CN117250607A - 基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质 - Google Patents

基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质 Download PDF

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CN117250607A CN202311073805.4A CN202311073805A CN117250607A CN 117250607 A CN117250607 A CN 117250607A CN 202311073805 A CN202311073805 A CN 202311073805A CN 117250607 A CN117250607 A CN 117250607A
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Abstract

本申请公开一种基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质，涉及自动驾驶安全辅助技术领域，能够提高自车速度估计的准确性。具体方案包括：基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，检测信息包括目标基于自车的方位角和目标基于自车的第一速度；根据第一速度和方位角确定各目标与自车处于同一平面上的第二速度；根据第一速度和第二速度从多个目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；根据多个检测目标的方位角和多个检测目标的第一速度确定自车的速度。

Description

基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质
技术领域
本申请涉及自动驾驶安全辅助技术领域，尤其涉及一种基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质。
背景技术
自动驾驶或高级驾驶员辅助系统(ADAS)中，由于雷达对天气和照明等环境条件不敏感，因此被认为是现代车辆上最为重要的导航传感器之一，其在速度估计、距离检测和障碍物探测等方面有着广泛的应用。
目前，在利用雷达进行自车速度估计时，汽车雷达利用多普勒效应来探测物体，并通过假设所有物体共面来估计它们的相对速度。然而，在城市街道行驶时，车辆会遇到具有高架结构的背景建筑，这些结构会反射雷达信号，导致自车速度估计偏离真实值。
发明内容
本申请提供一种基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质，能够提高自车速度估计的准确性。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
本申请实施例第一方面，提供了一种基于车载雷达的自车速度估计方法，该方法包括：
基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度；
根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度；
根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；
根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度，包括：
获取各所述第一速度在与自车处于同一平面上的速度分量；
根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度。
在一种可能的实现方式中，所述根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度，包括：
将所述速度分量和对应的所述方位角输入至预设的速度计算函数中，得到所述第二速度；
所述速度计算函数为：
其中，vi为各目标的第二速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，包括：
获取所述第一速度和所述第二速度的速度差；
根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标。
在一种可能的实现方式中，所述根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，包括：
将所述第一速度下的速度差输入至预设的结合高度与背景感知多普勒成本函数，得到所述第一速度下的速度差对应的运动状态，所述运动状态包括：与自车处于不同平面且处于静止状态、与自车处于相同平面且处于静止状态和处于运动状态；
将所述运动状态为与自车处于相同平面且处于静止状态的目标确定为所述检测目标。
在一种可能的实现方式中，所述根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度，包括：
将多个所述检测目标的方位角、所述速度分量、所述第一速度的方差、预设的雷达仰角和预设的雷达方位角测量误差输入至预设的正交距离回归函数中，确定出所述检测目标的目标速度；
根据所述目标速度确定自车的速度。
在一种可能的实现方式中，所述正交距离回归函数为：
其中，i为探测目标的个数，vr,i为第一速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角，δi为雷达方位角测量误差，φi为雷达仰角，/>为方位角的方差，/>为第一速度的方差，λ为预设系数。
本申请实施例第二方面，提供了一种基于车载雷达的自车速度估计装置，该装置包括：
获取模块，用于基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度；
第一确定模块，用于根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度；
第二确定模块，用于根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；
第三确定模块，用于根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
本申请实施例第三方面，提供了一种车辆，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现本申请实施例第一方面中的基于车载雷达的自车速度估计方法。
本申请实施例第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面中的基于车载雷达的自车速度估计方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供了一种基于车载雷达的自车速度估计方法，通过基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，根据检测信息中的第一速度和方位角确定各目标与自车处于同一平面上的第二速度，然后根据第一速度和第二速度从目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，根据多个检测目标的方位角和多个检测目标的第一速度确定自车的速度。由于是根据与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的方位角和速度来确定自车的速度，因此可以克服高架结构的背景建筑反射的雷达信号对自车速度估计的影响，进而可以提高自车速度估计的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种基于车载雷达的自车速度估计方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种目标运动状态判断阈值的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种基于车载雷达的自车速度估计装置的结构图；
图4为本申请实施例提供的一种终端设备的内部结构示意图。
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，本领域普通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。
以下，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一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
另外，“基于”或“根据”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”或“根据”一个或多个条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出的值。
自动驾驶或高级驾驶员辅助系统(ADAS)中，由于雷达对天气和照明等环境条件不敏感，因此被认为是现代车辆上最为重要的导航传感器之一，其在速度估计、距离检测和障碍物探测等方面有着广泛的应用。
目前，在利用雷达进行自车速度估计时，汽车雷达利用多普勒效应来探测物体，并通过假设所有物体共面来估计它们的相对速度。然而，在城市街道行驶时，车辆会遇到具有高架结构的背景建筑，这些结构会反射雷达信号，导致自车速度估计偏离真实值。
基于上述问题，本申请提供了一种基于车载雷达的自车速度估计方法，通过根据与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的方位角和速度来确定自车的速度，因此可以克服高架结构的背景建筑反射的雷达信号对自车速度估计的影响，进而可以提高自车速度估计的准确性。
本申请实施例提供的一种基于车载雷达的自车速度估计方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101、基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息。
其中，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度。车载毫米波雷达可以为：77GHz毫米波雷达，目标可以为其他车辆、建筑物、指示牌等车载毫米波雷达可以探测到的物体。
可选的，目标的检测信息的获取过程可以为：通过自车上安装的77GHz毫米波雷达发射多个调频信号，自车接受反射回来信号包括Si＝[ri θi vr,i]以及各信号的方差如其中，i表示雷达探测到的第i个目标；ri为雷达与目标的距离，m；θi为车辆前进方向的夹角，rad；当θi>0表示目标在车辆前进的右侧，θi<0表示目标在车辆前进的右侧左侧；vr,i为雷达检测到的目标的速度，也就是第一速度，m/s；vr,i<0为表示目标超雷达方向行驶而来，vr,i>0表示目标超远离雷达方向而去。毫米波雷达同时也会给定检测目标在垂直、纵向、横向的速度分量/>也即第一速度在垂直、纵向、横向的速度分量。
步骤102、根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度。
其中，目标的速度分量包括在垂直、纵向、横向的速度分量由于车载毫米波雷达不能测量俯仰角，因此需要根据第一速度和方位角确定各目标与自车处于同一平面上的速度。
步骤103、根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标。
可以理解的是，根据第一速度和第二速度可以从多个目标中获取到与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，然后选用这些检测目标来估算自车速度，可以克服高架结构的背景建筑反射的雷达信号对自车速度估计的影响，进而可以提高自车速度估计的准确性。
步骤104、根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
本申请实施例提供了一种基于车载雷达的自车速度估计方法，通过基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，根据检测信息中的第一速度和方位角确定各目标与自车处于同一平面上的第二速度，然后根据第一速度和第二速度从目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，根据多个检测目标的方位角和多个检测目标的第一速度确定自车的速度。由于是根据与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的方位角和速度来确定自车的速度，因此可以克服高架结构的背景建筑反射的雷达信号对自车速度估计的影响，进而可以提高自车速度估计的准确性。
可选的，上述步骤102根据第一速度和方位角确定各目标与自车处于同一平面上的第二速度的过程可以为：
获取各所述第一速度在与自车处于同一平面上的速度分量，根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度。
具体的，上述根据各速度分量和对应的方位角确定各目标与自车处于同一平面上的第二速度的过程可以为：
将所述速度分量和对应的所述方位角输入至预设的速度计算函数中，得到所述第二速度；
所述速度计算函数为：
其中，vi为各目标的第二速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角。
可以理解的是，由于毫米波雷达不能测量俯仰角φi，在0～10°之间，0≤cosφi≤1，所以估算第一速度与第二速度速度相差cosφi倍，可用于反馈车辆毫米波雷达纵向方向是否与地面平行。
可选的，上述步骤104根据第一速度和第二速度从多个目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的过程可以为：
获取所述第一速度和所述第二速度的速度差；根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标。
具体的，上述根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的过程可以为：
将所述第一速度下的速度差输入至预设的结合高度与背景感知多普勒成本函数，得到所述第一速度下的速度差对应的运动状态，所述运动状态包括：与自车处于不同平面且处于静止状态、与自车处于相同平面且处于静止状态和处于运动状态；将所述运动状态为与自车处于相同平面且处于静止状态的目标确定为所述检测目标。
如图2所示，图2中的零高程阈值函数，30％仰角阈值和运动目标阈值函数均是通过结合高度与背景感知多普勒成本函数得到的。结合图2，在当前车速下若速度差的绝对值小于零高程阈值，则该目标的运动状态为：与自车处于相同平面且处于静止状态。在当前车速下若速度差的绝对值小于30％仰角阈值，则该目标的运动状态为：与自车处于不同平面且处于静止状态。在当前车速下若速度差的绝对值大于30％仰角阈值，则该目标的运动状态为：处于运动状态。
上述步骤104根据多个检测目标的方位角和多个检测目标的第一速度确定自车的速度的过程可以为：
将多个所述检测目标的方位角、所述速度分量、所述第一速度的方差、预设的雷达仰角和预设的雷达方位角测量误差输入至预设的正交距离回归函数中，确定出所述检测目标的目标速度；根据所述目标速度确定自车的速度。
其中，正交距离回归函数为：
其中，i为探测目标的个数，vr,i为第一速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角，δi为雷达方位角测量误差，φi为雷达仰角，/>为方位角的方差，/>为第一速度的方差，λ为预设系数。
需要说明的是，由于雷达测得的第一速度带有噪音，为降低测量过程的噪声带来的干扰，利用正交距离回归来估计车辆自身速度，这样可以进一步提高车辆速度估计的准确性。
基于以上内容，本申请提供的基于车载雷达的自车速度估计方法，通过根据与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标的方位角和速度来确定自车的速度，因此可以克服高架结构的背景建筑反射的雷达信号对自车速度估计的影响，进而可以提高自车速度估计的准确性。此外，通过利用正交距离回归来估计车辆自身速度，这样可以进一步提高车辆速度估计的准确性。进一步的，本申请实施例提供的基于车载雷达的自车速度估计方法，使用成本低，且抗干扰性强，特别在车辆经过减速带且行驶在颠簸路面时车速估算还能有很好的精度。
如图3所述，本申请实施例提供了一种基于车载雷达的自车速度估计装置，该装置包括：
获取模块11，用于基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度；
第一确定模块12，用于根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度；
第二确定模块13，用于根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；
第三确定模块14，用于根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
在一个实施例中，第一确定模块12具体用于：
获取各所述第一速度在与自车处于同一平面上的速度分量；
根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度。
在一个实施例中，第一确定模块12具体用于：
将所述速度分量和对应的所述方位角输入至预设的速度计算函数中，得到所述第二速度；
所述速度计算函数为：
其中，vi为各目标的第二速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角。
在一个实施例中，第二确定模块13具体用于：
获取所述第一速度和所述第二速度的速度差；
根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标。
在一个实施例中，第二确定模块13具体用于：
将所述第一速度下的速度差输入至预设的结合高度与背景感知多普勒成本函数，得到所述第一速度下的速度差对应的运动状态，所述运动状态包括：与自车处于不同平面且处于静止状态、与自车处于相同平面且处于静止状态和处于运动状态；
将所述运动状态为与自车处于相同平面且处于静止状态的目标确定为所述检测目标。
在一个实施例中，第三确定模块14具体用于：
将多个所述检测目标的方位角、所述速度分量、所述第一速度的方差、预设的雷达仰角和预设的雷达方位角测量误差输入至预设的正交距离回归函数中，确定出所述检测目标的目标速度；
根据所述目标速度确定自车的速度。
在一个实施例中，所述正交距离回归函数为：
其中，i为探测目标的个数，vr,i为第一速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角，δi为雷达方位角测量误差，φi为雷达仰角，/>为方位角的方差，/>为第一速度的方差，λ为预设系数。
本实施例提供的基于车载雷达的自车速度估计装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再多加赘述。关于基于车载雷达的自车速度估计装置的具体限定可以参见上文中对于基于车载雷达的自车速度估计方法的限定，在此不再赘述。
本申请实施例提供的基于车载雷达的自车速度估计方法的执行主体可以为车辆，具体可以为车辆中的车载终端，该车载终端可以为电子设备、计算机设备或具有计算处理能力的设备，本申请实施例对此不作具体限定。
图4为本申请实施例提供的一种车载终端的内部结构示意图。如图4所示，该车载终端包括通过系统总线连接的处理器和存储器。其中，该处理器用于提供计算和控制能力。存储器可包括非易失性存储介质及内存储器。非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该计算机程序可被处理器所执行，以用于实现以上各个实施例提供的基于车载雷达的自车速度估计方法的步骤。内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序提供高速缓存的运行环境。
本领域技术人员可以理解，图4中示出车载终端的内部结构图，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的车载终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本申请另一实施例中，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如本申请实施例的基于车载雷达的自车速度估计的步骤。
本申请另一实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述方法实施例所示的方法流程中基于车载雷达的自车速度估计方法执行的各个步骤。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机执行指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digitalsubscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于车载雷达的自车速度估计方法，其特征在于，所述方法包括：
基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度；
根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度；
根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；
根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度，包括：
获取各所述第一速度在与自车处于同一平面上的速度分量；
根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各所述速度分量和对应的所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度，包括：
将所述速度分量和对应的所述方位角输入至预设的速度计算函数中，得到所述第二速度；
所述速度计算函数为：
其中，vi为各目标的第二速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，包括：
获取所述第一速度和所述第二速度的速度差；
根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据不同第一速度下的所述速度差确定出与自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标，包括：
将所述第一速度下的速度差输入至预设的结合高度与背景感知多普勒成本函数，得到所述第一速度下的速度差对应的运动状态，所述运动状态包括：与自车处于不同平面且处于静止状态、与自车处于相同平面且处于静止状态和处于运动状态；
将所述运动状态为与自车处于相同平面且处于静止状态的目标确定为所述检测目标。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度，包括：
将多个所述检测目标的方位角、所述速度分量、所述第一速度的方差、预设的雷达仰角和预设的雷达方位角测量误差输入至预设的正交距离回归函数中，确定出所述检测目标的目标速度；
根据所述目标速度确定自车的速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述正交距离回归函数为：
其中，i为探测目标的个数，vr,i为第一速度，均为速度分量，θi为目标基于自车的方位角，δi为雷达方位角测量误差，φi为雷达仰角，/>为方位角的方差，/>为第一速度的方差，λ为预设系数。
8.一种基于车载雷达的自车速度估计装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于基于车载毫米波雷达获取探测到的多个目标的检测信息，所述检测信息包括所述目标基于自车的方位角和所述目标基于自车的第一速度；
第一确定模块，用于根据所述第一速度和所述方位角确定各所述目标与自车处于同一平面上的第二速度；
第二确定模块，用于根据所述第一速度和所述第二速度从多个所述目标中确定出自车处于同一平面且处于静止状态下的多个检测目标；
第三确定模块，用于根据多个所述检测目标的方位角和多个所述检测目标的第一速度确定自车的速度。
9.一种车辆，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的基于车载雷达的自车速度估计方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的基于车载雷达的自车速度估计方法。
CN202311073805.4A 2023-08-23 2023-08-23 基于车载雷达的自车速度估计方法、装置、车辆及介质 Pending CN117250607A (zh)

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