CN114839611A - 一种毫米波雷达的自标定方法及装置 - Google Patents

一种毫米波雷达的自标定方法及装置 Download PDF

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CN114839611A
CN114839611A CN202210467084.4A CN202210467084A CN114839611A CN 114839611 A CN114839611 A CN 114839611A CN 202210467084 A CN202210467084 A CN 202210467084A CN 114839611 A CN114839611 A CN 114839611A
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China
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millimeter wave
wave radar
vehicle
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determining
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李怡康
闫国行
王诚杰
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Shanghai AI Innovation Center
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Abstract

本申请适用于毫米波雷达标定技术领域，提供一种毫米波雷达的自标定方法及装置，毫米波雷达设置在车辆中，该方法包括：在车辆的行驶过程中，获取毫米波雷达探测到的多帧数据和车辆的第一行驶速度，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度；根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体；根据多帧数据中与目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度。本申请提供的毫米波雷达的自标定方法能够解决毫米波雷达标定不准确的问题。

Description

一种毫米波雷达的自标定方法及装置
技术领域
本申请属于毫米波雷达标定技术领域，尤其涉及一种毫米波雷达的自标定方法及装置。
背景技术
在自动驾驶系统中，常常利用传感器感知周围环境的变化，对传感器的准确标定成为了比较重要的一部分，其能够为自动驾驶系统中的其他模块提供更准确的基础数据，保证自动驾驶系统安全稳定的运行。
由于毫米波雷达具有覆盖距离远、不受天气等环境因素影响以及可全天时全天候工作等特点，故其成为了自动驾驶系统中常用的传感器。现有技术中，对毫米波雷达的标定通常有两种方法，一种方法是联合其他传感器对毫米波雷达进行标定，例如利用相机对毫米波雷达进行标定，这种方法容易受人工安装操作影响毫米波雷达在车辆上的安装精度，导致对毫米波雷达的标定存在误差；另一种方法是利用多个角反射器对毫米波雷达进行标定，这种方法需要人工测量多个角反射器到车辆的距离，若人工测量不准确反而会降低对毫米波雷达标定的准确性。
发明内容
本申请实施例提供了一种毫米波雷达的自标定方法及装置，可以解决毫米波雷达标定不准确的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种毫米波雷达的自标定方法，毫米波雷达设置在车辆上，该方法包括：在车辆的行驶过程中，获取毫米波雷达探测到的多帧数据和车辆的第一行驶速度，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度；根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体；根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度确定毫米波雷达的目标偏置角度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，每帧数据还包括至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角；根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体，包括：
根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围；
在目标角度范围内确定目标物体，得到目标物体的多普勒速度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围；根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围，包括：根据至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角，确定第一角度范围；将第一角度范围划分为多个角度区间；在每个角度区间内，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足第一预设阈值范围的物体的夹角，确定第二角度范围，在多个第二角度范围中，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；
根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；
确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为第一物体；
获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与第一物体之间的第一距离以及第二时刻车辆与第一物体之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；
根据两帧第二数据从确定的至少一个第一物体中确定目标物体。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为目标物体。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在目标角度范围内确定目标物体，包括：
获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第一距离以及第二时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；
根据两帧第二数据从位于目标角度范围的至少一个候选物体中确定目标物体。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度，包括：根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和所述车辆的第一速度，得到最小二乘法拟合曲线；根据最小二乘法拟合曲线，确定毫米波雷达的目标偏置角度。
第二方面，本申请实施例提供了一种毫米波雷达的自标定装置，毫米波雷达设置在车辆上，包括：
获取单元，用于在车辆的行驶过程中，获取毫米波雷达探测到的多帧数据，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度；
第一确定单元，用于根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体；
第二确定单元，用于根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，所述设备包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述设备执行第一方面以及第一方面的任一可选方式所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任一可选方式所述的方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行如第一方面或第一方面的任一可选方式所述的方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请实施例提供的一种毫米波雷达的自标定方法，基于车辆的行驶过程中，车辆正前方处于静止状态的物体的速度与车辆的速度接近的原理，利用毫米波雷达探测到的数据确定处于静止状态的目标物体，然后根据目标物体的多普勒速度和与车辆的行驶速度对毫米波雷达进行标定，本方法中不受人工安装精度以及实际使用过程中碰撞、挤压等问题的影响，能够在车辆行驶过程中根据实际需要执行毫米波雷达自标定的方法，修正毫米波雷达的目标偏置角度，提升毫米波雷达自标定的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种利用相机对毫米波雷达进行标定的示意图；
图2是本申请一实施例提供的一种角反射器的结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的一种毫米波雷达的自标定方法的流程示意图；
图4是本申请一实施例提供的关于物体的夹角的示意图；
图5是本申请一实施例提供的多个物体对应的角度范围的示意图；
图6是本申请一实施例提供的对车速进行分解的相关示意图；
图7是本申请一实施例提供一种判断目标物体为处于静止状态物体的示意图；
图8是本申请实施例提供的一种判断目标物体为处于移动状态物体的的示意图；
图9是本申请实施例提供的一种最小二乘法拟合曲线的示意图；
图10是本申请实施例提供的一种毫米波雷达的自标定装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
在自动驾驶系统中，常常利用传感器感知周围环境的变化，对传感器的准确标定成为了比较重要的一部分，其能够为自动驾驶系统中的其他模块提供更准确的基础数据，保证自动驾驶系统安全稳定的运行。
应用较为广泛的传感器包括相机、激光雷达以及毫米波雷达等，其中，相机容易受光照或者实际应用场景中纹理要求等因素影响，导致其对周围环境的感知能力下降；激光雷达容易受雾霾、下雨等天气情况影响，降低感知周围环境信息的准确度；故作为一种覆盖距离远、不受天气环境等因素影响且可全天时全天候工作的毫米波雷达成为了自动驾驶系统中常用的传感器，对毫米波雷达的准确标定成为了自动驾驶系统稳定运行的基础。
现有技术中，对毫米波雷达的标定通常有两种方法，一种方法是联合其他传感器对毫米波雷达进行标定；另一种方法是利用多个角反射器对毫米波雷达进行标定。
示例性的，如图1所示为本申请实施例提供的一种利用相机对毫米波雷达进行标定的示意图，参见图1，xrw、yrw、zrw构成的坐标系为毫米波雷达的坐标系，xc、yc、zc构成的坐标系为相机的坐标系，xcw、ycw、zcw构成的坐标系为车辆的坐标系，xp、yp构成的坐标系为相机待获取的目标物体对应的坐标系。在该方法中要求毫米波雷达在车辆上的安装位置满足以下条件：毫米波雷达坐标系中的xrw与车辆坐标系中的xcw的方向相一致，指向车身的右侧；毫米波雷达坐标系中的yrw与车辆坐标系中的ycw的方向相一致，指向车身的前方；毫米波雷达坐标系中的zrw与车辆坐标系中的zcw的方向相一致，指向车身的上方。这样利用相机和毫米波雷达分别获取同一目标物体对应的图像，结合相机的内参、外参、相机的安装高度以及相机的俯仰角θ来确定相机坐标系到车身坐标系下的转换矩阵，然后通过人工测量获取毫米波雷达与车辆之间的直线距离，就可以获取到毫米波雷达坐标系与车辆坐标系之间的转换关系，进一步确定毫米波雷达坐标系到相机坐标系下的转换矩阵，从而实现对毫米波雷达的标定。这种方法需要人工将毫米波雷达安装至车辆，期间容易受人工安装精度影响，无法准确获取毫米波雷达的标定数据。
又如，参见图2所示为本申请实施例提供的一种角反射器的结构示意图，在利用多个角反射器对毫米波雷达进行标定的过程中，需要将多个角反射器放置在车身前方，首先利用毫米波雷达分别测量角反射器至毫米波雷达坐标系之间的距离以及夹角，得到对应的点坐标，然后人工测量角反射器在车辆坐标系下的真实坐标，针对多个角反射器，基于测量得到的真实坐标以及毫米波雷达获取到多对点坐标作最小重投影误差，计算得到毫米波雷达与车辆之间的偏航角yaw，从而完成对毫米波雷达的标定。这种方法需要使用多个角反射器布设特定的测量场景，且需要人工测量多个角反射器在车辆坐标系下的真实坐标，若人工测量不准确反而会降低对毫米波雷达标定的准确性。
此外，在实际使用过程中，毫米波雷达在车辆上的实际安装位置会随着车辆的颠簸、挤压或者碰撞等而发生变化，若仍利用上述两种方法对毫米波雷达进行标定，则得到的标定结果将存在误差。因此，上述两种方法无法在实际应用过程中及时更新对毫米波雷达的标定数据，容易降低毫米波雷达感知周围环境数据的准确度，影响车辆在无人驾驶系统下的行驶状态。
为解决上述问题，本申请实施例提供一种毫米波雷达的自标定方法，车辆的行驶过程中，利用毫米波雷达探测到的数据确定处于静止状态的目标物体的位置信息和车辆的行驶速度对毫米波雷达进行标定。本方法中对毫米波雷达进行标定的过程不受人工安装精度以及实际使用过程中车辆的碰撞、挤压等问题的影响，能够在车辆行驶过程中根据实际需要执行毫米波雷达的自标定方法，修正毫米波雷达的目标偏置角度。此外，由于该方法中不需要人工测量数据，还可以进一步节约人力成本。
如图3所示为本申请实施例提供的一种毫米波雷达的自标定方法的流程图，该方法适用于自动驾驶系统中，对部署在车辆上的毫米波雷达进行自标定以获取感知周围环境的相关数据；该方法也可以适用于部署有单一传感器的其他系统中。该方法可以应用于车辆生产过程中对毫米波雷达进行自标定的场景中；也可以应用于车辆中的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)定期或者不定期的对毫米波雷达进行自标定的场景中，本申请对该方法的应用系统及应用场景不作任何限定。
参见图3，该毫米波雷达的自标定方法包括：
S101，在车辆行驶过程中，获取毫米波雷达探测到的多帧数据和车辆的第一行驶速度，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度。
应理解，毫米波雷达发射一次波束探测所得到的数据为一帧数据，例如，毫米波雷达每隔50ms发射一次毫米波束来完成一次探测，形成的数据为一帧数据。
还应理解，在车辆行驶过程中，随着车辆位置的不断变化，毫米波雷达探测到的物体可能是多样的、重复的，例如周围环境中的物体包括但不限于行人、护栏、大楼或者树木等等，因此，毫米波雷达探测到的多帧数据中可以包括分别与至少一个物体对应的多普勒速度。
在本申请实施例中，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少物体的多普勒速度以及至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角。其中，若将物体和毫米波雷达看作是一个点，则夹角是经过物体与毫米波雷达对应点的直线与毫米波雷达坐标系中的Y轴之间的夹角。
如图4为本申请实施例提供的关于夹角的示意图，参见图4中Y轴表示毫米波雷达坐标系中的Y轴，其所指的方向与车辆的行驶速度的方向平行；图4中的θ即表示图中物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角。
在实际设计过程中，可以利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)得到车辆的第一行驶速度。根据毫米波雷达的时间戳利用插值法获取毫米波雷达探测到的多帧数据中物体的多普勒速度时对应的车辆的第一行驶速度。示例性的，假设毫米波雷达的时间戳分为0s、2s、4s……，毫米波雷达的时间戳为0s时对应的车辆的第一行驶速度为v0，毫米波雷达的时间戳为2s时对应的车辆的第一行驶速度为v1，那么可以利用以下公式(1)计算得到毫米波雷达的时间戳为1s时对应的车辆的第一行驶速度为v。
Figure BDA0003624773390000091
利用上述公式(1)获取到毫米波雷达的时间戳为1s时对应的车辆的第一行驶速度。
S102，根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体。
结合实际，处于车辆正前方的物体的速度与对应时刻车辆的行驶速度足够接近，故毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值可以用于表示该物体是车辆正前方物体的置信度。因此，可以基于置信度满足预设范围的物体对应的角度，来确定目标角度范围。
在一种可能的实施方式中，上述根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体，包括：根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围；在目标角度范围内确定目标物体，得到目标物体的多普勒速度。
其中，预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围。根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围，包括：根据至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角，确定第一角度范围；将第一角度范围划分为多个角度区间；在每个角度区间内，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足第一预设阈值范围的物体的夹角，确定第二角度范围，在多个第二角度范围中，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围。
应理解，由于每帧数据中包括毫米波雷达探测到的多个物体中每个物体在毫米波雷达坐标系下的夹角，因此可以获取到的物体的夹角来确定第一角度范围，避免直接对在毫米波雷达探测范围的所有数据进行处理，能够减少待处理数据的数据量大小，极大地缩短毫米波雷达进行自标定的时间。
例如，毫米波雷达安装在车辆风挡玻璃上，毫米波雷达的探测方向与车辆的行驶方向相同，该毫米波雷达的探测范围为与车辆行驶方向对应的180°范围，假设在180度范围内，检测到的多个物体所在的角度范围为90°～135°内，那么可以确定第一角度范围是90°～135°。
根据实际应用需求，为了加快数据处理的速度，第一角度范围可能比较大，将其划分为多个角度区间，针对每一个角度区间，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足第一预设阈值范围的物体的夹角，确定为对应的第二角度范围，对多个角度区间中的每个角度区间都设置对应各自角度区间的第一预设阈值范围，得到多个第二角度范围；然后基于多个第二角度范围，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体的夹角，确定为目标角度范围。
其中，多个角度区间的具体数量可以根据实际应用进行确定。示例性的，假设毫米波雷达的分辨率为5°，其探测范围为180°，且第一角度范围为180°，那么可以将第一角度范围180°划分为36个角度区间，其中角度区间分别为-5°～0°、0°～5°……。
需要说明的是，第一预设阈值范围和第二预设阈值范围的取值可能不同，也可能相同，具体取值范围可以根据实际应用需求设计，本申请对此不作任何限定。
在实际应用设计中，由于在多个第二角度范围中，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体可能存在多个，与多个物体对应的角度存在多个，那么可以选取多个物体对应的角度中的中点，作为目标角度范围。示例性的，如图5所示为本申请实施例提供的多个物体对应的角度的示意图，参见图5，假设满足第二预设阈值范围的三个物体对应的三个角度范围分别为10°、20°以及30°，那么选取20°这个角度范围作为目标角度范围。
在确定目标角度范围后，识别目标角度范围内的目标物体，以获取目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度确定毫米波雷达的目标偏置角度。在本申请实施例中，确定目标角度范围内处于静止状态的目标物体的方式包括：基于毫米波雷达探测到的多帧数据中的任一帧数据进行确定，和/或基于毫米波雷达探测到的多帧数据中相邻两帧数据进行确定。
在其中一种可能的实现方式中，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为目标物体。
具体包括：可以利用以下公式(2)计算假设目标角度范围内的每个候选物体为静止物体的情况下，与每个候选物体对应的车辆的预测行驶速度estimated_ve：
Figure BDA0003624773390000111
上述公式(2)中，vi[i]表示候选物体的多普勒速度，angle[i]为每个候选物体在毫米波雷达坐标系下对应的夹角，yaw为目标角度范围。
候选物体的多普勒速度是相对于毫米波雷达的径向速度。不难理解的，在实际应用中毫米波雷达是部署在车辆中的，假设车辆的速度为vvehicle，则参见图6，通过对车辆的速度vvehicle作分解，可以得到候选物体相对于雷达的径向速度，即候选物体的多普勒速度vi。
基于上述公式(2)，计算目标角度范围内，与每个候选物体对应的车辆的预测行驶速度estimated_ve与车辆的第二行驶速度之间的差值，若差值小于预设阈值，则确定该物体为处于静止状态的物体，即目标物体。
在本申请实际应用设计中，预设阈值的取值为0.0151，在超过300次迭代后，预设阈值的取值改为0.0038，以获取更准确阈值下的处于静止状态的目标物体。
在另一种可能的实施方式中，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第一距离以及第二时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；根据两帧第二数据从位于目标角度范围的至少一个候选物体中确定目标物体。
值得说明的是，基于毫米波雷达探测到的多帧数据中相邻两帧数据进行确定的方式中，多帧数据可以是毫米波雷达探测到的多帧数据中任意连续两帧数据，多帧数据也可以是基于毫米波雷达探测到的多帧数据中的任一帧数据进行确定方式中的一帧数据，以及与该帧数据相邻的后一帧数据。本申请实施例对多帧数据中的每帧数据不作任何限定。
如图7所示为本申请实施例提供的一种判断目标物体为处于静止状态物体的示意图，参见图7，箭头所示的方向为车辆的行驶方向，B1和B2表示车辆沿行驶方向移动的两个位置点，C表示处于静止状态的物体，基于多帧数据中相邻两帧第二数据可以建立如图7所示的各个夹角，若物体为处于静止状态的物体，则各个夹角对应的角度值之间的关系应满足以下公式(3)所示的等式：
α+phi1+β-phi2＝180° (3)
在实际应用过程中，可以利用车辆上安装的GPS来获取车辆行驶距离B1B2，利用毫米波雷达分别获取第一距离B1C、第二距离B2C、角度phi1以及角度phi2，其中角度phi1为第一时刻对应的毫米波雷达探测到的处于静止状态下的物体的夹角，角度phi2为第二时刻对应的毫米波雷达探测到的处于静止状态下的物体的夹角，也即公式(2)中的angle[i]。
利用获取到的车辆的行驶距离B1B2、第一距离B1C以及第二距离B2C，基于以下公式(4)确定图7中的角α和角β。
Figure BDA0003624773390000131
上述公式(4)中a为第二距离B2C，b为第一距离B1C，c为车辆的行驶距离B1B2。
需要说明的是，如图8所示为本申请实施例提供的一种判断目标物体为处于移动状态物体的示意图，参见图8，箭头所示的方向为车辆的行驶方向，B1和B2表示车辆沿行驶方向移动的两个位置点，C1和C2分别表示移动物体在沿着虚线箭头所示的方向移动过程中的两个位置点，基于移动物体与车辆的移动过程可以建立如图8所示的各个夹角，若物体为处于运动状态的物体，则各个夹角对应的角度值不会满足上述公式(3)中的等式。
本申请实施例中，为了准确地确定处于静止状态的目标物体，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；
根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；
确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为第一物体；
获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与第一物体之间的第一距离以及第二时刻车辆与第一物体之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；
根据两帧第二数据从确定的至少一个第一物体中确定目标物体。
具体可以参见上述两种可选地实例中确定处于静止状态的目标物体的实施例描述，此处不再赘述。
S103，根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度。
确定目标物体后，进一步基于多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度得到毫米波雷达的目标偏置角度，其中，车辆的第一行驶速度为毫米波雷达探测到的目标物体的多普勒速度时该车辆的行驶速度。
在一种可能的实现方式中，根据目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度，包括：根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，得到最小二乘法拟合曲线；根据最小二乘法拟合曲线，确定目标偏置角度。
具体地，多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度之间的关系可以如以下公式(5)：
Figure BDA0003624773390000141
利用最小二乘法确定最小二乘法拟合曲线，如图9所示为本申请实施例提供的一种最小二乘法拟合曲线的示意图，参见图9，横轴表示angle[i]+yaw的角度值，纵轴表示多帧数据中目标物体的多普勒速度与车辆的第一行驶速度之间的比值，以使图9中所有物体与最小二乘法拟合曲线之间的距离之和最小。
根据上述公式(5)，设置如下公式(6)所示的初始的曲线函数：
y＝ksinx+bcosx (6)
公式(6)中，k和b分别为系数，x表示上述公式(2)中的yaw，y表示目标物体的多普勒速度与车辆的第一行驶速度之间的比值。
对应上述公式(5)和上述公式(6)可以得到公式(7)：
Figure BDA0003624773390000151
不难理解的，根据最小二乘法拟合曲线，已知目标物体的多普勒速度与车辆的第一行驶速度之间的比值，可以得到angle[i]+yaw的角度值和，求解最小二乘法后可以得到k和b值，其中利用以下公式(8)可以获取angle[i]角度值，进一步得到yaw对应的角度值。
Figure BDA0003624773390000152
基于上述公式，根据目标物体的多普勒速度以及车辆的第一行驶速度可以确定目标偏置角度，实现对毫米波雷达的自标定。
应理解，实际对毫米波雷达进行自标定过程即是获取毫米波雷达的标定参数，标定参数为雷达在车辆坐标系下的6自由度参数，其中，6自由度参数包括横滚角roll、俯仰角yaw、航偏角pitch以及xyz。横滚角、俯仰角以及航偏角是车辆坐标系下，分别绕X轴、Y轴以及Z轴旋转的角度值，绕X轴旋转的角度称为横滚角roll，绕Y轴旋转的角度称为俯仰角yaw，绕Z轴旋转的角度称为航偏角pitch。
由于毫米波雷达安装在车辆中，在车辆坐标系下的6自由度参数中横滚角roll、航偏角pitch以及xyz通常取值为0，因此对毫米波雷达的自标定过程主要获取其绕Y轴旋转的俯仰角yaw即目标偏置角度。
通过实际应用，利用上述方法对毫米波雷达进行自标定，能够使毫米波雷达的标定精度达到0.2°以内。
本申请实施例提供的一种毫米波雷达的自标定方法，基于车辆的行驶过程中，车辆正前方处于静止状态的物体的速度与车辆的速度接近的原理，利用毫米波雷达探测到的数据确定处于静止状态的目标物体，然后根据目标物体的多普勒速度和与车辆的行驶速度对毫米波雷达进行标定，本方法中不受人工安装精度以及实际使用过程中碰撞、挤压等问题的影响，能够在车辆行驶过程中根据实际需要执行毫米波雷达自标定的方法，修正毫米波雷达的目标偏置角度，提升毫米波雷达自标定的准确度。
此外，对于目标偏置角度是基于最小二乘法拟合曲线得到的，最小二乘法拟合曲线尽可能减少目标物体的多普勒速度与车辆的预测行驶速度estimated_ve之间的误差，进一步获取更准确的毫米波雷达的目标偏置角度。因此，本申请实施例提供的毫米波雷达的自标定方法还能够进一步提高毫米波雷达自标定的准确度。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种毫米波雷达的自标定方法，图10示出了本申请实施例提供的一种毫米波雷达的自标定装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参见图10，该毫米波雷达的自标定装置200包括：获取单元201，用于在车辆的行驶过程中，获取毫米波雷达探测到的多帧数据和车辆的第一行驶速度，多帧数据中的每帧数据包括毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度；
第一确定单元202，用于根据多帧数据确定毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体的多普勒速度；
第二确定单元203，用于根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度。
可选地，每帧数据还包括至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角；第一确定单元202，还用于：根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围；在目标角度范围内确定目标物体，得到目标物体的多普勒速度。
可选地，预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围；根据毫米波雷达探测范围中，毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围，包括：根据至少一个物体中的每个物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角，确定第一角度范围；将第一角度范围划分为多个角度区间；在每个角度区间内，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的第一行驶速度之间的差值满足第一预设阈值范围的物体的夹角，确定第二角度范围，在多个第二角度范围中，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围。
可选地，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；
根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；
确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为第一物体；
获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与第一物体之间的第一距离以及第二时刻车辆与第一物体之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；根据两帧第二数据从确定的至少一个第一物体中确定目标物体。
可选地，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中的任一帧第一数据，第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、至少一个候选物体在毫米波雷达的坐标系下的夹角和车辆的第二行驶速度；
根据每个候选物体的多普勒速度和在毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及目标角度范围的大小，分别确定与每个候选物体对应的车辆的预测行速度；
确定至少一个候选物体中，对应车辆的第二行驶速度与车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的候选物体为目标物体。
可选地，在目标角度范围内确定目标物体，包括：获取多帧数据中相邻两帧第二数据，第二数据还包括第一时刻至第二时刻车辆的行驶距离、第一时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第一距离以及第二时刻车辆与目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第二距离，第一时刻为相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，第二时刻为相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；根据两帧第二数据从位于目标角度范围的至少一个候选物体中确定目标物体。
可选地，根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，确定毫米波雷达的目标偏置角度，包括：根据多帧数据中目标物体的多普勒速度和车辆的第一行驶速度，得到最小二乘法拟合曲线；根据最小二乘法拟合曲线，确定毫米波雷达的目标偏置角度。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种终端设备，该终端设备300如图11所示。
如图11所示，该实施例的终端设备300包括：处理器301、存储器302以及存储在存储器302中并可在处理器301上运行的计算机程序303。计算机程序303可被处理器301运行，生成指令，处理器301可根据指令实现上述各个权限认证方法实施例中的步骤。或者，处理器301执行计算机程序303时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，计算机程序303可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器302中，并由处理器301执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序303在终端设备300中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备300的示例，并不构成对终端设备300的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备300还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、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。
存储器302可以是终端设备300的内部存储单元，例如终端设备300的硬盘或内存。存储器302也可以是终端设备300的外部存储设备，例如终端设备300上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器302还可以既包括终端设备300的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器302用于存储计算机程序以及终端设备300所需的其它程序和数据。存储器302还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本实施例提供的终端设备可以执行上述方法实施例，其实现原理与技术效果类似，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现上述方法实施例的方法。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在本申请中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种毫米波雷达的自标定方法，所述毫米波雷达设置在车辆中，其特征在于，所述方法包括：
在所述车辆的行驶过程中，获取所述毫米波雷达探测到的多帧数据和所述车辆的第一行驶速度，所述多帧数据中的每帧数据包括所述毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度；
根据所述多帧数据确定所述毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体；
根据所述多帧数据中所述目标物体的所述多普勒速度和所述车辆的所述第一行驶速度，确定所述毫米波雷达的目标偏置角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每帧数据还包括所述至少一个物体中的每个所述物体在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角；所述根据所述多帧数据确定所述毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体，包括：
根据所述毫米波雷达探测范围中，所述毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的所述车辆的第一行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围；
在所述目标角度范围内确定目标物体，得到所述目标物体的多普勒速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围；所述根据所述毫米波雷达探测范围中，所述毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的所述车辆的行驶速度之间的差值满足预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围，包括：
根据所述至少一个物体中的每个所述物体在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角，确定第一角度范围；
将所述第一角度范围划分为多个角度区间；
在每个所述角度区间内，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的所述车辆的第一行驶速度之间的差值满足第一预设阈值范围的物体的夹角，确定第二角度范围，
在多个所述第二角度范围中，根据毫米波雷达探测到的多普勒速度与对应的所述车辆的行驶速度之间的差值满足第二预设阈值范围的物体的夹角，确定目标角度范围。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述目标角度范围内确定目标物体，包括：
获取所述多帧数据中的任一帧第一数据，所述第一数据包括位于所述目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、所述至少一个候选物体在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角和所述车辆的第二行驶速度；
根据每个所述候选物体的多普勒速度和在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及所述目标角度范围的大小，分别确定与每个所述候选物体对应的所述车辆的预测行速度；
确定所述至少一个候选物体中，对应所述车辆的第二行驶速度与所述车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的所述候选物体为第一物体；
获取所述多帧数据中相邻两帧第二数据，所述第二数据还包括第一时刻至第二时刻所述车辆的行驶距离、所述第一时刻所述车辆与所述第一物体之间的第一距离以及所述第二时刻所述车辆与所述第一物体之间的第二距离，所述第一时刻为所述相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，所述第二时刻为所述相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；
根据所述两帧第二数据从确定的至少一个所述第一物体中确定所述目标物体。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述目标角度范围内确定目标物体，包括：
获取所述多帧数据中的任一帧第一数据，所述第一数据包括位于目标角度范围的至少一个候选物体的多普勒速度、所述至少一个候选物体在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角和所述车辆的第二行驶速度；
根据每个所述候选物体的多普勒速度和在所述毫米波雷达的坐标系下的夹角，以及所述目标角度范围的大小，分别确定与每个所述候选物体对应的所述车辆的预测行速度；
确定所述至少一个候选物体中，对应所述车辆的第二行驶速度与所述车辆的预测行驶速度之间的差值小于预设阈值的所述候选物体为所述目标物体。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述目标角度范围内确定目标物体，包括：
获取所述多帧数据中相邻两帧第二数据，所述第二数据还包括第一时刻至第二时刻所述车辆的行驶距离、所述第一时刻所述车辆与所述目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第一距离以及所述第二时刻所述车辆与所述目标角度范围的至少一个候选物体的之间的第二距离，所述第一时刻为所述相邻两帧中前一帧数据对应的时间点，所述第二时刻为所述相邻两帧中后一帧数据对应的时间点；
根据所述两帧第二数据从位于所述目标角度范围的所述至少一个候选物体中确定所述目标物体。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多帧数据中所述目标物体的所述多普勒速度和所述车辆的所述第一行驶速度，确定所述毫米波雷达的目标偏置角度，包括：
根据所述多帧数据中所述目标物体的所述多普勒速度和所述车辆的第一速度，得到最小二乘法拟合曲线；
根据所述最小二乘法拟合曲线，确定所述毫米波雷达的所述目标偏置角度。
8.一种毫米波雷达的自标定装置，所述毫米波雷达设置在车辆中，其特征在于，包括：
获取单元，用于在所述车辆的行驶过程中，获取所述毫米波雷达探测到的多帧数据，所述多帧数据中的每帧数据包括所述毫米波雷达探测到的至少一个物体的多普勒速度和所述车辆的第一行驶速度；
第一确定单元，用于根据所述多帧数据确定所述毫米波雷达探测范围内处于静止状态的目标物体；
第二确定单元，用于根据所述多帧数据中所述目标物体的所述多普勒速度和所述车辆的所述第一行驶速度，确定所述毫米波雷达的目标偏置角度。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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