时刻探测得到雷达与障碍物的距离，结合障碍物、第一坐标、第二坐标所形成的三角关系，确定障碍物的坐标，仅用单颗雷达实现障碍物的精准定位，节约了硬件成本，提高了定位精度，提高了行车安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，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他的附图。

图1是本发明一实施例中的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法的流程图。

图2是本发明一实施例中的三角定位的示意图。

图3是图1中步骤S1的子流程图。

图4是图1中步骤S2的子流程图。

图5是图1中步骤S3的子流程图。

图6是图1中步骤S4的子流程图。

图7是图5中步骤S42的子流程图。

图8是本发明一实施例中的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统的结构框图。

图9是图8中坐标系建立模块的结构框图。

图10是图8中第一数据获取模块的结构框图。

图11是图8中第二数据获取模块的结构框图。

图12是图8中障碍物坐标确定模块的结构框图。

图13是图12中障碍物确定模块的结构框图。

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付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。

本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，图1是本发明一实施例中的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法的流程图。

如图1所示，本发明提供一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，用于通过车辆侧面的单颗雷达确定障碍物的位置，所述方法包括以下步骤：步骤S1，建立坐标系；步骤S2，获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；步骤S3，获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；步骤S4，根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

本发明提供的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，在车辆行驶过程中，通过建立坐标系确定雷达在第一时刻的坐标为第一坐标，雷达在第二时刻的坐标为第二坐标，并通过单颗雷达分别在以上两个时刻探测得到雷达与障碍物的距离，利用障碍物、第一坐标、第二坐标所形成的三角关系，确定障碍物的坐标，仅用单颗雷达实现障碍物的精准定位，节约了硬件成本，提高了定位精度，提高了行车安全。

请参阅图2和图3，图2是本发明一实施例中的三角定位的示意图；图3是图1中步骤S1的子流程图。

如图3所示，在一些实施例中，所述步骤S1包括：步骤S11，获取车辆行驶时的运行数据；步骤S12，根据所述运行数据，计算出车辆运动轨迹参数；步骤S13，根据运行数据及车辆运动轨迹参数建立坐标系。

其中，所述雷达是指车载雷达，其包括基于不同技术研发的各种雷达，用于探测障碍物，所述侧面雷达安装在车辆的侧边且数量为一个，垂直于车身向车辆的侧面发出探测波；所述探测波可以为激光、超声波、微波等；所述探测波在雷达探测范围内碰到障碍物后返回至所述雷达，所述雷达通过检测接收到的返回探测波的强度以及折返时间，通过计算确定雷达与障碍物的距离。其中，所述雷达可以由车辆控制系统按照预设条件开启，也可以由驾驶员根据驾驶经验自行决定开启。所述预设条件可以为车辆周围能见度小于某一特定值时，或者在其他需要探测周围障碍物位置的情况发生时。本实施例中，车辆在行驶过程中，自车辆启动时所述雷达开启并持续探测，在雷达探测范围内持续探测障碍物。

所述坐标系是指车辆的控制系统根据车辆运行情况建立的平面坐标系，所述坐标系的坐标原点以及坐标轴可以根据车辆的具体运行数据确定；除此以外，所述控制系统在车辆上选定某点坐标代表车辆的坐标，即在所述坐标系中，将选定点的坐标视为整车的坐标，一般选定车辆上的某个零部件或元器件的坐标代表整车坐标；例如，将车辆上控制器的坐标视为车辆坐标，在车辆启动时，车辆控制系统将车辆启动时的地点设置为坐标系的原点，车头朝向的方向作为Y轴正方向，垂直于右侧车身的方向作为X轴正方向；除此以外，还所述控制系统还可以根据车辆的运行数据对车辆的坐标系进行更新。

所述控制系统为本发明的主要控制中心，所述控制系统包括控制器，所述控制器可以为中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述控制系统是车辆的数据处理中心，利用有线或者无线线路连接整车的各个模块。

如图2所示，所述障碍物是指车辆在行驶过程中雷达的探测区域内所能够发现的足以影响车辆行驶的物体，所述障碍物包括人或物，本实施例中的障碍物是指雷达可以探测到的位置不发生变化或者位置发生变化但不会影响雷达定位的物体。所述障碍物的坐标是指障碍物在上述坐标系中的坐标，为了便于区分，图2中将障碍物的坐标定义为(x，y)。

所述第一时刻是指车辆在行驶过程中雷达首次探测到障碍物的时刻，在车辆行驶过程中，所述雷达持续在预定范围内进行扫描，所述车辆控制系统检测到所述雷达第一次探测到障碍物时，所述车辆控制系统将该时刻确定为第一时刻。

所述第一坐标是指雷达在第一时刻处于坐标系中的坐标；车辆行驶过程中，所述雷达在探测范围内持续探测障碍物，所述车辆控制系统检测到所述雷达探测到障碍物时，所述车辆控制系统将该时刻作为第一时刻，并在坐标系中获取该时刻的雷达的坐标作为第一坐标；其中，一般根据所述雷达在第一时刻与所述车辆上选定的视为车辆的坐标的某个零部件或元器件的位置关系计算得到的雷达的第一坐标；为了便于区分，图2中将所述第一坐标定义为(x1，y1)。

所述第二时刻是指车辆在行驶过程中雷达第二次探测到相同障碍物的时刻，所述相同障碍物是指与第一时刻探测的障碍物相同；所述第一时刻与所述第二时刻之间具有预设时间间隔；即，所述第二时刻是所述第一时刻经过预设时间间隔后，雷达进行探测并探测到相同障碍物的时刻。所述预设时间间隔不宜过小，确保车辆在第一时刻的坐标与车辆在第二时刻的坐标有明显区分。

所述预设时间间隔可以根据车速预先进行设置，其中，不同车速对应不同的预设时间间隔；例如，在车速为50km/h时，时间间隔设置为0.5s，车速为60km/h时，时间间隔设置为0.3s。

所述第二坐标是指雷达在第二时刻处于坐标系中的坐标，车辆控制系统计算得出雷达在第一时刻的第一坐标后，开启计时，待时间满足预设时间间隔后，所述车辆控制系统检测到雷达探测到同一障碍物时，所述车辆控制系统将该时刻作为第二时刻，并获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标；其中，一般根据所述雷达在第二时刻与所述车辆上选定的视为车辆的坐标的某个零部件或元器件的位置关系计算得到的雷达的第二坐标；为了便于区分，图2中将所述第二坐标定义为(x2，y2)。

所述第一距离是指在第一时刻通过雷达探测得到的雷达与障碍物的距离，所述第一距离为雷达与障碍物的直线距离。为了便于区分，图2中将在第一时刻雷达与障碍物之间的线段定义为L1，所述L1的长度即为第一距离。

所述第二距离是指在第二时刻通过雷达探测得到的雷达与障碍物的距离，所述第二距离亦是雷达与障碍物的直线距离。为了便于区分，图2中将第二时刻雷达与障碍物之间的线段定义为L2，所述L2的长度即为第二距离。

所述运行数据是指通过车辆上的控制器局域网络(Controller Area Network,CAN))总线获取的车辆运行状态数据，所述控制器局域网络总线是一种多主控(Multi-Master)的总线，所述控制器局域网络的消息是广播式的，亦即在同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，因此所述控制器局域网络总线比较适合传输短消息数据，所述控制器局域网络总线用于传输一般为运行数据。所述运行数据包括车辆脉冲数据、方向盘转角数据、车辆速度数据等。

所述车辆运动轨迹参数是指根据所述运行数据通过计算得到的车辆的运行轨迹数据，例如，根据所述运行数据中的方向盘转角数据计算得到车辆转向的方向、弧度半径以及车辆转向运动轨迹，根据方向盘转角数据的保持时间以及当前车速，得到当前的车辆处于车辆转向运动轨迹中的位置，从而得到车辆在转向时的实时坐标数据。

具体的，所述车辆控制系统通过所述控制器局域网络总线获取的车辆的运行数据，根据运行数据中的启动脉冲数据确定驾驶员对车辆执行的启动操作，所述车辆控制系统在车辆启动时，将车辆上的控制器件所在的位置作为坐标原点，将车头朝向的方向作为Y轴正方向，将过原点且垂直于右侧车身的方向作为X轴正方向，建立初始坐标系；所述车辆控制系统获取车辆方向盘转角数据，根据车辆方向盘转角数据计算出车辆运动轨迹参数，在坐标系中根据车辆运动轨迹参数预先规划出车辆的运动轨迹，并根据车辆的运动轨迹适当调整初始坐标系中的X轴、Y轴或者原点坐标，最终确定一个适合车辆运行轨迹的坐标系。与此同时，结合当前车速和方向盘转角数据确定车辆正处于运动轨迹中的位置，从而，确定车辆在坐标系中的实时坐标。

在其他实施例中，所述车辆控制系统在建立坐标系时，直接将雷达所在位置作为坐标系的坐标原点，并且直接将雷达的坐标选定作为车辆的实时坐标，简化后期雷达坐标的计算过程。

在其他实施例中，所述车辆控制系统可以根据情况建立三维坐标系，即分别设立X轴、Y轴以及Z轴，例如，将车辆上的控制器件所在的位置作为坐标原点，将车头朝向的方向作为Y轴正方向，将过原点且垂直右侧车身的方向作为X轴正方向，将过原点且垂直于X轴、Y轴向上的方向作为Z轴正方向，通过雷达探测获得障碍物的高度，并通过三维几何计算出障碍物的三维坐标。

在其他实施例中，所述车辆在需要建立坐标系时，驾驶员可以开启车载GPS卫星定位系统，将车辆当前的定位和行驶方向发送给服务器，请求服务器根据车辆当前定位和行驶方向建立坐标系，所述服务器将车辆当前的定位作为坐标原点，车辆行驶方向作为Y轴正方向，经过坐标原点垂直于Y轴且向右侧的方向作为X轴的正方向；服务器根据车辆实时上传的定位，经过同步计算换算成车辆位于坐标系中的坐标；从而，通过GPS定位系统可以根据驾驶需要建立坐标系，并利用GPS定位系统将车辆的实时定位转变为车辆的坐标，提高了坐标系的建立效率，减少了本地存储空间的占用以及本地数据计算量。

从而，通过获取车辆行驶时的运行数据并根据车辆的运行数据计算出车辆的运动轨迹参数，根据运行数据以及车辆运动轨迹参数最终确定车辆的坐标系，并通过车辆运动轨迹参数计算出车辆于坐标系中的实时坐标，为定位障碍物提供了精确的数据支撑。

请参阅图4，图4是图1中步骤S2的子流程图。

如图4所示，在一些实施例中，所述步骤S2，包括：步骤S21，获取车辆在第一时刻的坐标；步骤S22，根据车辆在第一时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第一时刻的坐标，并将雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标；步骤S23，获取雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离。

其中，所述车辆在第一时刻的坐标是指在第一时刻所述车辆上选定点的坐标，即将车辆上选定某个零部件或元器件在第一时刻的坐标视为车辆在第一时刻的坐标；例如，将车辆上控制器件在第一时刻的坐标视为车辆在第一时刻的坐标。

具体的，当所述控制系统根据雷达探测结果检测到所述雷达探测到障碍物后，所述控制系统获取所述控制器件在第一时刻的坐标作为车辆在第一时刻的坐标，并根据所述控制器件与雷达的位置关系确定雷达在第一时刻的坐标，将雷达的坐标作为第一坐标，即(x1，y1)。

在具体应用场景中，所述雷达探测到障碍物后，所述控制系统将该时刻确定为第一时刻，以坐标单位为厘米为例，所述控制系统根据车辆运动轨迹参数以及运行数据计算得到车辆的控制器件在第一时刻的坐标为(300，700)，所述控制系统将该坐标作为车辆的坐标，并根据所述雷达于所述控制器件的右侧30cm，前方50cm的位置关系，通过将第一时刻车辆的坐标中的横坐标加30cm，纵坐标加50cm即可得到所述雷达在第一时刻的坐标，即第一坐标(330，750)。

与此同时，所述控制系统获取雷达在第一时刻对障碍物的探测结果，即雷达在第一时刻与障碍物的距离，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离，即图2中L1的长度。

从而，通过在第一时刻获取车辆的坐标，根据车辆的坐标计算得到雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并获取雷达探测的第一距离，初步确定车辆与障碍物的距离关系，并根据第一距离判断车辆是否安全，及时纠正驾驶员的驾驶行为。

请参阅图5，图5是图1中步骤S3的子流程图。

在一些实施例中，所述步骤S3包括：步骤S31，获取车辆在第二时刻的坐标；步骤S32，根据车辆在第二时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第二时刻的坐标，并将雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标；步骤S33，获取雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离。

其中，所述车辆在第二时刻的坐标是指在第二时刻所述车辆上选定点的坐标，即将车辆上选定某个零部件或元器件在第二时刻的坐标视为车辆在第二时刻的坐标；例如，将车辆上控制器件在第二时刻的坐标视为车辆在第二时刻的坐标。

如图2所示，具体的，所述控制系统确定第一坐标后，所述控制系统根据当前车速，确定与车速对应的预设时间间隔，并启动计时器开始计时；当计时达到预设时间间隔时，所述控制系统检测雷达探测的结果，若确定雷达探测到同一障碍物，则所述控制系统将该时刻确定为第二时刻，所述控制系统将所述控制器件在第二时刻的坐标作为车辆在第二时刻的坐标，并根据所述控制器件与雷达的位置关系确定雷达在第二时刻的坐标，将雷达的坐标作为第二坐标，即图2中的(x1，y1)。

当所述控制系统确定雷达在第二时刻探测到同一障碍物时，所述控制系统获取雷达在第二时刻探测的雷达与障碍物的距离，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离，即图2中L2的长度。

在其他实施例中，所述车辆控制系统在计时达到预设时间间隔时，若雷达探测结果显示未发现同一障碍物，则说明车辆已经远离该障碍物，所述车辆控制系统直接放弃之前获取的第一坐标及第一距离，不需要对该障碍物进行定位。

在其他实施例中，所述车辆控制系统在计时达到预设时间间隔时，若雷达探测结果显示未发现同一障碍物，但雷达探测结果显示新的障碍物时，所述车辆控制系统放弃之前获取的第一坐标及第一距离，并获取所述控制器件在该时刻的坐标作为车辆在第一时刻的坐标，并根据所述控制器件与雷达的位置关系计算得到雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并获取雷达在该时刻探测的雷达与新的障碍物的距离作为第一距离，随后按照上述方案针对新的障碍物，获取第二坐标及第二距离，从而将该时刻作为新的障碍物定位的第一时刻，重新对新的障碍物进行定位。

在其他实施例中，所述车辆控制系统在第一时刻向服务器发送GPS定位，请求服务器根据该定位在坐标系中查找与之对应的坐标作为第一坐标，并将第一时刻雷达探测得到的与障碍物的距离上传服务器，请求服务器将其作为第一距离；同时启动计时，当计时满足预设时间间隔时，车辆控制系统检测到雷达探测到同一障碍物，则将该时刻确定为第二时刻；所述车辆控制系统在第二时刻向服务器发送GPS定位，请求服务器在坐标系中查找该定位对应的坐标作为第二坐标，并将第二时刻雷达探测得到的与障碍物的距离上传服务器，作为第二距离；从而将坐标确定工作交给服务器进行，所述车辆控制系统只需要对雷达探测结果进行检测，判断雷达是否探测到障碍物，并在雷达探测到障碍物时，将车辆定位以及雷达探测的距离上传给服务器，减少了本地运算量，提高了障碍物定位的效率。

从而，通过在不同时刻获取雷达的坐标，并获取不同时刻雷达与障碍物的距离，准确判断车辆与障碍物的位置，提高了障碍物定位的效率，为后续计算障碍物的坐标提供了数据支撑。

请参阅图6，图6是图1中步骤S4的子流程图。

如图6所示，在一实施例中，所述步骤S4包括：步骤S41，根据第一坐标与第二坐标，通过计算得到第一坐标与第二坐标的距离，并将第一坐标与第二坐标的距离确定为间隔距离；步骤S42，根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

如图2所示，其中，所述间隔距离是指所述第一坐标与所述第二坐标之间的距离，通过对第一坐标及第二坐标进行数学运算即可得到所述间隔距离。为了便于区分，图2中将第一坐标到第二坐标的线段定义为线段d，所述线段d的长度即为间隔距离。

具体的，根据所述第一坐标(x1，y1)和第二坐标(x1,y2)，通过计算可以得到所述第一坐标到第二坐标的线段d的长度，即间隔距离；所述第一坐标到障碍物的线段L1、第二坐标到障碍物的线段L2以及第一坐标到第二坐标的线段d，形成一个三角形；现已知该三角形的三边长度，根据余弦定理可以确定三角形的三个内角大小，再根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离、间隔距离经过数学运算即可以求出障碍物的坐标。

在其他实施例中，所述车辆上设有提示装置，所述提示装置可以根据障碍物的坐标通过显示或发声的方式提示用户障碍物与车辆的位置关系，当车辆与障碍物的距离小于预设安全距离时，所述控制系统通过所述提示装置对驾驶员发出提示信息，并告知驾驶员障碍物与车辆的距离，提醒驾驶员小心驾驶，避免事故。

从而，根据获取的第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离、间隔距离，经过简单的数学运算，得到障碍物准确的坐标数据，降低了检测障碍物的成本，提高了障碍物定位的精确度，及时告知驾驶员障碍物的位置保证了行车安全。

在一些实施例中，所述第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离中，所述间隔距离不小于预设距离，且所述第二距离、第一距离及间隔距离中的任意两者之和大于第三者。

其中，所述预设距离是预先设置的用于衡量间隔距离是否达到计算障碍物坐标的标准距离，目的是为了保证计算得到的障碍物的坐标的精确性；若所述间隔距离小于所述预设距离，则说明选取的第一坐标与第二坐标的距离较近，会使得第一坐标与所述第二坐标的坐标值相差较小，最终导致计算出的障碍物的坐标误差偏大。

具体的，当计时达到预设时间间隔时，所述控制系统检测到雷达探测到同一障碍物，则所述控制系统计算出雷达的坐标作为第二坐标，再根据第一坐标及第二坐标计算得到间隔距离，并判断该间隔距离是否小于预设距离。

若所述间隔距离小于预设距离，则所述车辆控制系统直接放弃第二坐标，并启动计时器按照预设时间间隔重新计时，当计时达到预设时间间隔，且所述控制系统再次检测到雷达探测到同一障碍物时，所述控制系统重新计算得到第二坐标，若该第二坐标与第一坐标的间隔距离仍然小于所述预设距离，则所述车辆控制系统再次放弃计算出的第二坐标作废，并按照上述过程重新采集第二坐标，直至所述间隔距离不小于所述预设距离。

若所述间隔距离不小于预设距离，则判断间隔距离、第一距离、第二距离中任意两者之和是否大于第三者，即图2中线段L1、线段L2以及线段d是否满足三角形任意两边之和大于第三边的规定，若不满足，则说明障碍物不在车辆的侧边，即无需对障碍物进行三角定位，可以通过第二坐标及第二距离直接计算得到障碍物的坐标；若满足，则根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离形成的三角形通过几何运算确定障碍物的坐标。

从而，通过判断线段L1、线段L2以及线段d是否满足三角形任意两边之和大于第三边的规定，确定计算障碍物坐标的方式；通过判断间隔距离是否大于预设距离，减少计算障碍物坐标的误差，使得障碍物的定位更加准确。

请参阅图7，图7是图5中步骤S42的子流程图。

如图7所示，在一些实施例中，所述第一坐标到第二坐标的方向为行驶方向，所述步骤S42包括：步骤S421，根据间隔距离、第一距离、第二距离，通过计算得到第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角，并将第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角作为方位角；步骤S422，根据第一坐标及第二坐标确定第一坐标与第二坐标所在直线的倾斜角；步骤S423，根据第一坐标、第一距离、方位角、倾斜角，通过计算确定障碍物的坐标。

如图2所示，其中，所述方位角是指所述雷达在第一坐标时，所述障碍物与车辆行驶方向的夹角。所述车辆行驶方向是指从第一坐标到第二坐标的方向；所述障碍物与所述车辆行驶方向的夹角，即所述第一坐标到障碍物的直线与第一坐标到第二坐标的直线之间的夹角；所述方位角大于0度且小于180度。为了便于区分，图2中将所述方位角定义为∠α。

所述倾斜角是指从第一坐标到第二坐标的向量的倾斜角度；具体的，可以根据第一坐标以及第二坐标计算得到从第一坐标到第二坐标的向量坐标，根据所述向量坐标确定所述向量的倾斜角。

具体的，根据间隔距离、第一距离、第二距离，即根据图2中线段L1、线段L2以及线段d的长度，运用余弦定理，可以计算得到所述方位角，即∠α；再根据第一坐标、第二坐标计算得到从第一坐标到第二坐标的向量的倾斜角；再根据方位角、倾斜角算出从第一坐标到障碍物的向量的倾斜角，最后根据第一坐标以及第一坐标到所述障碍物的向量的倾斜角计算得到障碍物的坐标。

在其他实施例中，还可以利用其他运算方法计算得到所述障碍物的坐标；例如，利用余弦定理求出该三角形的三个内角，再根据平面几何坐标的计算方法，计算求出障碍物的坐标，鉴于该计算过程较为繁琐，故在此不做过多赘述。

从而，根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离等数据，通过数学运算得到所述障碍物的准确坐标，实现单颗雷达完成障碍物的定位，降低了硬件投入成本，避免了车辆与障碍物发生碰撞，提高了障碍物定位效率。

本发明提供的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法可以在硬件、固件中实施，或者可以作为可以存储在例如CD、ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘的等计算机可读存储介质中的软件或计算机代码，或者可以作为原始存储在远程记录介质或非瞬时的机器可读介质上、通过网络下载并且存储在本地记录介质中的计算机代码，从而这里描述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法可以利用通用计算机或特殊处理器或在诸如ASIC或FPGA之类的可编程或专用硬件中以存储在记录介质上的软件来呈现。如本领域能够理解的，计算机、处理器、微处理器、控制器或可编程硬件包括存储器组件，例如，RAM、ROM、闪存等，当计算机、处理器或硬件实施这里描述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法而存取和执行软件或计算机代码时，存储器组件可以存储或接收软件或计算机代码。另外，当通用计算机存取用于实施这里示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行这里示出的处理的专用计算机。

其中，所述计算机可读存储介质可为固态存储器、存储卡、光碟等。所述计算机可读存储介质中存储有程序指令而供计算机调用后执行图1至图7所示的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法。

所述计算机可读存储介质可设置于车辆中，所述计算机可读存储介质存储的程序指令可供车辆的控制系统调用，而执行前述的基于单颗雷达进行三角定位的方法。

请参阅图8，图8是本发明一实施例中的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统100的结构框图。

本发明还提供一种基于单颗雷达进行三角定位的系统100，所述系统包括：坐标系建立模块10，用于建立坐标系；第一数据获取模块20，用于获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；第二数据获取模块30，用于获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；障碍物坐标确定模块40，用于根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

请参阅图9，图9是图8中坐标系建立模块10的结构框图。

在一些实施例中，所述坐标系建立模块10包括：运行数据获取模块11，用于获取车辆行驶时的运行数据；参数计算模块12，用于根据所述运行数据，计算车辆运动轨迹参数；坐标系确立模块13，用于根据运行数据及车辆运动轨迹参数建立坐标系。

请参阅图10，图10是图8中第一数据获取模块20的结构框图。

在一些实施例中，所述第一数据获取模块20包括：第一坐标获取模块21，用于获取车辆在第一时刻的坐标；第一坐标确定模块22，用于根据车辆在第一时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第一时刻的坐标，并将雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标；第一距离确定模块23，用于获取雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离。

请参阅图11，图11是图8中第二数据获取模块30的结构框图。

在一些实施例中，所述第二数据获取模块30包括：第二坐标获取模块31，用于获取车辆在第二时刻的坐标；第二坐标确定模块32，用于根据车辆在第二时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第二时刻的坐标，并将雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标；第二距离确定模块33，用于获取雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离。

请参阅图12，图12是图8中障碍物坐标确定模块40的结构框图。

在一些实施例中，所述障碍物坐标确定模块40包括：间隔距离确定模块41，用于根据第一坐标与第二坐标，通过计算得到第一坐标与第二坐标的距离，并将第一坐标与第二坐标的距离确定为间隔距离；障碍物确定模块42，用于根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离确定障碍物的坐标。

请参阅图13，图13是图12中障碍物确定模块42的结构框图。

在一些实施例中，所述第一坐标到第二坐标的方向为行驶方向，所述障碍物确定模块42包括：方位角确定模块421，用于根据间隔距离、第一距离、第二距离，通过计算得到第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角，并将第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角作为方位角；倾斜角确定模块422，用于根据第一坐标及第二坐标确定第一坐标与第二坐标所在直线的倾斜角；障碍物坐标计算模块423，用于根据第一坐标、第一距离、方位角、倾斜角，通过计算确定障碍物的坐标。

如图8所示，在一些实施例中，所述基于单颗雷达进行三角定位的系统100还包括存储模块50，所述存储模块50用于存储雷达探测得到的数据，以及所述控制系统进行三角定位的过程中所获取的数据。

其中，所述存储模块50可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、多个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

具体的，所述基于单颗雷达进行三角定位的系统100中的坐标系建立模块10、第一数据获取模块20、第二数据获取模块30以及障碍物坐标确定模块40、存储模块50均设置与汽车内；且所述第一数据获取模块20与所述坐标系建立模块10中的所述坐标系确立模块13通过有线或者无线的方式连接，用于将坐标系建立模块10中的坐标数据传送给第一数据获取模块20，供所述控制系统获取车辆在第一时刻的坐标；所述第二数据获取模块30中的所述第二坐标获取模块31与所述第一数据获取模块20中的所述第一坐标确定模块22通过有线或者无线的方式连接，用于在确定第一坐标后启动第二坐标获取模块31获取车辆在第二时刻的坐标；所述间隔距离确定模块41与所述第一坐标确定模块22通过有线或者无线的方式连接，且所述间隔距离确定模块41与所述第二坐标确定模块32通过有线或者无线的方式连接，用于根据确定的第一坐标及第二坐标计算间隔距离；间隔距离确定模块41、第一坐标确定模块22、第一距离确定模块23、第二坐标确定模块32以及第二距离确定模块33分别与所述障碍物确定模块42通过有线或者无线的方式连接，用于根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离确定障碍物的坐标；其中，所述存储模块50与所述基于单颗雷达进行三角定位的系统100中的各个模块相连接，用于存储各个模块获取的数据，并供所述控制系统调取其存储的数据。

本发明提供的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统100使用前述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统100执行的功能与所执行的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法的步骤相对应，更具体的描述可参考前述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法的相关内容。

本发明提供的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法及系统，在车辆行驶过程中，通过建立坐标系确定雷达在第一时刻的坐标为第一坐标，雷达在第二时刻的坐标为第二坐标，并通过单颗雷达分别在以上两个时刻探测得到雷达与障碍物的距离，结合障碍物、第一坐标、第二坐标所形成的三角关系，确定障碍物的坐标，仅用单颗雷达实现障碍物的精准定位，节约了硬件成本，提高了定位精度，提高了行车安全。

以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，用于通过车辆侧面雷达确定障碍物的位置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，建立坐标系；

步骤S2，获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；

步骤S3，获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；

步骤S4，根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

2.如权利要求1所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，获取车辆行驶时的运行数据；

步骤S12，根据所述运行数据，计算出车辆运动轨迹参数；

步骤S13，根据运行数据及车辆运动轨迹参数建立坐标系。

3.如权利要求1所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21，获取车辆在第一时刻的坐标；

步骤S22，根据车辆在第一时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第一时刻的坐标，并将雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标；

步骤S23，获取雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离。

4.如权利要求3所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31，获取车辆在第二时刻的坐标；

步骤S32，根据车辆在第二时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第二时刻的坐标，并将雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标；

步骤S33，获取雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离。

5.如权利要求4所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

步骤S41，根据第一坐标与第二坐标，通过计算得到第一坐标与第二坐标的距离，并将第一坐标与第二坐标的距离确定为间隔距离；

步骤S42，根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离确定障碍物的坐标。

6.如权利要求5所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述间隔距离不小于预设距离，且所述第一距离、第二距离以及间隔距离中的任意两者之和大于第三者。

7.如权利要求5所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的方法，其特征在于，所述第一坐标到第二坐标的方向为行驶方向，所述步骤S42包括：

步骤S421，根据间隔距离、第一距离、第二距离，通过计算得到第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角，并将第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角作为方位角；

步骤S422，根据第一坐标及第二坐标确定第一坐标与第二坐标所在直线的倾斜角；

步骤S423，根据第一坐标、第一距离、方位角、倾斜角，通过计算确定障碍物的坐标。

8.一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述系统包括：

坐标系建立模块，用于建立坐标系；

第一数据获取模块，用于获取雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标，并将雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离；

第二数据获取模块，用于获取雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标，并将雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离；

障碍物坐标确定模块，用于根据第一坐标、第二坐标、第一距离、第二距离，确定障碍物的坐标。

9.如权利要8所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述坐标系建立模块包括：

运行数据获取模块，用于获取车辆行驶时的运行数据；

参数计算模块，用于根据所述运行数据，计算车辆运动轨迹参数；

坐标系确立模块，用于根据运行数据及车辆运动轨迹参数建立坐标系。

10.如权利要求8所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述第一数据获取模块包括：

第一坐标获取模块，用于获取车辆在第一时刻的坐标；

第一坐标确定模块，用于根据车辆在第一时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第一时刻的坐标，并将雷达在第一时刻的坐标作为第一坐标；

第一距离确定模块，用于获取雷达在第一时刻与障碍物的距离作为第一距离。

11.如权利要求8所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述第二数据获取模块包括：

第二坐标获取模块，用于获取车辆在第二时刻的坐标；

第二坐标确定模块，用于根据车辆在第二时刻的坐标以及雷达在车辆上的位置，确定雷达在第二时刻的坐标，并将雷达在第二时刻的坐标作为第二坐标；

第二距离确定模块，用于获取雷达在第二时刻与障碍物的距离作为第二距离。

12.如权利要求11所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述障碍物坐标确定模块包括：

间隔距离确定模块，用于根据第一坐标与第二坐标，通过计算得到第一坐标与第二坐标的距离，并将第一坐标与第二坐标的距离确定为间隔距离；

障碍物确定模块，用于根据第一坐标、第二坐标、间隔距离、第一距离、第二距离确定障碍物的坐标。

13.如权利要求12所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述间隔距离不小于预设距离，且所述第二距离、第一距离及间隔距离中的任意两者之和大于第三者。

14.如权利要求12所述的一种基于单颗雷达进行三角定位的系统，其特征在于，所述第一坐标到第二坐标的方向为行驶方向，所述障碍物确定模块包括：

方位角确定模块，用于根据间隔距离、第一距离、第二距离，通过计算得到第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角，并将第一时刻障碍物与车辆行驶方向的夹角作为方位角；

倾斜角确定模块，用于根据第一坐标及第二坐标确定第一坐标与第二坐标所在直线的倾斜角；

障碍物坐标计算模块，用于根据第一坐标、第一距离、方位角、倾斜角，通过计算确定障碍物的坐标。

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