CN114167390A - 一种车载毫米波雷达动态标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载毫米波雷达动态标定方法及系统，动态标定方法包括：在直线道路的两侧布置金属标靶，金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个金属标靶之间等间距设置；车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配；计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定；提供了一种操作简便、成本低廉、对标定场地要求较低的车载毫米波雷达的动态标定方法，能够提高毫米波雷达动态标定精度，进而可以提高雷达的探测性能。

Description

一种车载毫米波雷达动态标定方法及系统

技术领域

本发明涉及车载雷达领域，尤其涉及一种车载毫米波雷达动态标定方法及系统。

背景技术

毫米波雷达在汽车上的应用越来越普遍，已成为汽车驾驶辅助系统中重要的传感器之一。在装配有毫米波雷达的车辆下线时，往往会进行静态或者动态标定，以补偿生产装配过程中的安装误差。

目前，针对毫米波雷达动态标定的方法比较简单，针对标定场地、标定流程、标定过程没有详细的要求，主机厂还是普遍采用下线静态标定的方案，这种方案需要投入昂贵的标定设备、建设高规格的标定场地。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种车载毫米波雷达动态标定方法及系统，提供了一种操作简便、成本低廉、对标定场地要求较低的车载毫米波雷达的动态标定方法，能够提高毫米波雷达动态标定精度，进而可以提高雷达的探测性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种车载毫米波雷达动态标定方法，包括：

步骤1，在直线道路的两侧布置金属标靶，所述金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个所述金属标靶之间等间距设置；

步骤2，所述车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，所述雷达对所述金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对所述点云数据进行点云匹配；

步骤3，计算每个所述金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2，基于所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差，对所述雷达进行标定。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述道路的平整度指数≤2.0m/km，用平整度仪方差σ≤1.2mm，宽度范围为2m－3.5m；

所述金属标靶几何中心需与雷达中心位置差距范围为±30mm，包括至少有4个反射面，表面均匀度≤0.4mm，厚度≥1mm。

可选的，所述步骤2进行所述点云数据的采集之前还包括：雷达对所述车辆的横摆角Yaw以及车速V进行监控，当所述车辆的横摆角Yaw以及车速V满足阈值要求时，进行所述点云数据的采集；

所述步骤2中对所述点云数据进行采集之后还包括：剔除反射强度低于设定阈值的无效点云数据。

可选的，所述步骤3中确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2之后，还包括：计算所述直线L1和L2的平行度，对平行度满足阈值要求的直线L1和L2判定为有效；

基于有效的所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差的过程包括：

建立坐标系O，所述坐标系O中，以各雷达的发射中心为原点，Y基准平面为车辆纵向对称平面；X基准平面为垂直于所述Y基准平面的铅垂平面；Z基准平面为垂直于Y和X基准平面的水平面；

将直线L1和L2分别投影在所述坐标系O的XY平面和ZX平面，所述直线L1投影后生成直线L1′与L1＂，直线L1′与L1＂与X轴的夹角为α₁和β₁，所述直线L2投影后生成直线L2′与L2＂，直线L2′与L2＂与X轴的夹角为α₂和β₂，分别计算得到所述雷达的水平安装角度偏差为(α₁+α₂)/2，垂直安装角度偏差为(β₁+β₂)/2。

可选的，所述步骤3还包括：

对计算得到的所述雷达的所述实际安装俯仰角度和实际安装水平角进行数量统计，统计的数量达到设定的数量阈值时，分别计算得到各个所述实际安装俯仰角度和各个所述实际安装水平角的平均值，以所述实际安装俯仰角度和所述实际安装水平角的平均值对所述雷达进行标定。

可选的，所述步骤3之后还包括：

步骤4，判断所述实际安装俯仰角度与理论俯仰角的差值以及所述实际安装水平角与理论水平角的差值均小于设定阈值时，结束标定流程并反馈标定成功；

所述实际安装俯仰角度与所述理论俯仰角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈俯仰角度超差；所述实际安装水平角度与所述理论水平角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈水平角度超差。

根据本发明的第二方面，提供一种车载毫米波雷达动态标定系统，包括：诊断仪、车辆和金属标靶；待标定毫米波雷达安装在所述车辆上；所述诊断仪包括点云数据匹配模块和其他雷达数据融合模块；

所述金属标靶布置在直线道路的两侧，所述金属标靶的高度与雷达高度对应，各个所述金属标靶之间等间距设置；

所述车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，所述雷达对所述金属标靶的点云数据进行采集；所述点云数据匹配模块用于基于车辆姿态信号对所述点云数据进行点云匹配；

所述其他雷达数据融合模块，用于计算每个所述金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2，基于所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差，对所述雷达进行标定。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现车载毫米波雷达动态标定方法的步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现车载毫米波雷达动态标定方法的步骤。

本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法、系统、电子设备及存储介质，通过对标定场地道路的要求、金属标靶的要求，以及对车辆姿态的监控等，来进行相应的标定优化，雷达动态标定的流程如下：雷达接收标靶的点云数据，结合车辆姿态进行多帧点云数据的匹配，同时结合其他雷达的点云数据，拟合出金属标靶相对于毫米波雷达的位置，计算雷达的实际安装误差，进行相应的角度补偿和坐标系修正；提供了一种操作简便、成本低廉、对标定场地要求较低的车载毫米波雷达的动态标定方法，能够提高毫米波雷达动态标定精度。

附图说明

图1为本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法的流程图；

图2为本发明提供的一种计算中心点的实施例的示意图；

图3为本发明提供的一种计算雷达的安装角度偏差的实施例的示意图；

图4为本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定系统的示意图；

图5为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；

图6为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法流程图，如图1所示，该动态标定方法包括：

步骤1，在直线道路的两侧布置金属标靶，金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个金属标靶之间等间距设置。

步骤2，车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配。

步骤3，计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定。

本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法，提供了一种操作简便、成本低廉、对标定场地要求较低的车载毫米波雷达的动态标定方法，能够提高毫米波雷达动态标定精度，进而可以提高雷达的探测性能。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法的实施例，结合图1可知，该标定方法的实施例包括：

步骤1，在直线道路的两侧布置金属标靶，金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个金属标靶之间等间距设置。

具体实施中，为了保证动态校准的准确性，需要对标定环境进行相应的要求。标定道路的平整度指数IRI(m/km)≤2.0，在道路两侧，以一定距离的间距布置金属标靶，单侧标靶数量依实际场地而定，道路和金属标靶需满足以下要求如下表1所示：

表1道路和金属标靶规格参数表

步骤2，车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集；基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配，来进行相应的点云数据矫正。

具体实施中，进行点云数据之前的过程包括：

将车辆的车速提升至雷达标定要求的车速阈值V₁以上后，保持车辆的直线行驶。雷达对车辆的横摆角Yaw以及车速V进行监控，当车辆的横摆角Yaw以及车速V满足阈值要求时，开始进行点云数据的采集。

在一种可能的实施例方式中，步骤2对点云数据进行采集之后还包括：剔除反射强度低于设定阈值的无效点云数据。

在一种可能的实施例方式中，步骤2中基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配的过程包括：

初始时刻，车速为Vm，横摆角为YAWm，此时雷达点云数据集为Rm＝{(i₁,j₁,k₁),(i₂,j₂,k₂)…(i_n,j_n,k_n)}。下一帧，车速为Vn，横摆角为YAWn，此时雷达点云数据集Rn＝{(i’₁,j’₁,k’₁),(i’₂,j’₂,k’₂)…(i’_n,j’_n,k’_n)}。根据两帧数据的车速和横摆角信息，通过ICP算法，将点云数据集Rn与Rm进行点云匹配。

在一种可能的实施例方式中，步骤1中安装在车辆上的待标定雷达的数量为至少两个，例如可以为4个；由于两个后(前)角雷达的发射范围有一定重叠，所以可以将两个雷达的点云数据进行融合，以获取更加精准的点云数据集。通过ICP算法，将点云数据匹配模块匹配后的角雷达数据进行融合。

步骤3，计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定。

可以理解的是，如图2所示为本发明提供的一种计算中心点的实施例的示意图，结合图2可知，将融合后的点云数据分割为各个标靶的点云数据集。P_i＝{(i₁,j₁,k₁),(i₂,j₂,k₂)…(i_n,j_n,k_n)}。计算每个标靶点云的中心点P’_I，用最小二乘法拟合出空间直线L1和L2。

其中，

在一种可能的实施例方式中，步骤3中确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2之后，还包括：计算直线L1和L2的平行度，对平行度满足阈值要求的直线L1和L2判定为有效。

在一种可能的实施例方式中，如图3所示为本发明提供的一种计算雷达的安装角度偏差的实施例的示意图，结合图3可知，基于有效的直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差的过程包括：

建立坐标系O，坐标系O中，以各雷达的发射中心为原点，Y基准平面为车辆纵向对称平面；X基准平面为垂直于Y基准平面的铅垂平面；Z基准平面为垂直于Y和X基准平面的水平面。

将直线L1和L2分别投影在坐标系O的XY平面和ZX平面，直线L1投影后生成直线L1′与L1＂，直线L1′与L1＂与X轴的夹角为α₁和β₁，直线L2投影后生成直线L2′与L2＂，直线L2′与L2＂与X轴的夹角为α₂和β₂，分别计算得到雷达的水平安装角度偏差为(α₁+α₂)/2，垂直安装角度偏差为(β₁+β₂)/2。进而根据已知的雷达理论安装角度，计算出雷达的实际安装俯仰角度和水平角度。

在一种可能的实施例方式中，步骤3还包括：

对计算得到的雷达的实际安装俯仰角度和实际安装水平角进行数量统计，统计的数量达到设定的数量阈值时，分别计算得到各个实际安装俯仰角度和各个实际安装水平角的平均值，以实际安装俯仰角度和实际安装水平角的平均值对雷达进行标定。

在一种可能的实施例方式中，步骤3之后还包括：

步骤4，判断实际安装俯仰角度与理论俯仰角的差值以及实际安装水平角与理论水平角的差值均小于设定阈值时，结束标定流程并反馈标定成功。

可以理解的是，步骤4中，实际安装俯仰角度与理论俯仰角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈俯仰角度超差；实际安装水平角度与理论水平角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈水平角度超差。

可以理解的是，基于背景技术中的缺陷，本发明实施例提出了一种车载毫米波雷达动态标定方法,。

实施例2

本发明提供的实施例2为本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定系统的实施例，图2为本发明实施例提供的一种车载毫米波雷达动态标定系统的示意图，图3为本发明实施例提供的一种车载毫米波雷达动态标定系统的示意图，结合图2和图3可知，该实施例包括：诊断仪、车辆和金属标靶；待标定毫米波雷达安装在车辆上；诊断仪包括点云数据匹配模块和其他雷达数据融合模块。

金属标靶布置在直线道路的两侧，金属标靶的高度与雷达高度对应，各个金属标靶之间等间距设置。

车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集；点云数据匹配模块用于基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配。

其他雷达数据融合模块，用于计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定。

具体实施中，开始标定过程后，雷达连接诊断仪，诊断仪发送标定请求给雷达，雷达收到标定请求后开启动态标定模式，判断检测到连续的标靶以及车速达到阈值范围后，进行点云数据的采集。

可以理解的是，本发明提供的一种车载毫米波雷达动态标定系统与前述各实施例提供的车载毫米波雷达动态标定方法相对应，车载毫米波雷达动态标定系统的相关技术特征可参考车载毫米波雷达动态标定方法的相关技术特征，在此不再赘述。

请参阅图4，图4为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图4所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1320上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：在直线道路的两侧布置金属标靶，金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个金属标靶之间等间距设置；车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配；计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定。

请参阅图5，图5为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图5所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：在直线道路的两侧布置金属标靶，金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个金属标靶之间等间距设置；车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，雷达对金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对点云数据进行点云匹配；计算每个金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个中心点的连接直线L1和L2，基于直线L1和L2的位置得到雷达的安装角度偏差，对雷达进行标定。

本发明实施例提供的一种车载毫米波雷达动态标定方法、系统及存储介质，通过对标定场地道路的要求、金属标靶的要求，以及对车辆姿态的监控等，来进行相应的标定优化，雷达动态标定的流程如下：雷达接收标靶的点云数据，结合车辆姿态进行多帧点云数据的匹配，同时结合其他雷达的点云数据，拟合出金属标靶相对于毫米波雷达的位置，计算雷达的实际安装误差，进行相应的角度补偿和坐标系修正；提供了一种操作简便、成本低廉、对标定场地要求较低的车载毫米波雷达的动态标定方法，能够提高毫米波雷达动态标定精度。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车载毫米波雷达动态标定方法，其特征在于，所述动态标定方法包括：

步骤1，在直线道路的两侧布置金属标靶，所述金属标靶的高度与安装在车辆上的待标定雷达的高度对应，各个所述金属标靶之间等间距设置；

步骤2，所述车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，所述雷达对所述金属标靶的点云数据进行采集，基于车辆姿态信号对所述点云数据进行点云匹配；

步骤3，计算每个所述金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2，基于所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差，对所述雷达进行标定。

2.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，所述道路的平整度指数≤2.0m/km，用平整度仪方差σ≤1.2mm，宽度范围为2m－3.5m；

所述金属标靶几何中心需与雷达中心位置差距范围为±30mm，包括至少有4个反射面，表面均匀度≤0.4mm，厚度≥1mm。

3.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，所述步骤2进行所述点云数据的采集之前还包括：雷达对所述车辆的横摆角Yaw以及车速V进行监控，当所述车辆的横摆角Yaw以及车速V满足阈值要求时，进行所述点云数据的采集；

所述步骤2中对所述点云数据进行采集之后还包括：剔除反射强度低于设定阈值的无效点云数据。

4.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，所述步骤1中安装在车辆上的待标定雷达的数量为至少两个；所述步骤2中基于车辆姿态信号对所述点云数据进行点云匹配的过程包括：

所述车辆姿态信号包括车速和横摆角信息，根据两帧点云数据对应的所述的车速和横摆角信息，通过ICP算法对两帧点云数据集进行点云匹配，将至少两个的雷达的匹配后的点云数据进行融合。

5.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，所述步骤3中确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2之后，还包括：计算所述直线L1和L2的平行度，对平行度满足阈值要求的直线L1和L2判定为有效；

基于有效的所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差的过程包括：

建立坐标系O，所述坐标系O中，以各雷达的发射中心为原点，Y基准平面为车辆纵向对称平面；X基准平面为垂直于所述Y基准平面的铅垂平面；Z基准平面为垂直于Y和X基准平面的水平面；

将直线L1和L2分别投影在所述坐标系O的XY平面和ZX平面，所述直线L1投影后生成直线L1′与L1＂，直线L1′与L1＂与X轴的夹角为α₁和β₁，所述直线L2投影后生成直线L2′与L2＂，直线L2′与L2＂与X轴的夹角为α₂和β₂，分别计算得到所述雷达的水平安装角度偏差为(α₁+α₂)/2，垂直安装角度偏差为(β₁+β₂)/2。

6.根据权利要求5所述的动态标定方法，其特征在于，所述步骤3还包括：

对计算得到的所述雷达的所述实际安装俯仰角度和实际安装水平角进行数量统计，统计的数量达到设定的数量阈值时，分别计算得到各个所述实际安装俯仰角度和各个所述实际安装水平角的平均值，以所述实际安装俯仰角度和所述实际安装水平角的平均值对所述雷达进行标定。

7.根据权利要求3所述的动态标定方法，其特征在于，所述步骤3之后还包括：

步骤4，判断所述实际安装俯仰角度与理论俯仰角的差值以及所述实际安装水平角与理论水平角的差值均小于设定阈值时，结束标定流程并反馈标定成功；

所述实际安装俯仰角度与所述理论俯仰角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈俯仰角度超差；所述实际安装水平角度与所述理论水平角的差值不小于设定阈值时，结束标定流程并反馈水平角度超差。

8.一种车载毫米波雷达动态标定系统，其特征在于，包括：诊断仪、车辆和金属标靶；待标定毫米波雷达安装在所述车辆上；所述诊断仪包括点云数据匹配模块和其他雷达数据融合模块；

所述金属标靶布置在直线道路的两侧，所述金属标靶的高度与雷达高度对应，各个所述金属标靶之间等间距设置；

所述车辆的车速在雷达标定要求的阈值范围内时，所述雷达对所述金属标靶的点云数据进行采集；所述点云数据匹配模块用于基于车辆姿态信号对所述点云数据进行点云匹配；

所述其他雷达数据融合模块，用于计算每个所述金属标靶的点云数据的中心点，确定道路两侧各个所述中心点的连接直线L1和L2，基于所述直线L1和L2的位置得到所述雷达的安装角度偏差，对所述雷达进行标定。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如权利要求1-7任一项所述的车载毫米波雷达动态标定方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的车载毫米波雷达动态标定方法的步骤。

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