CN116224281B - 一种车辆姿态信息确定方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆姿态信息确定方法、装置及设备，方法包括以下步骤：以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，获取雷达传感器检测到的检测点在第一坐标系中的第一位置信息；根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以第二原点形成第二坐标系；根据第一位置信息，获取检测点在第二坐标系中的第二位置信息；获取检测点的速度信息；根据速度信息和第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据横摆角速度确定车辆的姿态信息。本申请计算量较小，易于在实际工程内实现，在后续的数据处理对目标进行跟踪时，可以根据算得的横摆角速度计算出上一帧目标到当前帧坐标系旋转后更准确的姿态信息。

Description

一种车辆姿态信息确定方法、装置及设备

技术领域

本申请属于雷达检测技术领域，具体涉及一种车辆姿态信息确定方法、装置及设备。

背景技术

在车载毫米波雷达应用中，当对目标进行跟踪处理时，往往需要从车身获取横摆角速度等信息，通过横摆角速度可以准确的识别目标实时姿态，以提高车辆操纵的稳定性。但受制于刷新率和传感器精度影响，横摆角速度的检测精度不够准确，会导致目标跟踪有所偏差，以影响车辆姿态信息的获取。

发明内容

发明目的：本申请提供一种车辆操纵稳定性确定方法、装置及设备，旨在解决现有技术中的横摆角速度检测不精准而导致车辆姿态信息获取存在偏差的问题；本申请的另一目的是提供一种车辆姿态信息确定装置和设备。

技术方案：本申请实施例提供一种车辆姿态信息确定方法，应用于车辆转弯的预测，所述车辆包括雷达传感器，包括以下步骤：

以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，获取雷达传感器检测到的检测点在所述第一坐标系中的第一位置信息；

根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以所述第二原点形成第二坐标系；

根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息；

获取所述检测点的速度信息；

根据所述速度信息和所述第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据所述横摆角速度确定所述车辆的姿态信息。

在一些实施例中，获取雷达传感器检测到的检测点在所述第一坐标系中的第一位置信息的步骤中，所述第一位置信息具体是指：在所述第一坐标系中，所述检测点与所述第一原点之间的距离。

在一些实施例中，根据车辆的转弯参数确定第二原点的步骤，进一步包括：

确定所述转弯参数包括车辆的转弯半径R以及车头到车辆后悬位置的距离l；

以车辆的转弯半径的相反数作为第一原点的横坐标，以车头到车辆后悬位置的距离作为第一原点的纵坐标，以形成所述第一原点的坐标，记为（-R，l）；

根据所述第一原点的坐标（-R，l），以确定第二原点。

在一些实施例中，检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息具体是指：所述检测点与所述第二原点之间的距离。

在一些实施例中，根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息的步骤，进一步包括：

通过雷达传感器获取所述第一位置信息和方位角，并确定所述检测点在所述第二坐标系的坐标；

根据所述第二坐标系的坐标得到所述第二位置信息。

在一些实施例中，所述检测点在所述第二坐标系的坐标为（R ₀×sin（θ）-R，R ₀×cos（θ）+l）；

其中，R ₀表示在所述第一坐标系中所述检测点与所述第一原点之间的距离；θ表示方位角；R表示车辆的转弯半径；l表示车头到车辆后悬位置的距离；

所述第二位置信息的计算公式为：

；其中，R ₁表示第二位置信息。

在一些实施例中，获取所述检测点的速度信息的步骤中，所述检测点的速度信息的计算公式为：

；

且

，/>

；

其中，V₁表示所述检测点的运动速度；RRT表示所述检测点的径向速度；α表示所述检测点与所述第二原点在所述第二坐标系x轴方向上的角度。

在一些实施例中，所述车辆的横摆角速度的计算公式为：

；

其中，yawrate表示横摆角速度。

在一些实施例中，本申请还提一种车辆姿态信息确定装置，应用于车辆转弯的预测，所述车辆包括雷达传感器，包括：

第一获取模块，所述第一获取模块被配置为以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，以获取雷达传感器检测到的检测点在所述第一坐标系中的第一位置信息；

形成模块，所述形成模块被配置为根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以所述第二原点形成第二坐标系；

第二获取模块，所述第二获取模块被配置为根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息；

第三获取模块，所述第三获取模块用于获取所述检测点的速度信息；

姿态确定模块，所述姿态确定模块被配置为根据所述速度信息和所述第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据所述横摆角速度确定所述车辆的姿态信息。

在一些实施例中，本申请还提供一种车辆姿态信息确定设备，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行计算机程序指令时实现所述的车辆姿态信息确定方法。

有益效果，与现有技术相比：本申请的一种车辆姿态信息确定方法可以在信号处理得到检测点信息后，实时的计算出当前时刻车辆横摆角速度，且计算量较小，易于在实际工程内实现，实际测试时，可以发现雷达的速度分辨率越高，所测得的横摆角速度越精准，在后续的数据处理对目标进行跟踪时，可以根据算得的横摆角速度计算出上一帧目标到当前帧坐标系旋转后更准确的姿态信息。

可以理解的是，与现有技术相比，本申请实施例提供的一种车辆姿态信息确定装置及设备具有上述一种车辆姿态信息确定方法的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。

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是本申请实施例提供的车辆姿态信息确定方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的车辆运动时检测点与自车相对运动状态示意图；

图3是本申请实施例提供的车辆姿态信息确定装置的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

申请人研究发现，在车载毫米波雷达应用中，数据处理时通常需要结合目标上一帧状态对当前帧状态进行预测，当车辆转弯时，为了提升预测的准确性，通常会引入车辆横摆角速度的信息，算出车辆的转弯半径，进而对毫米波雷达的坐标系进行旋转，算出当前帧目标的状态。而车辆横摆角速度通常由车身上的其他传感器发出，发送给毫米波雷达进行使用。

具体的，车辆横摆角速度是指汽车绕垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况。车辆横摆角速度主要反应车身整体倾斜状态，车身稳定电脑板主要根据它和方向盘转角传感器及四轮轮速传感器信号来独立控制每轮的刹车从而保证车辆的操纵稳定性。

但现有技术中，4D毫米波雷达较传统毫米波雷达输出径向距离、径向速度和方位角信息之外增加的最显著特性就是可以探测俯仰角，从而获取被测目标真实的高度数据。除此之外，4D毫米波雷达在分辨率上也获得极大提高，进一步的也将毫米波雷达输出的点云数量多倍的提升。在车载毫米波雷达应用中，当对目标进行跟踪处理时，往往需要从车身获取车速、挡位、横摆角速度（yawrate）等信息，通过以上信息方可以准确的识别目标实时姿态，但受制于刷新率和传感器精度影响，yawrate有时精度不够准确，会导致目标跟踪有所偏差，因此，如何实时高精度的算得yawrate显得十分重要。

请参阅图1，提供一种车辆姿态信息确定方法，应用于车辆转弯的预测，车辆包括雷达传感器，包括以下步骤：

S101、以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，获取雷达传感器检测到的检测点在第一坐标系中的第一位置信息；

S102、根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以第二原点形成第二坐标系；

S103、根据第一位置信息，获取检测点在第二坐标系中的第二位置信息；

S104、获取检测点的速度信息；

S105、根据速度信息和第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据横摆角速度确定车辆的姿态信息。

可以理解的是，参见图2，由于雷达传感器是随车辆一同移动，因此当车辆以R为转弯半径进行顺时针转弯时，相当于此时静态的检测点绕原点O以R ₁为半径逆时针向相对运动。因此，本实施例的方法将车辆运行的状态通过雷达检测到的检测点进行等效，以检测点的运行状态计算车辆运行的横摆角速度，使得横摆角速度的获取过程简单、高效；所得的横摆角速度精准度高，方便后续姿态信息的获取和判断。

在一些实施例中，获取雷达传感器检测到的检测点在第一坐标系中的第一位置信息的步骤中，第一位置信息具体是指：在第一坐标系中，检测点与第一原点之间的距离。

在一些实施例中，根据车辆的转弯参数确定第二原点的步骤，进一步包括：

确定转弯参数包括车辆的转弯半径R以及车头到车辆后悬位置的距离l；

以车辆的转弯半径的相反数作为第一原点的横坐标，以车头到车辆后悬位置的距离作为第一原点的纵坐标，以形成第一原点的坐标，记为（-R，l）；

根据第一原点的坐标（-R，l），以确定第二原点。

在一些实施例中，检测点在第二坐标系中的第二位置信息具体是指：检测点与第二原点之间的距离。

在一些实施例中，检测点在第二坐标系中的第二位置信息具体是指：检测点与第二原点之间的距离。

在一些实施例中，检测点在第二坐标系的坐标为（R ₀×sin（θ）-R，R ₀×cos（θ）+l）；

其中，R ₀表示在第一坐标系中检测点与第一原点之间的距离；θ表示方位角；R表示车辆的转弯半径；l表示车头到车辆后悬位置的距离；

第二位置信息的计算公式为：

；其中，R ₁表示第二位置信息。

在一些实施例中，获取检测点的速度信息的步骤中，检测点的速度信息的计算公式为：

；

且

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；

其中，V₁表示检测点的运动速度；RRT表示检测点的径向速度；α表示检测点与第二原点在第二坐标系x轴方向上的角度。

在一些实施例中，车辆的横摆角速度的计算公式为：

；

其中，yawrate表示横摆角速度。

在一些实施例中，由于雷达传感器每一帧的检测点数量较多，因此每一帧中将所测得的所有静态检测点计算的结果设置在一个数组中，然后按照由大至小的顺序排序，取中位数即记为实时得到当前车辆运行的横摆角速度。

在一些实施例中，参见图3，本申请还提供一种车辆姿态信息确定装置，应用于车辆转弯的预测，车辆包括雷达传感器，包括：

第一获取模块，第一获取模块被配置为以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，以获取雷达传感器检测到的检测点在第一坐标系中的第一位置信息；

形成模块，形成模块被配置为根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以第二原点形成第二坐标系；

第二获取模块，第二获取模块被配置为根据第一位置信息，获取检测点在第二坐标系中的第二位置信息；

第三获取模块，第三获取模块用于获取检测点的速度信息；

姿态确定模块，姿态确定模块被配置为根据速度信息和第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据横摆角速度确定车辆的姿态信息。

在一些实施例中，本申请的车辆姿态信息确定装置中依赖于车载毫米波雷达的设置，车载毫米波雷达算法通常为信号处理、数据处理等功能，在车载毫米波雷达的支持下，本申请的车辆姿态信息确定装置可以根据算得的横摆角速度计算出上一帧目标到当前帧坐标系旋转后更准确的姿态信息，尤其是转弯半径较大时，可精准以使得接下来的不管是目标关联还是跟踪滤波效果都得到显著性的提升。

在一些实施例中，形成模块还进一步被配置为：确定转弯参数包括车辆的转弯半径R以及车头到车辆后悬位置的距离l；以车辆的转弯半径的相反数作为第一原点的横坐标，以车头到车辆后悬位置的距离作为第一原点的纵坐标，以形成第一原点的坐标，记为（-R，l）；然后根据第一原点的坐标（-R，l），以确定第二原点。

在一些实施例中，第二获取模块被进一步配置为通过雷达传感器获取第一位置信息和方位角，并确定检测点在第二坐标系的坐标；根据第二坐标系的坐标得到第二位置信息。

在一些实施例中，第三获取模块被进一步配置为：分别获取检测点的径向速度以及检测点的运动方向所在的直线和检测点与第一原点相连的连线之间的角度ε，且角度ε可以通过方位角角度θ和检测点与第二原点在第二坐标系x轴方向上的角度α间接计算得到；然后根据径向速度和角度ε来计算检测点的运动速度；检测点的速度信息的计算公式为：

；

且

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。

在一些实施例中，本申请提供的一种车辆姿态信息确定设备，该设备可以包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；上述处理器可以包括中央处理器或者特定集成电路，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可以包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器可在电子设备的内部或外部。在一些特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。

在一些特定实施例中，存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM），随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形计算机可读存储介质（例如，存储器设备），并且当该软件被执行时，其可操作来执行参考根据本申请的车辆姿态信息确定方法。

在一些实施例中，该电子设备还可以包括通信接口和总线。处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。通信接口主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

由于雷达安装位置不同时，车速、检测点相对位置、横摆角速度方向等也会不同，但车辆横摆角速度的确定原理相同，以图2为例，为车辆运动时检测点与自车相对运动状态示意图，A为雷达所在位置，定义A点为第一原点，A点处的坐标系为以雷达所在位置为原点形成的第一坐标系，B为静态检测点，R为转弯半径，l为车头到车辆后悬位置距离，根据转弯半径R和车头到车辆后悬位置距离l即可确定点第二原点O，O点处的坐标系为以点O为原点所形成的第二坐标系。用车辆以R为转弯半径进行顺时针转弯为例，相当于此时静态检测点B绕点O以R ₁为半径逆时针向相对运动，因此点B的速度方向与OB垂直；同时，B点与A点之间的距离R ₀为第一位置信息，B点与O点之间的距离R ₁为第二位置信息。以第二坐标系为参考坐标时，A点的坐标为（-R，l），B点的坐标为（R ₀×sin（θ）-R，R ₀×cos（θ）+l）；R ₀可以直接由雷达传感器获取，R ₁可以根据B点的坐标计算。

进一步参阅图2，定义点B与点A在y轴方向上的角度为θ，点B与点A在x轴方向上的角度为β，点B与点O在x轴方向上的角度为α，点B速度方向与点A的夹角为ε，AB与OB所形成的夹角为γ。其中，根据几何关系，可以确定得到：θ+β=90°；γ+ε=90°；β+γ=α；其中，θ为方位角，可以由雷达传感器直接得到；α可以由B点的坐标确定。同时，结合α、β，ε，γ以及三角函数可以得到：

。

在车辆转弯时，通过雷达传感器获取检测点径向速度RRT、检测点与第一原点之间的距离R ₀以及方位角θ；且横摆角速度的计算公式为：

；其中，V₁表示检测点的运动速度，R ₁为B点与O点之间的距离。

R ₁可以由B点坐标直接计算得到，且

。

V₁可以由径向速度RRT、方位角θ和点B与点O在x轴方向上的角度α共同计算得到，且

。

进一步地，

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。

因此将R ₁和V₁的结果带入横摆角速度的计算公式可得横摆角速度yawrate。

将此帧所测得的所有静态检测点计算的yawrate存于数组中，按大小顺序排序后，取中位数即可实时得到当前车辆横摆角速度。

本申请的可以在信号处理得到检测点信息后，实时的计算出当前时刻车辆横摆角速度，且计算量较小，易于在实际工程内实现，实际测试时，可以发现雷达的速度分辨率越高，所测得的横摆角速度越精准，在后续的数据处理对目标进行跟踪时，可以根据算得的横摆角速度计算出上一帧目标到当前帧坐标系旋转后更准确的姿态信息。

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述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种交通预警方法和系统进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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的技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种车辆姿态信息确定方法，应用于车辆转弯的预测，所述车辆包括雷达传感器，其特征在于，包括以下步骤：

以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，获取雷达传感器检测到的检测点在所述第一坐标系中的第一位置信息；

根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以所述第二原点形成第二坐标系；

根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息；

获取所述检测点的速度信息；

根据所述速度信息和所述第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据所述横摆角速度确定所述车辆的姿态信息；

所述第一位置信息具体是指：在所述第一坐标系中，所述检测点与所述第一原点之间的距离；检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息具体是指：所述检测点与所述第二原点之间的距离；

其中，根据车辆的转弯参数确定第二原点的步骤，进一步包括：

确定所述转弯参数包括车辆的转弯半径R以及车头到车辆后悬位置的距离l；

以车辆的转弯半径的相反数作为第一原点的横坐标，以车头到车辆后悬位置的距离作为第一原点的纵坐标，以形成所述第一原点的坐标，记为（-R，l）；

根据所述第一原点的坐标（-R，l），以确定第二原点；

根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息的步骤，进一步包括：

通过雷达传感器获取所述第一位置信息和方位角，并确定所述检测点在所述第二坐标系的坐标；

根据所述第二坐标系的坐标得到所述第二位置信息；

所述检测点在所述第二坐标系的坐标为（R ₀×sin（θ）-R，R ₀×cos（θ）+l）；

其中，R ₀表示在所述第一坐标系中所述检测点与所述第一原点之间的距离；θ表示方位角；R表示车辆的转弯半径；l表示车头到车辆后悬位置的距离；

所述第二位置信息的计算公式为：

；其中，R ₁表示第二位置信息；

获取所述检测点的速度信息的步骤中，所述检测点的速度信息的计算公式为：

；

且

，/>

；

其中，V₁表示所述检测点的运动速度；RRT表示所述检测点的径向速度；α表示所述检测点与所述第二原点在所述第二坐标系x轴方向上的角度；

所述车辆的横摆角速度的计算公式为：

；

其中，yawrate表示横摆角速度。

2.一种车辆姿态信息确定装置，应用于车辆转弯的预测，所述车辆包括雷达传感器，其特征在于，包括：

第一获取模块，所述第一获取模块被配置为以车辆行驶过程中进行转弯的位置作为第一原点形成第一坐标系，以获取雷达传感器检测到的检测点在所述第一坐标系中的第一位置信息；

形成模块，所述形成模块被配置为根据车辆的转弯参数确定第二原点，并以所述第二原点形成第二坐标系；

第二获取模块，所述第二获取模块被配置为根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息；

第三获取模块，所述第三获取模块用于获取所述检测点的速度信息；

姿态确定模块，所述姿态确定模块被配置为根据所述速度信息和所述第二位置信息，得到车辆的横摆角速度，并根据所述横摆角速度确定所述车辆的姿态信息；

所述第一位置信息具体是指：在所述第一坐标系中，所述检测点与所述第一原点之间的距离；检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息具体是指：所述检测点与所述第二原点之间的距离；

其中，根据车辆的转弯参数确定第二原点，进一步包括：

确定所述转弯参数包括车辆的转弯半径R以及车头到车辆后悬位置的距离l；

以车辆的转弯半径的相反数作为第一原点的横坐标，以车头到车辆后悬位置的距离作为第一原点的纵坐标，以形成所述第一原点的坐标，记为（-R，l）；

根据所述第一原点的坐标（-R，l），以确定第二原点；

根据所述第一位置信息，获取所述检测点在所述第二坐标系中的第二位置信息，进一步包括：

通过雷达传感器获取所述第一位置信息和方位角，并确定所述检测点在所述第二坐标系的坐标；

根据所述第二坐标系的坐标得到所述第二位置信息；

所述检测点在所述第二坐标系的坐标为（R ₀×sin（θ）-R，R ₀×cos（θ）+l）；

其中，R ₀表示在所述第一坐标系中所述检测点与所述第一原点之间的距离；θ表示方位角；R表示车辆的转弯半径；l表示车头到车辆后悬位置的距离；

所述第二位置信息的计算公式为：

；其中，R ₁表示第二位置信息；

所述检测点的速度信息的计算公式为：

；

且

，/>

；

其中，V₁表示所述检测点的运动速度；RRT表示所述检测点的径向速度；α表示所述检测点与所述第二原点在所述第二坐标系x轴方向上的角度；

所述车辆的横摆角速度的计算公式为：

；

其中，yawrate表示横摆角速度。

3.一种车辆姿态信息确定设备，其特征在于，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行计算机程序指令时实现权利要求1所述的车辆姿态信息确定方法。

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