雷达安装角度标定方法及系统与流程

本发明实施例涉及自动化技术领域，尤其涉及一种雷达安装角度标定方法及系统。

背景技术：

随着智能车对车辆周围目标检测的范围及精度要求的提高，仅仅在智能车前方安装毫米波雷达，已经不能满足车载目标检测的需要。车辆后方的盲区监测雷达能够探测目标的距离、相对速度及方位，且具有工作频率高，波长短，天线尺寸小，适应性强，可在黑暗中正常工作等优点，越来越多的智能车开始安装后向雷达来监测驾驶员后方盲区目标车辆或者障碍物的距离、方位和速度信息，利用这些信息来实现后方的安全驾驶。

但是，由于不同车型、安装支架架构差异及人为因素等原因，雷达实际安装角与设计安装角之间存在一定的差距，如果不进行角度校正，则会导致检测误差，导致目标车辆与周围车辆相对方位的误判，存在安全隐患。

目前的雷达安装角度标定方法存在过程繁琐，设计参数较多，需要借助其特辅助测量工具等问题，并且标定的准确度低，难以简洁、快速地对雷达安装角度实现准确地标定。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种雷达安装角度标定方法及系统，以提高雷达安装角度标定的准确性，进而提高车辆行驶的安全性。

在一个实施例中，本发明实施例提供了一种雷达安装角度标定方法，该方法包括：

获取待测车辆监测范围内的候选车辆的位置点信息；所述位置点信息通过安装于待测车辆上的雷达监测得到；

根据所述位置点信息，进行直线拟合，确定位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线；

根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

在另一个实施例中，本发明实施例还提供了一种雷达安装角度标定系统，该系统包括：

位置点信息获取模块，用于获取待测车辆监测范围内的候选车辆的位置点信息；所述位置点信息通过安装于待测车辆上的雷达监测得到；

轨迹线获取模块，用于根据所述位置点信息，进行直线拟合，确定位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线；

当前安装角度确定模块，用于根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

本发明实施例中，通过安装于待测车辆上的雷达，监测待测车辆监测范围内的候选车辆位置点信息，并根据所述位置点信息，进行直线拟合，确定位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线，从而准确地实时获取车道上的目标车辆的轨迹信息，根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度，从而实现安装角度的实时标定，并且借助相邻车道上目标车辆行驶轨迹为直线的特征，根据轨迹线的特征参数以及标准安装角度计算当前安装角度，有效提高了当前安装角度标定的精确度。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图；

图2为本发明一种实施例提供的位置点信息采集示意图；

图3为本发明一种实施例提供的雷达工作模式转换示意图；

图4为本发明一种实施例提供的角度关系第一示意图；

图5为本发明一种实施例提供的角度关系第二示意图；

图6为本发明另一实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图；

图7为本发明一种实施例提供的角度关系第三示意图；

图8为本发明又一实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图；

图9为本发明一种实施例提供的雷达安装角度标定系统结构示意图.

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明一种实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图。本实施例提供的雷达安装角度标定方法可适用于确定待测车辆上雷达安装角度的情况，典型的，本发明实施例可以适用于在实际道路上，实时对待测车辆盲区的雷达当前安装角度进行标定的情况。该方法具体可以由雷达安装角度标定系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件的方式实现，该系统可以集成在待测车辆中。参见图1，本发明实施例的方法具体包括：

s110、获取待测车辆监测范围内的候选车辆的位置点信息；所述位置点信息通过安装于待测车辆上的雷达监测得到。

其中，待测车辆为需要对其配置雷达的安装角度进行标定的车辆。待测车辆可以为静止于车道上的车辆，也可以为行驶于车道上的车辆。待测车辆监测范围内的候选车辆可以为待测车辆上的雷达能够监测到的车辆，可以为在待测车辆相邻车道上正常行驶的车辆，也可以为平均行驶速度大于待测车辆的平均行驶速度，从待测车辆的后方进行超车的车辆，也可以为其他车道上的车辆。在本申请实施例中，安装于待测车辆上的雷达可以为位于待测车辆盲区的雷达，可以为主雷达，也可以为从雷达，主雷达和从雷达可以同时进行标定。如图2所示，安装于待测车辆1上的雷达2采集得到目标车辆4的位置点信息，用于对雷达2的安装角度进行标定，安装于待测车辆1上的雷达3采集得到目标车辆5的位置点信息，用于对雷达2的安装角度进行标定。

目前对雷达进行标定时，需要预先设计待测车辆相对于目标车辆已知的行驶轨迹，基于已知行驶轨迹的相关参数以及雷达监测到的数据计算待测车辆上雷达的安装角度。上述方案无法实现实时性，只能专门设定标定场景和标定时间，进行雷达安装角度的标定，并且基于已知的各种多样化的轨迹进行多个雷达的标定计算，计算过程繁琐。而在本申请实施例中，直接获取待测车辆监测范围内的候选车辆的位置点信息，能够实现对雷达安装角度的实时标定，不受标定场景和标定时间的限制。另外，考虑到相邻车道上的目标车辆的轨迹为与车道平行的直线的特征，根据相邻车道上目标车辆的直线轨迹进行雷达安装角度的确定，简化了计算过程，提高了计算准确度。通过雷达自身监测得到目标车辆的位置点信息，从而不需要借助其他测量工具即可准确得到检测数据，提高了检测数据的可参考性。

在本申请实施例中，可以设置雷达的工作模式，包括雷达自标定模式、雷达标定验证模式和雷达正常检测模式。在雷达自标定模式下，系统实现对雷达安装角度的首次标定。在雷达标定验证模式下，主要针对于雷达再次启动或者雷达受到碰撞松动时，进行再次标定，再次标定的方法可以与首次标定的方法相同，并与首次标定的结果进行对比，以确定新的当前安装角度，例如再次标定得到的雷达安装角度和首次标定得到的雷达安装角度的差值小于预设阈值差时，则认为首次标定结果准确，不对安装角度进行更新，如果大于或等于预设阈值差时，并且再次标定得到的当前安装角度数量较多，可信度较高，则依据再次标定得到的当前安装角度，对雷达的安装角度进行更新。在雷达正常检测模式下，雷达对待测车辆周围的障碍物进行检测，以实现安全提醒。如图3所示，雷达的三种工作模式之间的转换为：自标定成功和标定验证成功则进入正常检测模式。

s120、根据所述位置点信息，进行直线拟合，确定位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线。

由于目标车辆为位于待测车辆相邻车道上的车辆，因此其行驶应沿相邻的车道，行驶轨迹应为直线，因此，对位置点进行直线拟合，目标车辆的轨迹线。直线拟合方法可以为最小二乘法。在本申请实施例中，根据所述位置点信息，进行直线拟合，得到目标车辆的轨迹线，包括：根据所述位置点信息，进行直线拟合，得到候选轨迹线；选取相关度大于预设相关度阈值的候选轨迹线，作为位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线。

由于待测车辆监测范围内的候选车辆，并不一定为直线行驶于待测车辆相邻车道上的车辆，也有可能为从待测车辆后方变道至相邻车道上的车辆，待测车辆上的雷达可以始终监测到目标车辆的位置点信息，但是由于目标车辆的变道行驶，其行驶轨迹并不是平行于车道的直线，因此，需要剔除此种情况下得到的轨迹线。具体方法为，根据目标车辆的位置点信息直线拟合得到候选轨迹线，计算候选轨迹线的相关度参数，即拟合得到的候选轨迹线与位置点之间的拟合程度，若相关度小于或等于预设相关度阈值，则说明候选轨迹线与位置点之间的拟合度低，偏差较大，因此去除该候选轨迹线，选取相关度大于预设相关度阈值的候选轨迹线，作为目标车辆的轨迹线。

在本申请实施例中，根据所述位置点信息，进行直线拟合，得到目标车辆的轨迹线之前，所述方法还包括：将雷达监测得到的极坐标中的位置点信息，转换为以雷达为原点的车身坐标系中的位置点信息；采用滤波算法，对以雷达为原点的车身坐标系中的位置点信息进行处理。

示例性的，由于雷达采集得到的目标车辆位置点信息以极坐标信息表示，如图4所示，其中r为目标车辆与雷达之间的径向距离，为目标车辆与雷达的连线，和雷达法线之间的夹角。建立以雷达为坐标原点，平行于待测车辆车身方向为x轴方向的车身坐标系，将极坐标中目标车辆的位置点信息转换为以雷达为坐标原点的车身坐标系中的位置点信息(x，y)，从而便于后续计算，转换公式为：

其中，α0为标准安装角度。由于雷达在数据采集过程中可能出现偶然误差导致得到的目标车辆的位置点信息不准确，目标车辆的位置点偏离直线轨迹的位置点，导致位置点信息中存在异常值，因此，可以对位置点信息进行滤波处理剔除异常值，从而提高位置点的精确度，进而提高雷达安装角度标定的精度。滤波方法可以采用卡尔曼滤波；对于突然偏离直行车道的目标车辆轨迹线，根据最小二乘拟合的线性相关度进行筛选。

s130、根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

示例性的，位于相邻车道上的目标车辆的行驶轨迹应该是一条与车身平行的直线，当雷达的安装角度发生偏差，与标准安装角度不同时，雷达检测到的目标车辆的行驶轨迹与车身坐标系中的x轴形成一个夹角θ，如图5所示。因此，根据目标车辆轨迹线的特征参数，能够确定夹角θ，进而结合标准安装角度，计算得到雷达的当前安装角度，实现对雷达安装角度的实时确定。

本发明实施例中，通过安装于待测车辆上的雷达，监测得到位于待测车辆的目标车辆的位置点信息，并根据所述位置点信息，进行直线拟合，得到目标车辆的轨迹线，从而准确地实时获取车道上的目标车辆的轨迹信息，根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度，从而实现安装角度的实时性，并且借助相邻车道上目标车辆行驶轨迹为直线的特征，根据轨迹线的特征参数以及标准安装角度计算当前安装角度，有效提高了当前安装角度确定的准确性。

图6为本发明另一实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图。本发明实施例为对上述实施例中的s130进一步优化，未在本实施例中详细描述的细节详见上述实施例。参见图6，本实施例提供的雷达安装角度标定方法可以包括：

s131、确定所述轨迹线的斜率。

示例性的，根据直线拟合得到的目标车辆轨迹线表达式，确定轨迹线的斜率。

s132、根据所述斜率，确定所述轨迹线与以雷达为原点的车身坐标系的坐标轴之间的偏转角度。

其中，偏转角度为目标车辆的行驶轨迹与车身坐标系中的x轴形成的夹角。示例性的，偏转角度θ与斜率k之间的转换关系为：

θ＝arctan(k)*π/180；

因此，根据确定的斜率k的值，确定偏转角度θ。

s133、根据所述偏转角度，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，根据所述偏转角度，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度，包括：根据所述偏转角度以及雷达的标准安装角度的差值，确定所述雷达的当前安装角度。

示例性的，如图4、图5和图7所示，标准安装角度与当前安装角度之间可能存在三种关系：

如图7所示，α0>α，目标轨迹直线斜率k为负值，对应角度为-θ；

如图5所示，α0<α，目标轨迹直线斜率k为正值，对应角度为+θ；

如图4所示，α0＝α，目标轨迹直线斜率k为零值，对应角度为0度；

根据几何关系，可以确定当前安装角度α为：

α＝α0–θ。

本发明实施例的技术方案，通过根据目标车辆直线轨迹的斜率，确定目标车辆的行驶轨迹与车身坐标系中的x轴形成的偏转角，并根据偏转角与标准安装角度，确定雷达的当前安装角度，从而实时准确地确定雷达的当前安装角度，以使雷达能够根据当前安装角度确定周围的障碍物的相对位置，避免了检测误差导致安全事故。

图8为本发明另一实施例提供的雷达安装角度标定方法的流程图。本发明实施例为对上述实施例中的s130进一步优化，未在本实施例中详细描述的细节详见上述实施例。参见图8，本实施例提供的雷达安装角度标定方法可以包括：

s1311、根据目标车辆的轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的候选安装角度。

在本申请中，目标车辆可以为至少一辆，对于每一辆目标车辆，检测其行驶过程中的位置点信息，根据位置点信息确定轨迹线，进而确定一个候选安装角度。若对多个目标车辆进行检测，则得到多个候选安装角度。

s1321、对所述候选安装角度进行聚类处理。

由于目标车辆运动轨迹的不确定性(存在急速变道、横向穿行变道等的行驶轨迹)和数据采集的不确定性，有可能目标车辆的轨迹并不是直线，根据直线拟合的线性相关度，选取相邻车道上直线行驶的目标车辆轨迹线，再通过候选安装角度的聚类处理，滤除存在偏差的候选安装角度，得到准确性高的候选安装角度。

s1331、根据聚类处理结果，确定雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，根据聚类处理结果，确定雷达的当前安装角度，包括：根据聚类处理结果，选取包含候选安装角度最多的类；若该类中包含的候选安装角度数量大于预设数量，则根据该类中的候选安装角度，确定所述雷达的当前安装角度；若该类中包含的候选安装角度数量小于或等于预设数量，则继续获取新候选车辆的位置点信息以及确定新候选安装角度，直到包含候选安装角度最多的类中的候选安装角度数量满足预设条件。根据该类中的候选安装角度，确定所述雷达的当前安装角度，包括：根据该类中候选安装角度的平均值，确定雷达的当前安装角度。

示例性的，对于得到的候选安装角度(α1，α2，α3……αi)进行聚类，在得到的类中，选取包含候选安装角度最多的类，如果该包含候选安装角度最多的类中的候选安装角度个数大于预设数量，则表明该类中候选安装角度的可信度较高，能够作为确定当前安装角度的参考。可以将该类中候选安装角度的平均值作为当前安装角度，并进行存储。如果包含候选安装角度最多的类中，候选安装角度的个数小于或等于预设数量，则表明该类中包含的元素较少，可信度较低，为了保证当前安装角度的准确性，可以继续采集新目标车辆的位置点信息，并进行直线拟合得到轨迹线，根据轨迹线的特征参数以及标准安装角度确定型候选安装角度，并进行聚类处理，直到聚类处理得到的包含候选安装角度最多的类中，候选安装角度的数量大于预设数量，则将该类中候选安装角度的平均值，作为当前安装角度，进行存储，从而提高了的当前安装角度确定的准确性，避免将偶然数据确定的候选安装角度作为当前安装角度导致安装角度确定误差，进而影响雷达检测准确性的问题。

在确定雷达的当前安装角度之后，雷达处于正常检测模式下时，检测得到周围障碍物的极坐标中的位置点信息对其进行坐标转换，得到以雷达为坐标原点的车身坐标系中的位置点信息(x’，y’)为：

通过角度偏差的带入以及上述转换，从而实现了障碍物位置点的准确确定，避免了因雷达安装角度的偏差导致障碍物检测位置的偏差，影响系统的安全性判断和提醒。

本发明实施例的技术方案，通过聚类处理，去除了偏差较大的候选安装角度，根据数值相近且数量较多的候选安装角度确定当前安装角度，从而提高了当前安装角度确定的准确性。

图9为本发明一种实施例提供的雷达安装角度标定系统结构示意图。该系统可适用于确定待测车辆上雷达安装角度的情况，典型的，本发明实施例可以适用于在实际道路上，实时对待测车辆盲区的雷达当前安装角度进行标定的情况。该系统可以由软件和/或硬件的方式实现，该系统可以集成在雷达安装角度标定设备中。参见图9，该系统具体包括：

位置点信息获取模块210，用于获取待测车辆监测范围内的候选车辆的位置点信息；所述位置点信息通过安装于待测车辆上的雷达监测得到；

轨迹线获取模块220，用于根据所述位置点信息，进行直线拟合，确定位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线；

当前安装角度确定模块230，用于根据所述轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，所述轨迹线获取模块220，包括：

候选轨迹线确定单元，用于根据所述位置点信息，进行直线拟合，得到候选轨迹线；

相关度比较单元，用于选取相关度大于预设相关度阈值的候选轨迹线，作为位于待测车辆相邻车道上的目标车辆的轨迹线。

在本申请实施例中，所述系统还包括：

坐标转换模块，用于将雷达监测得到的极坐标中的位置点信息，转换为以雷达为原点的车身坐标系中的位置点信息；

滤波模块，用于采用滤波算法，对以雷达为原点的车身坐标系中的位置点信息进行处理。

在本申请实施例中，所述当前安装角度确定模块230，包括：

斜率确定单元，用于确定所述轨迹线的斜率；

偏转角度确定单元，用于根据所述斜率，确定所述轨迹线与以雷达为原点的车身坐标系的坐标轴之间的偏转角度；

安装角度确定单元，用于根据所述偏转角度，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，所述安装角度确定单元，包括：

差值确定子单元，用于根据所述偏转角度以及雷达的标准安装角度的差值，确定所述雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，所述当前安装角度确定模块230，包括：

候选安装角度确定单元，用于根据目标车辆的轨迹线的特征参数，以及所述雷达的标准安装角度，确定所述雷达的候选安装角度；

聚类处理单元，用于对所述候选安装角度进行聚类处理；

聚类处理结果分析单元，用于根据聚类处理结果，确定雷达的当前安装角度。

在本申请实施例中，所述聚类处理结果分析单元，包括：

类选取子单元，用于根据聚类处理结果，选取包含候选安装角度最多的类；

第一判断子单元，用于若该类中包含的候选安装角度数量大于预设数量，则根据该类中的候选安装角度，确定所述雷达的当前安装角度；

第二判断子单元，用于若该类中包含的候选安装角度数量小于或等于预设数量，则继续获取新候选车辆的位置点信息以及确定新候选安装角度，直到包含候选安装角度最多的类中的候选安装角度数量满足预设条件。

在本申请实施例中，所述第一判断子单元，具体用于：

根据该类中候选安装角度的平均值，确定雷达的当前安装角度。

本申请实施例所提供的雷达安装角度标定系统可执行本申请任意实施例所提供的雷达安装角度标定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。