CN113552546B - 一种车载雷达安装角度的标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种车载雷达安装角度的标定方法及装置。该方法包括：在车辆非直线行驶过程中，获取车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息；根据安装属性信息、运动属性信息以及测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算车载雷达的安装角度求解值；从安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值；对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度。基于本申请公开的技术方案，能够在车辆非直线行驶过程中准确地确定出车载雷达的安装角度。

Description

一种车载雷达安装角度的标定方法及装置

技术领域

本申请属于车载雷达技术领域，尤其涉及一种车载雷达安装角度的标定方法及装置。

背景技术

车载雷达对目标有较好的测速能力，对雨雾有较好的穿透能力，并且不被光照强度影响，已成为智能驾驶方案中不可替代的传感器选择。

车载雷达安装角度是指：车载雷达波束中心指向(即车载雷达波束正前方)与车辆轴向(即车辆行驶正前方)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想安装角度值之间的偏差，并根据偏差测量值对车载雷达的安装位置进行调整或在软件内部对偏差值进行修正。在车辆出厂前，会对车载雷达的安装角度进行标校。但是，在车辆下线行驶后，由于诸如安装结构松动等原因，可能导致车载雷达的实际安装角度与出厂标校的安装角度之间出现偏差，从而引起车载雷达测量出现明显偏差。

为解决这一问题，目前采用的方案是：在车辆直线行驶过程中，对车载雷达的安装角度进行测量，从而确定车载雷达的安装角度是否发生偏移。但是，在生活中还存在大量的非直线行驶场景，因此，如何在车辆非直线行驶过程中确定车载雷达的安装角度，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种车载雷达安装角度的标定方法及装置，以便在车辆非直线行驶的过程中，对车载雷达的安装角度进行标定。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种车载雷达安装角度的标定方法，包括：

在车辆非直线行驶过程中，获取所述车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及所述车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息，其中，所述安装属性信息包括所述车载雷达的安装位置和理想安装角度，所述运动属性信息包括所述车辆的行驶速度和转角速度，所述测量属性信息包括所述多个目标点的多普勒速度和方位角；

根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值；

从所述安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，其中，所述预设筛选规则至少基于所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定；

对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度。

可选的，所述对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度，包括：

将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

基于各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间，其中，所述峰值区间包含的所述有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度。

可选的，所述将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，包括：

利用滑动时间窗将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，其中，相邻子角度区间的中心值之间的差值小于所述滑动时间窗的宽度。

可选的，所述计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度，包括：

在所述峰值区间为一个的情况下，计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，将所述加权平均值确定为所述车载雷达的标定安装角度；

在所述峰值区间为至少两个的情况下，针对每个峰值区间，计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，计算全部加权平均值的均值，将所述均值确定为所述车载雷达的标定安装角度；

其中，所述有效安装角度值的权重与所述有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值呈负相关关系。

可选的，所述根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值，包括：

基于阿克曼转向原理，根据所述车辆的行驶速度和转角速度、以及所述车载雷达的安装位置，得到所述车载雷达的瞬时速度；

根据所述车载雷达的瞬时速度得到所述目标点相对于所述车载雷达的速度；

利用辅助角公式对所述目标点的多普勒速度计算表达式进行变形，得到变形后的多普勒速度计算表达式；

利用辅助角对所述变形后的多普勒速度计算表达式进行简化，得到简化的多普勒速度计算表达式；

根据所述目标点的多普勒速度和方位角、所述目标点相对于所述车载雷达的速度，基于所述简化的多普勒速度计算表达式确定所述车载雷达的安装角度求解值。

可选的，所述预设筛选条件包括：

有效安装角度值位于所述车载雷达的安装角度限定范围内；

其中，所述安装角度限定范围根据所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定。

可选的，在对应于同一目标点的多个安装角度求解值包括四个安装角度求解值的情况下，所述预设筛选条件还包括：

对应于同一目标点的四个安装角度求解值中，相邻两个安装角度求解值之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，舍弃所述目标点对应的四个安装角度求解值；

其中，所述预设差值阈值根据所述车载雷达的理想安装角度设定。

可选的，所述预设筛选条件还包括：

当目标点的多普勒速度超出所述目标点的多普勒速度限定范围时，舍弃所述目标点对应的安装角度求解值；

其中，所述目标点的多普勒速度限定范围根据所述目标点的方位角、所述车辆的行驶速度和转角速度、以及所述车载雷达的安装位置、理想安装角度和最大偏移量确定。

本申请还提供一种车载雷达安装角度的标定装置，包括：

信息获取模块，用于在车辆非直线行驶过程中，获取所述车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及所述车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息，其中，所述安装属性信息包括所述车载雷达的安装位置和理想安装角度，所述运动属性信息包括所述车辆的行驶速度和转角速度，所述测量属性信息包括所述多个目标点的多普勒速度和方位角；

角度求解模块，用于根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值；

角度筛选模块，用于从所述安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，其中，所述预设筛选规则至少基于所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定；

角度标定模块，用于对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度。

可选的，所述角度标定模块包括：

角度统计单元，用于将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

峰值区间确定单元，用于基于各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间，其中，所述峰值区间包含的所述有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

标定安装角度确定单元，用于计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度。

由此可见，本申请的有益效果为：

本申请公开的车载雷达安装角度的标定方法及装置，在车辆非直线行驶过程中，获取观测区域内多个目标点的多普勒速度和方位角，获取车辆的行驶速度和转角速度，获取车载雷达的安装位置，根据多个目标点的多普勒速度和方位角、车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置，基于阿克曼转向原理计算车载雷达的多个安装角度求解值，之后从多个安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，再对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定出车载雷达的标定安装角度。本申请通过对观测区域内的多个目标点的多普勒速度和方位角进行测量，结合车辆的行驶速度和转角速度、以车载雷达的安装角度确定出车载雷达的安装角度求解值，之后对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，从而得到车载雷达的标定安装角度，也就是，能够在车辆非直线行驶场景下测量车载雷达的安装角度。而且，通过对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，能够减少干扰数据，提高车载雷达的安装角度的测量精度。另外，在每个雷达数据周期都可以给出车载雷达的安装角度的测量值，实时性高。

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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请公开的一种车载雷达安装角度的标定方法的流程图；

图2为本申请公开的一种车辆的二维相对运动模型的示意图；

图3为η＞0时

的4个取值的示意图；

图4为η＜0时

的4个取值的示意图；

图5为本申请公开的对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度的流程图；

图6为在车辆非直线行驶中，基于本申请公开的方法与基于现有技术对车载雷达的安装角度进行标定所产生误差的示意图；

图7为本申请公开的一种车载雷达安装角度的标定装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供一种车载雷达安装角度的标定方法及装置，以便在车辆非直线行驶的过程中，对车载雷达的安装角度进行标定。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

参见图1，图1为本申请公开的一种车载雷达安装角度的标定方法的流程图。该方法包括：

S101：在车辆非直线行驶过程中，获取车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息。

其中，车载雷达的安装属性信息包括车载雷达的安装位置和理想安装角度，车辆的运动属性信息包括车辆的行驶速度和转角速度，多个目标点的测量属性信息包括多个目标点的多普勒速度和方位角。

在实施中，可以通过速度传感器获取车辆的行驶速度，通过角速度传感器(如陀螺仪)获取车辆的转角速度。

另外，目标点的多普勒速度和方位角可由车载雷达测量得到。其中，位于车载雷达的观测区域内的目标点可能为静止目标点，也可能为运动目标点。静止目标点是指相对于地面静止的目标点。目标点的方位角是指：目标点与车载雷达之间的连线与车载雷达波束中心线之间的夹角，也就是，目标点与车载雷达之间的连线相对于车载雷达正前方的夹角。

车载雷达的理想安装角度是指：在车辆出厂时车载雷达的安装角度。通常车载雷达的理想安装角度与车载雷达的设计安装角度一致，或两者之间存在很小的允许偏差。

在车辆非直线行驶(例如车辆转向)时，基于阿克曼转向几何建立车辆运动速度与车身上各个点运动速度的关系，得到车辆的二维相对运动模型。参见图2，图2为本申请公开的一种车辆的二维相对运动模型的示意图。

以车辆后轴中心O为原点，以车辆前进方向为y轴的正方向，将y轴的正方向顺时针旋转90°为x轴的正方向，建立车辆坐标系。在图2中，将车辆标记为100。

在车辆非直线行驶过程中，将车辆的行驶速度定义为V_s，将车辆的转角速度定义为ω，ω以顺时针为正。图2中的R表示车载雷达，将车载雷达的安装位置定义为(R_x，R_y)，车载雷达的瞬时速度为：

v_Rx＝R_y*ω 公式(1)

v_Ry＝-R_x*ω+V_s 公式(2)

以车载雷达的中心为原点，以车载雷达的波束中心指向为y轴的正方向，将y轴的正方向顺时针旋转90°为x轴的正方向，建立雷达坐标系。车载雷达的安装角度是：车载雷达的波束中心指向与车辆行驶正前方之间的夹角，以γ表示车载雷达的安装角度。若将车辆行驶方向顺时针旋转小于180°可与车载雷达的波束正前方平行，则γ为正值，否则γ为负值。目标点的方位角是：目标点与车载雷达的中心的连线与雷达坐标系的y轴之间的夹角，以α表示目标点的方位角。若目标点位于雷达坐标系的y轴的正方向与x轴的正方向之间的区域，则α为正值，否则α为负值。定义目标点的多普勒速度V指向车载雷达(即目标点靠近车载雷达)时，V为负值，反之V为正值。

在车辆非直线行驶过程中，测量并记录观测区域内N个目标点的多普勒速度[V₁,V₂,...,V_N]和方位角[α₁,α₂,...,α_N]，N为大于1的整数。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，α₂为第二个目标点的方位角，以此类推，α_N为第N个目标点的方位角。

目标点的数量N由车载雷达的探测能力和场景中目标点的分布共同决定。通常情况下，N的取值在10～200之间，这些目标点的集合通常称为点云。

S102：根据车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算车载雷达的安装角度求解值。

基于运动的相对性，静止目标点相对于车载雷达的速度为[v_Tx,v_Ty]，与车载雷达的瞬时速度的关系如下：

v_Tx＝-v_Rx 公式(3)

v_Ty＝-v_Ry 公式(4)

假设已知车载雷达的安装角度γ，某个目标点的方位角为α_i，那么该目标点的多普勒速度表达式为：

V_i＝v_Tx*sin(γ+α_i)+v_Ty*cos(γ+α_i) 公式(5)

在已知目标点的多普勒速度和方位角、车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置的情况下，基于上述的公式(1)至公式(5)就可以计算出车载雷达的安装角度求解值。

具体的，基于公式(1)和公式(2)，根据车辆的行驶速度V_s和转角速度ω、以及车载雷达的装置位置(R_x,R_y)，计算得到车载雷达的瞬时速度v_Rx和v_Ry；之后，基于公式(3)和公式(4)，根据车载雷达的瞬时速度v_Rx和v_Ry计算得到目标点相对于车载雷达的速度[v_Tx,v_Ty]；针对第i个目标点，将第i个目标点的多普勒速度V_i和方位角α_i、以及前述步骤计算得到的[v_Tx,v_Ty]代入公式(5)，计算得到第i个目标点对应的车载雷达的安装角度求解值。

其中，针对每一目标点，可计算得到车载雷达的4个安装角度。需要说明的是，车载雷达的安装角度是唯一的，针对每一个目标点计算得到的车载雷达的4个安装角度中，最多只有一个值是正确的，因此将在步骤S102中计算得到的安装角度称为安装角度求解值。

在另一种实施方式中，步骤S102包括：

基于阿克曼转向原理，根据车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置，得到车载雷达的瞬时速度；

根据车载雷达的瞬时速度得到目标点相对于车载雷达的速度；

利用辅助角公式对目标点的多普勒速度计算表达式进行变形，得到变形后的多普勒速度计算表达式；

利用辅助角对变形后的多普勒速度计算表达式进行简化，得到简化的多普勒速度计算表达式；

根据目标点的多普勒速度和方位角、目标点相对于车载雷达的速度，基于简化的多普勒速度计算表达式确定车载雷达的安装角度求解值。

辅助角公式的主要作用是：将多个三角函数的和转化为单个函数，以此来求解有关最值的问题。辅助角公式如公式(6)，物理意义是：将角度z的三角函数和转化为单个三角函数，以便对角度z进行求解。

由于辅助角公式存在a＞0的约束条件，因此对公式(6)的左右两侧均乘以v_Tx，以保证a大于0，进而使用辅助角公式对公式(5)进行变形，得到公式(7)。

V_i*v_Tx＝v_Tx*v_Tx*sin(γ+α_i)+v_Tx*v_Ty*cos(γ+α_i) 公式(7)

通过辅助角

将公式(7)简化为公式(8)：

其中，

在已知目标点的多普勒速度和方位角、车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置的情况下，基于上述的公式(1)至公式(4)以及公式(8)就可以计算出车载雷达的安装角度求解值。

具体的，基于公式(1)和公式(2)，根据车辆的行驶速度V_s和转角速度ω、以及车载雷达的装置位置(R_x，R_y)，计算得到车载雷达的瞬时速度v_Rx和v_Ry；之后，基于公式(3)和公式(4)，根据车载雷达的瞬时速度v_Rx和v_Ry计算得到静止目标点相对于车载雷达的速度[v_Tx,v_Ty]；针对第i个目标点，将第i个目标点的多普勒速度V_i以及前述步骤计算得到的[v_Tx,v_Ty]代入公式(8)，得到

的取值，再根据α_i和/>

的取值，得到第i个目标点对应的车载雷达的安装角度求解值。

在另一种实施方式中，通过引入中间变量，以简化车载雷达的安装角度求解值的求解过程。

车载雷达的安装角度区间γ＝[-π,π]，第i个目标点的方位角区间

辅助角区间/>

因此，/>

令中间变量/>

其为公式(8)的反三角函数值。

如果η＞0，那么车载雷达的安装角度存在4个可能取值，如图3中所示，中间变量η与正弦函数的四个交点为

的4个可能取值，车载雷达的安装角度的4个可能取值如公式(9)：

如果η≤0，那么车载雷达的安装角度存在4个可能取值，如图4中所示，中间变量η与正弦函数的四个交点为

的4个可能取值，车载雷达的安装角度的4个可能取值如公式(10)：

S103：从安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值。其中，预设筛选规则至少基于车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定。

在步骤S102中，针对每一个目标点计算得到的车载雷达的4个安装角度求解值中，最多只有一个是正确的。在某些情况下，计算目标点计算得到的车载雷达的4个安装角度求解值均是错误的。例如，当车载雷达探测到的目标点并非是相对地面静止的物体时，计算得到的4个安装角度求解值均是错误的。因此，需要对步骤S102计算得到的安装角度求解值进行筛选，从中提取出满足预设筛选规则的安装角度求解值，将提取出的安装角度求解值称为有效安装角度值。在下文中对预设筛选规则进行说明。

S104：对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度。

在车辆非直线行驶过程中，测量并记录观测区域内N个目标点的多普勒速度[V₁,V₂,...,V_N]和方位角[α₁,α₂,...,α_N]，结合车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置，计算出车载雷达的4*N个安装角度求解值，按照预设筛选规则从4*N个安装角度求解值中提取出M个有效安装角度值，定义为γ'_j,j＝1～M。

按照预设筛选规则从安装角度求解值中提取出的有效安装角度值，较难保证全部的有效安装角度值都是准确的，可能会存在部分噪声点。如果根据全部的有效安装角度值计算车载雷达的安装角度，可能会出现较大的误差。因此，对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度。

本申请公开的车载雷达安装角度的标定方法，在车辆非直线行驶过程中，获取观测区域内多个目标点的多普勒速度和方位角，获取车辆的行驶速度和转角速度，获取车载雷达的安装位置，根据多个目标点的多普勒速度和方位角、车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置，基于阿克曼转向原理计算车载雷达的多个安装角度求解值，之后从多个安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，再对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定出车载雷达的标定安装角度。本申请通过对观测区域内的多个目标点的多普勒速度和方位角进行测量，结合车辆的行驶速度和转角速度、以车载雷达的安装角度确定出车载雷达的安装角度求解值，之后对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，从而得到车载雷达的标定安装角度，也就是，能够在车辆非直线行驶场景下测量车载雷达的安装角度。而且，通过对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，能够减少干扰数据，提高车载雷达的安装角度的测量精度。另外，在每个雷达数据周期都可以给出车载雷达的安装角度的测量值，实时性高。

在本申请的一个实施例中，对有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度，采用如图5所示的方案，具体包括：

S501：将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量。

S502：基于各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间。

其中，峰值区间包含的有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的有效安装角度值的数量。

作为一种实施方式，将包含有效安装角度值的数量最大的子角度区间确定为峰值区间。

作为另一种实施方式，按照包含有效安装角度值的数量从大到小的顺序对多个子角度区间进行排序，将排序后处于前P位的子角度区间确定为峰值区间，P的取值为经验值，例如为2或3。

作为另一种实施方式，将包含有效安装角度值的数量达到预设数量阈值的子角度区间确定为峰值区间。

S503：计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据加权平均值确定车载雷达的标定安装角度。

一般情况下，分布较为集中的有效安装角度值具有较高的准确性。因此，将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，分别统计各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量，根据统计出的数量在多个子角度区间中确定出峰值区间。可以理解的是，峰值区间包含的有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的有效安装角度值的数量。之后，根据峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，确定车载雷达的标定安装角度。由于峰值区间内的有效安装角度值具有较高的准确性，因此这使得最终确定出的车载雷达的标定安装角度具有较高的准确性。

在一种实施方式中，将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，采用如下方案：

利用滑动时间窗将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间。其中，相邻子角度区间的中心值之间的差值小于滑动时间窗的宽度。

车载雷达分布在车辆的四周，可以得出车载雷达的安装角度区间为[-180,180]°，滑动时间窗的宽度为D，利用滑动时间窗将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，其中，相邻两个子角度区间的中心值之间的差值小于滑动时间窗的宽度。也就是说，滑动时间窗的滑动距离小于滑动时间窗的宽度。

例如，滑动时间窗的宽度为2°、滑动距离为1°，利用滑动时间窗对车载雷达的安装角度区间进行划分得到的多个子角度区间依次为：[-180,-178]、[-179,-177]、[-178、-176]，其他的子角度区间以此类推。

统计落在各个子角度区间ψ_i内的有效安装角度值的数量，将多个子角度区间ψ_i中包含最多有效安装角度值的子角度区间作为峰值区间。当然，也可以基于上文中介绍的其他方案在多个子角度区间ψ_i中确定出峰值区间。考虑到安装角度精度以及测量误差的影响，滑动时间窗的宽度D可以设置为一个合适的值，使得有效安装角度值尽可能多地落入峰值区间内。

在一种实施方式中，计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据加权平均值确定车载雷达的标定安装角度，具体包括：

在峰值区间为一个的情况下，计算该峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，将该加权平均值确定为车载雷达的标定安装角度；

在峰值区间为至少两个的情况下，针对每个峰值区间，计算该峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，计算全部加权平均值的均值，将该均值确定为车载雷达的标定安装角度。

优选的，有效安装角度值的权重与有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值呈负相关关系。

在实际应用中，目标点与车载雷达的位置关系会影响该目标点的多普勒速度和方位角的测量结果的准确性。通常，如果目标点相对于车载雷达正前方的偏移量越小，车载雷达针对该目标点测量得到的多普勒速度和方位角的准确性越高，反之，如果目标点相对于车载雷达正前方的偏移量越大，车载雷达针对该目标点测量得到的多普勒速度和方位角的准确性越低。因此，设置有效安装角度值的权重与该有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值呈负相关关系。

也就是说，如果有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值越大，该有效安装角度值的权重越小，如果有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值越小，该有效安装角度值的权重越大。

例如，如果有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值在0°～10°内，那么有效安装角度值的权重设置为4，如果有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值在10°～20°内，那么有效安装角度值的权重设置为3，如果有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值在20°～30°内，那么有效安装角度值的权重为2。当然，前述目标点的方位角的绝对值的划分方式以及权重的取值，仅是一个举例。

按照公式(11)计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值。

其中，n为峰值区间包含的有效安装角度值的数量，γ_i为峰值区间包含的第i个有效安装角度值，w_i为峰值区间包含的第i个有效安装角度值的权重。

如果仅有一个峰值区间，那么将该峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值确定为车载雷达的标定安装角度。如果有多个峰值区间，针对每个峰值区间，计算该峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，之后计算全部加权平均值的均值，将该均值确定为车载雷达的标定安装角度。

实施中，在峰值区间为至少两个的情况下，也可以采用其他方案确定车载雷达的标定安装角度，例如从全部峰值区间中选择部分峰值区间，将所选择的峰值区间对应的加权平均值的均值确定为车载雷达的标定安装角度。峰值区间对应的加权平均值是指该峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值。

在一种可能的实施方式中，预设筛选规则包括：有效安装角度值位于车载雷达的安装角度限定范围内，可称为第一规则。其中，车载雷达的安装角度限定范围根据该车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定。

在实际应用中，车载雷达的最大偏移量θ是有限的，根据车载雷达的理想安装角度γ₀和最大偏移量θ确定车载雷达的安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]。如果计算出的安装角度求解值超出了该安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]，那么要舍弃该安装角度求解值，也就是说，从安装角度求解值中提取出的有效安装角度值必须处于安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]内。其中，最大偏移量θ的取值根据车载雷达的理想安装角度γ₀的大小和安装结构的稳定性等因素综合考虑，一般|γ₀|较小时，将最大偏移量θ设定为较大的数值。

在另一种可能的实施方式中，对应于同一目标点的多个安装角度求解值包括四个安装角度求解值的情况下，预设筛选规则还包括：对应于同一目标点的四个安装角度求解值中，相邻两个安装角度求解值之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，舍弃该目标点对应的四个安装角度求解值。

在实际应用中，考虑到正弦函数的同一取值对应于不同的角度的关系，在某些情况下，针对同一个目标点计算出的第一安装角度求解值γ_i1、第二安装角度求解值γ_i2、第三安装角度求解值γ_i3和第四安装角度求解值γ_i4中，相邻的第一安装角度求解值γ_i1和第二安装角度求解值γ_i2之间的差别可能不大，或者相邻的第三安装角度求解值γ_i3和第四安装角度求解值γ_i4之间的差别可能不大，有可能存在2个安装角度求解值均位于安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]内。特别是对于安装于车辆正左侧和正右侧的车载雷达，当车载雷达的理想安装角度γ₀接近于±π/2，而目标点的方位角α和辅助角

较小时，很容易出现第一安装角度求解值γ_i1和第二安装角度求解值γ_i2均位于安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]内，或者第三安装角度求解值γ_i3和第四安装角度求解值γ_i4均位于安装角度限定范围[γ₀-θ,γ₀+θ]内的情况。因此，当第一安装角度求解值γ_i1和第二安装角度求解值γ_i2的差值的绝对值|γ_i1-γ_i2|小于预设差值阈值T，或者第三安装角度求解值γ_i3和第四安装角度求解值γ_i4的差值的绝对值|γ_i3-γ_i4|小于预设差值阈值T时，舍弃该目标点对应的四个安装角度求解值。其中，预设差值阈值T的取值根据车载雷达的理想安装角度γ₀的大小设定，一般|γ₀|接近于±π/2时，将预设差值阈值T设定为较小的数值。

在另一种实施方式中，预设筛选规则还包括：当目标点的多普勒速度超出该目标点的多普勒速度限定范围时，舍弃该目标点对应的四个安装角度求解值，可称为第三规则。其中，目标点的多普勒速度限定范围根据该目标点的方位角、车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置、理想安装角度和最大偏移量确定。

在实际应用中，位于车载雷达的观测范围内的目标点可能为静止目标点，也可能为运动目标点，运动目标点会对车载雷达安装角度的求取造成干扰。因此，可以基于目标点的多普勒速度判断该目标点是静止目标点还是运动目标点，将针对运动目标点计算出的安装角度求解值均舍弃。

车载雷达的安装角度限定范围为[γ₀-θ,γ₀+θ]，假如第i个目标点为静止目标点，那么第i个目标点的多普勒速度V_i应满足：

V_min≤V_i≤V_max公式(12)

其中：

公式(13)和公式(14)中各参数的含义及计算方法可参见前文中的描述。

也就是说，如果目标点的多普勒速度不满足公式(12)，那么舍弃该目标点对应的四个安装角度求解值。

例如，在一实施例中，预设筛选规则至少包括第一规则。例如，预设筛选规则还包括第二规则和/或第三规则。

需要说明的是，本方案中关于车辆坐标系和雷达坐标系的定义，以及关于各参数的正方向、负方向、正角度和负角度的定义，均是为了便于计算或说明，具体实施中并不限定于此。

本申请还提供一个具体实施例，以验证基于本申请公开的方案能够准确地确定出车载雷达的标定安装角度。

车载雷达的理想安装角度为145°，车载雷达相对车辆的后轴中心的位置为(0.65m,-1.06m)，目标点位于车载雷达正前方右侧25°处，车辆的转角为1°/s～30°/s，车辆的行驶速度为10m/s，分别使用现有的在车辆直线行驶过程中确定车载雷达安装角度的方法和本申请提供的方法求解车载雷达的标定安装角度。对使用两种方法求解出的车载雷达的标定安装角度与实际安装角度做差，得到在车辆非直线行驶过程中，使用这两种算法求解出的车载雷达的标定安装角度与实际安装角度之间的误差，如图6所示。在图6中，L1为基于现有方法求解出的车载雷达的标定安装角度与实际安装角度之间的误差，L2为基于本申请公开的方法求解出的车载雷达的标定安装角度与实际安装角度之间的误差。

针对本实施例，具体的实施参数为：；

车载雷达的安装位置：(0.65,-1.06)；

车载雷达的理想安装角度γ₀＝145°；

车辆的行驶速度V_i＝10m/s；

车载雷达的最大偏移量θ＝5°；

车载雷达的最小安装角度差值T＝10°；

滑动时间窗的宽度D＝5°。

本申请上述公开了车载雷达安装角度的标定方法，相应的，本申请还公开车载雷达安装角度的标定装置，说明书中关于两者的描述可以相互参考。

参见图7，图7为本申请公开的一种车载雷达安装角度的标定装置的结构示意图。该装置包括信息获取模块10、角度求解模块20、角度筛选模块30和角度标定模块40。

信息获取模块10，用于在车辆非直线行驶过程中，获取车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息。其中，车载雷达的安装属性信息包括车载雷达的安装位置和理想安装角度，车辆的运动属性信息包括车辆的行驶速度和转角速度，多个目标点的测量属性信息包括多个目标点的多普勒速度和方位角。

角度求解模块20，用于根据车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及多个目标点的测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算车载雷达的安装角度求解值。

角度筛选模块30，用于从前述安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值。其中，该预设筛选规则至少基于车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定。

角度标定模块40，用于对前述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定车载雷达的标定安装角度。

本申请公开的车载雷达安装角度的标定装置，通过对观测区域内的多个目标点的多普勒速度和方位角进行测量，结合车辆的行驶速度和转角速度、以车载雷达的安装角度确定出车载雷达的安装角度求解值，之后对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，从而得到车载雷达的标定安装角度，也就是，能够在车辆非直线行驶场景下测量车载雷达的安装角度。而且，通过对车载雷达的安装角度求解值进行筛选及加权直方图统计分析，能够减少干扰数据，提高车载雷达的安装角度的测量精度。另外，在每个雷达数据周期都可以给出车载雷达的安装角度的测量值，实时性高。

在本申请的一个实施例中，角度标定模块40包括角度统计单元、峰值区间确定单元和标定安装角度确定单元。

角度统计单元，用于将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量。

峰值区间确定单元，用于基于各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间。其中，峰值区间包含的有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的有效安装角度值的数量。

标定安装角度确定单元，用于计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据加权平均值确定车载雷达的标定安装角度。

可选的，峰值区间确定单元将包含有效安装角度值的数量最大的子角度区间确定为峰值区间。

可选的，峰值区间确定单元按照包含有效安装角度值的数量从大到小的顺序对多个子角度区间进行排序，将排序后处于前P位的子角度区间确定为峰值区间，P的取值为经验值，例如为2或3。

可选的，峰值区间确定单元将包含有效安装角度值的数量达到预设数量阈值的子角度区间确定为峰值区间。

可选的，角度统计单元包括区间划分子单元和统计子单元。

其中，区间划分子单元用于利用滑动时间窗将车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，相邻子角度区间的中心值之间的差值小于滑动时间窗的宽度。统计子单元用于统计各个子角度区间包含的有效安装角度值的数量。

可选的，标定安装角度确定单元包括第一标定安装角度确定子单元和第二标定安装角度确定子单元。

其中，第一标定安装角度确定子单元用于在峰值区间为一个的情况下，计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，将加权平均值确定为车载雷达的标定安装角度。第二标定安装角度确定子单元用于在峰值区间为至少两个的情况下，针对每个峰值区间，计算峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，计算全部加权平均值的均值，将均值确定为车载雷达的标定安装角度。

可选的，有效安装角度值的权重与有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值呈负相关关系。

在本申请的一个实施例中，角度求解模块20包括车载雷达瞬时速度求解单元、目标点相对速度求解单元、第一公式处理单元、第二公式处理单元和安装角度求解单元。

车载雷达瞬时速度求解单元，用于基于阿克曼转向原理，根据车辆的行驶速度和转角速度、以及车载雷达的安装位置，得到车载雷达的瞬时速度。

目标点相对速度求解单元，用于根据车载雷达的瞬时速度得到目标点相对于车载雷达的速度。

第一公式处理单元，用于利用辅助角公式对目标点的多普勒速度计算表达式进行变形，得到变形后的多普勒速度计算表达式。

第二公式处理单元，用于利用辅助角对变形后的多普勒速度计算表达式进行简化，得到简化的多普勒速度计算表达式。

安装角度求解单元，用于根据目标点的多普勒速度和方位角、目标点相对于车载雷达的速度，基于简化的多普勒速度计算表达式确定车载雷达的安装角度求解值。

实施中，角度求解模块20也可以根据前文中介绍的其他方案确定车载雷达的安装角度求解值。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (8)

1.一种车载雷达安装角度的标定方法，其特征在于，包括：

在车辆非直线行驶过程中，获取所述车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及所述车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息，其中，所述安装属性信息包括所述车载雷达的安装位置和理想安装角度，所述运动属性信息包括所述车辆的行驶速度和转角速度，所述测量属性信息包括所述多个目标点的多普勒速度和方位角；

根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值；

从所述安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，其中，所述预设筛选规则至少基于所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定；

对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度；

所述对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度，包括：

将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

基于各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间，其中，所述峰值区间包含的所述有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，包括：

利用滑动时间窗将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，其中，相邻子角度区间的中心值之间的差值小于所述滑动时间窗的宽度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度，包括：

在所述峰值区间为一个的情况下，计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，将所述加权平均值确定为所述车载雷达的标定安装角度；

在所述峰值区间为至少两个的情况下，针对每个峰值区间，计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，计算全部加权平均值的均值，将所述均值确定为所述车载雷达的标定安装角度；

其中，所述有效安装角度值的权重与所述有效安装角度值对应的目标点的方位角的绝对值呈负相关关系。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值，包括：

基于阿克曼转向原理，根据所述车辆的行驶速度和转角速度、以及所述车载雷达的安装位置，得到所述车载雷达的瞬时速度；

根据所述车载雷达的瞬时速度得到所述目标点相对于所述车载雷达的速度；

利用辅助角公式对所述目标点的多普勒速度计算表达式进行变形，得到变形后的多普勒速度计算表达式；

利用辅助角对所述变形后的多普勒速度计算表达式进行简化，得到简化的多普勒速度计算表达式；

根据所述目标点的多普勒速度和方位角、所述目标点相对于所述车载雷达的速度，基于所述简化的多普勒速度计算表达式确定所述车载雷达的安装角度求解值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设筛选规则包括：

有效安装角度值位于所述车载雷达的安装角度限定范围内；

其中，所述安装角度限定范围根据所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在对应于同一目标点的多个安装角度求解值包括四个安装角度求解值的情况下，所述预设筛选规则还包括：

对应于同一目标点的四个安装角度求解值中，相邻两个安装角度求解值之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，舍弃所述目标点对应的四个安装角度求解值；

其中，所述预设差值阈值根据所述车载雷达的理想安装角度设定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设筛选规则还包括：

当目标点的多普勒速度超出所述目标点的多普勒速度限定范围时，舍弃所述目标点对应的安装角度求解值；

其中，所述目标点的多普勒速度限定范围根据所述目标点的方位角、所述车辆的行驶速度和转角速度、以及所述车载雷达的安装位置、理想安装角度和最大偏移量确定。

8.一种车载雷达安装角度的标定装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于在车辆非直线行驶过程中，获取所述车载雷达的安装属性信息、车辆的运动属性信息以及所述车载雷达的观测区域内的多个目标点的测量属性信息，其中，所述安装属性信息包括所述车载雷达的安装位置和理想安装角度，所述运动属性信息包括所述车辆的行驶速度和转角速度，所述测量属性信息包括所述多个目标点的多普勒速度和方位角；

角度求解模块，用于根据所述安装属性信息、所述运动属性信息以及所述测量属性信息，基于阿克曼转向原理计算所述车载雷达的安装角度求解值；

角度筛选模块，用于从所述安装角度求解值中提取出满足预设筛选规则的有效安装角度值，其中，所述预设筛选规则至少基于所述车载雷达的理想安装角度和最大偏移量确定；

角度标定模块，用于对所述有效安装角度值进行加权直方图统计，根据统计结果确定所述车载雷达的标定安装角度；

所述角度标定模块包括：

角度统计单元，用于将所述车载雷达的安装角度区间划分为多个子角度区间，统计各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

峰值区间确定单元，用于基于各个子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量，在多个子角度区间中确定出峰值区间，其中，所述峰值区间包含的所述有效安装角度值的数量大于其他子角度区间包含的所述有效安装角度值的数量；

标定安装角度确定单元，用于计算所述峰值区间包含的有效安装角度值的加权平均值，根据所述加权平均值确定所述车载雷达的标定安装角度。

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