汽车毫米波雷达的角度校准方法、装置、系统及存储介质与流程

本发明实施例涉及汽车驾驶技术领域，特别是涉及一种汽车毫米波雷达的角度校准方法、装置、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

在现今汽车驾驶涉及到雷达产品中，主要应用到的是汽车驾驶安全主动/辅助领域，如：变道辅助(lca)、盲区预警(bsd)、前碰撞预警(fcw)、前向自适应巡航(acc)、前向碰撞自动刹车(aeb)等。雷达设备频段主要是24ghz、77ghz还有79ghz，以盲区预警(bsd)为例，在车辆的后方保险杠内部两侧分别安装一个bsd雷达，根据雷达测量到的后方车辆信息，实时计算后方车辆位置和速度，为当前车辆提供盲区预警。在这个过程中，角度误差会对后方车辆的位置和速度计算造成失真，具体如图1所示，其中，a表示雷达，b表示真实目标位置，c表示雷达由于误差计算的目标位置(也即目标的测量位置)，θ表示角度误差。

造成角度误差的原因有几类：一是雷达生产过程时的误差，产生的硬件固有误差，二是雷达安装时的误差，三是汽车在行驶过程中由于颠簸或事故造成的雷达角度误差。雷达的固有误差可以在生产过程中进行测定并由软件进行补偿，安装时的误差，主要是安装精度和工艺相关，很难控制到很精细，行驶中的误差则无法在生产和安装中进行补偿。

现有技术中，一种是车厂生产汽车时，设计专门的安装支架，用于安装毫米波雷达设备，每一台车在雷达安装完成之后，使用专用的仪器设备分别对每一个雷达进行校准，但是这类校准无法解决行驶过程中引起的角度误差，同时如果安装过程不规范，则安装误差不会全部消除，会存在着残差。另一种是在汽车行驶过程中，实时对行驶过程中的误差和安装残差进行校准，这种方法通常是以行驶的其他车辆进行参照，并假设行驶车辆为直线行驶，通过直线(ax+b)对测量点进行拟合，计算斜率转换为角度误差，但是，这种校准技术受场景限制较大，通常要求路面有大量车辆，且车辆必须以直线行驶且处于超车状态，在车辆较少的环境或者弯道导致参考车辆不会以直线行驶的场景中，校准误差较大。

鉴于此，如何提供一种在车辆行驶过程中不受场景限制且校准精度较高的汽车毫米波雷达角度校准方法、装置、系统及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种汽车毫米波雷达的角度校准方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中不受场景限制、适用范围广，校准精确度较高。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准方法，包括：

在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个所述目标对应的各个测量点及移动轨迹；

依据与每个所述目标对应的各个所述测量点，从各个所述目标中确定出各个静止目标及相应的目标移动轨迹；

对各个所述目标移动轨迹进行分析，得到与每个所述目标移动轨迹分别对应的角度误差；

依据各个所述角度误差对所述雷达的角度进行角度校准。

可选的，所述在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个所述目标对应的各个测量点及移动轨迹的过程为：

在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，记录与每个所述目标分别对应的各组距离和角度信息；

依据每组所述距离和角度信息，得到二维坐标系下与相应的目标对应的各个测量点的位置坐标；

获取在所述当前车辆直行的预设时间段内、与每个所述目标对应的各个目标测量点；

依据与各个所述目标对应的各个目标测量点，得到每个所述目标一一对应的移动轨迹。

可选的，所述依据与每个所述目标对应的各个所述测量点，从各个所述目标中确定出静止目标及相应的目标移动轨迹的过程为：

依据各个所述移动轨迹上的目标测量点及相应的位置坐标，得到各个所述目标的移动速度；

分别判断各个所述目标的移动速度与所述当前车辆的行驶速度之差的绝对值是否小于预设值，若是，则相应的目标为静止目标，与所述静止目标对应的移动轨迹为相应的目标移动轨迹。

可选的，所述对各个所述目标移动轨迹进行分析，得到与每个所述目标移动轨迹分别对应的角度误差的过程为：

分别对与每个所述目标移动轨迹对应的目标测量点集合进行直线拟合，得到与每个所述目标移动轨迹对应的拟合直线；

依据各条所述拟合直线，计算出与每条所述拟合直线对应斜率；

依据与每条所述拟合直线对应斜率，得到与相应的目标移动轨迹对应的角度误差。

可选的，所述分别对与每个所述目标移动轨迹对应的目标测量点集合进行直线拟合的过程为：

采用最小二乘法分别对与每个所述目标移动轨迹对应的目标测量点集合进行直线拟合。

可选的，所述依据各个所述角度误差对所述雷达的角度进行角度校准的过程为：

依据各个所述角度误差得到平均角度误差，并根据所述平均角度误差对所述雷达的角度进行角度补偿。

本发明还相应的提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准装置，包括：

检测模块，用于在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个所述目标对应的各个测量点及移动轨迹；

筛选模块，用于依据与每个所述目标对应的各个所述测量点，从各个所述目标中确定出各个静止目标及相应的目标移动轨迹；

分析模块，用于对各个所述目标移动轨迹进行分析，得到与每个所述目标移动轨迹分别对应的角度误差；

校准模块，用于依据各个所述角度误差对所述雷达的角度进行角度校准。

可选的，所述检测模块包括：

测量单元，用于在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，记录与每个所述目标分别对应的各组距离和角度信息；

转换单元，用于依据每组所述距离和角度信息，得到二维坐标系下与相应的目标对应的各个测量点的位置坐标；

获取单元，用于获取在所述当前车辆直行的预设时间段内、与每个所述目标对应的各个目标测量点；

建立单元，用于依据与各个所述目标对应的各个目标测量点，得到每个所述目标一一对应的移动轨迹。

本发明还提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述汽车毫米波雷达的角度校准方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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如上述所述汽车毫米波雷达的角度校准方法的步骤。

本发明提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在对行驶中的当前车辆的雷达进行角度校准时，可以通过雷达对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到每个目标的各个测量点及相应的移动轨迹，然后根据各个测量点能够确定出相应的目标是否为静止目标，并根据每个静止目标的移动轨迹得到各个相应的角度误差，从而根据各个角度误差对雷达的角度进行角度校准，也即，本申请通过对各个目标进行独立追踪，并根据各个静止目标的移动轨迹得到的多个角度误差，从而对雷达进行角度校准的，由于在车辆行驶过程中周围环境中的静止目标随处可见，具有广泛性，所以本发明在使用过程中不受场景限制、适用范围广，校准精确度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有雷达测量目标对应的位置误差示意图；

图2为本发明实施例提供的一种汽车毫米波雷达的角度校准方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种行驶车辆与路边灯柱的位置关系示意图；

图4为本发明实施例提供的一种在雷达无角度误差时行驶车辆与路边灯柱的位置关系示意图；

图5为雷达存在角度误差时行驶车辆与路边灯柱的位置关系示意图；

图6为本发明实施例提供的一种汽车毫米波雷达的角度校准装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中不受场景限制、适用范围广，校准精确度较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种汽车毫米波雷达的角度校准方法的流程示意图。该方法包括：

s110：在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个目标对应的各个测量点及移动轨迹；

具体的，当前车辆在行驶过程中，雷达会对出现在其测量范围内的每个目标进行独立的追踪测量，具体可以对每个目标进行编号以标记各个目标，在对目标进行追踪测量的过程中，会得到与目标对应的各个测量点，根据各个测量点也即能够得到与目标对应的移动轨迹，该移动轨迹为相对于当前车辆的移动轨迹。

s120：依据与每个目标对应的各个测量点，从各个目标中确定出各个静止目标及相应的目标移动轨迹；

需要说明的是，本申请中可以将静止目标作为参照目标对当前车辆雷达的角度进行校准，由于车辆在行驶过程中雷达所测量的目标为出现在其测量范围内的所有目标，这些目标中存在静止目标(路灯、建筑物或者植物等)，也可能存在运动目标(如其他车辆)，所有在得到与每个目标对应的各个测量点和移动轨迹后，可以根据与相应的目标对应的各个测量点来进一步确定该目标是否为静止目标，从而从各个目标中筛选出各个静止目标，与每个静止目标对应的移动轨迹即为相应的目标移动轨迹。

s130：对各个目标移动轨迹进行分析，得到与每个目标移动轨迹分别对应的角度误差；

具体的，由于当前车辆在行驶过程中，静止目标相对于车辆的移动只跟当前车辆自身的行驶速度和行驶方向有关，所以在确定出各个静止目标后，通过对每个静止目标的目标移动轨迹进行分析，可以得到与每个静止目标的目标移动轨迹对应的角度误差，也即在对每个静止目标进行追踪测量时雷达的角度误差。

s140：依据各个角度误差对雷达的角度进行角度校准。

可以理解的是，在得到与每个静止目标的目标移动轨迹对应的角度误差后，可以根据各个角度误差对雷达的角度进行校准，具体可以对安装残差及行驶过程中产生的误差进行校准。例如，可以通过各个角度误差中的任意一个对雷达的角度进行校准，也可以通过各个角度误差的平均角度误差对雷达的角度进行校准，还可以通过各个角度误差中的任意多个角度误差的平均角度误差对雷达的角度进行校准，具体采用哪种方式对雷达的角度进行校准本申请不做特殊限定。

进一步的，上述s110中在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个目标对应的各个测量点及移动轨迹的过程，具体可以为：

在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，记录与每个目标分别对应的各组距离和角度信息；

依据每组距离和角度信息，得到二维坐标系下与相应的目标对应的各个测量点的位置坐标；

获取在当前车辆直行的预设时间段内、与每个目标对应的各个目标测量点；

依据与各个目标对应的各个目标测量点，得到每个目标一一对应的移动轨迹。

也即，本实施例中在当前车辆行驶的过程中，雷达实时对每个目标进行测量，得到每个目标的相对当前车辆不同位置处的距离和角度信息，也即每个目标对应多组距离和角度信息，以目标1为例进行说明，雷达在对目标1的追踪测量过程中，得到多组距离和角度信息，将每组距离和角度信息转换为xy二维坐标系下的坐标信息，也即，能够得到与该组距离和角度信息对应测量点的位置坐标，根据该位置坐标确定出相应的测量点，其中，该xy二维坐标系以当前车辆为原点。

上述将每组距离和角度信息转换为xy二维坐标系下的坐标信息的转换关系式为：

x＝r*cos(at+acar)

y＝r*sin(at+acar)

其中，x、y为静止目标在二维平面上的坐标位置，r为雷达测量得到的静止目标的距离，at为雷达测量得到的与静止目标对应的角度，acar为雷达安装角度。

可见，根据每组距离和角度信息就能够得到相应的测量点位置坐标，所以根据上述转换关系式及与每个静止目标对应的各组距离和角度信息，就能够得到与每个静止目标分别对应的各个测量点的位置坐标。

为了提高角度误差计算精确度，也即提高校准精确度，可以选择当前车辆直行的某段时间区域内所测量到的各个静止目标的各个测量点，并将该预设时间段内各个静止目标的各个测量点作为各个静止目标的各个目标测量点，并根据各个目标测量点得到相应的静止目标的移动轨迹。

更进一步的，上述依据与每个目标对应的各个测量点，从各个目标中确定出静止目标及相应的目标移动轨迹的过程，具体可以为：

依据各个移动轨迹上的目标测量点及相应的位置坐标，得到各个目标的移动速度；

分别判断各个目标的移动速度与当前车辆的行驶速度之差的绝对值是否小于预设值，若是，则相应的目标为静止目标，与静止目标对应的移动轨迹为相应的目标移动轨迹。

需要说明的是，根据每个目标的各个目标测量点及相应的位置坐标，能够得到相应目标的移动速度，对于静止目标，其移动速度应该等于当前车辆的行驶速度，当然考虑到根据追踪过程中得到的各个目标测量点及相应的位置坐标提取出的移动速度存在误差，所以可以通过目标的移动速度与当前车辆的行驶速度之差的绝对值小于预设值的判定条件，确定出目标是否为静止目标。也即，当|vtrack-vcar|<vth时，相应的目标为静止目标，其中，vtrack为目标的移动速度，vcar为当前车辆的行驶速度，vth为预设值，其中该预设值具体可以为1m/s，当然，也可以为其他的具体数值，其具体数值可根据实际情况进行确定，本申请不做特殊限定。另外，为了保证判断结果的可靠性，通常要求当前车辆的行驶速度不低于40km/h。

更进一步的，上述s130中对各个目标移动轨迹进行分析，得到与每个目标移动轨迹分别对应的角度误差的过程，具体可以为：

分别对与每个目标移动轨迹对应的目标测量点集合进行直线拟合，得到与每个目标移动轨迹对应的拟合直线；

依据各条拟合直线，计算出与每条拟合直线对应斜率；

依据与每条拟合直线对应斜率，得到与相应的目标移动轨迹对应的角度误差。

需要说明的是，对于各个静止目标的目标移动轨迹，其包括多个目标测量点，将同一个目标移动轨迹上的各个目标测量点进行线性回归，使用直线(ax+b)对各个目标测量点进行直线拟合，得到拟合直线，并对该拟合直线计算斜率，然后根据该斜率得到与相应的目标移动轨迹(也即与相应的静止目标)对应的角度误差。通常上述方法得到与每个静止目标对应的角度误差，也即在对每个静止目标分别追踪测量时产生的角度误差。

其中，具体可以采用最小二乘法分别对与每个目标移动轨迹对应的目标测量点集合进行直线拟合。当然，也可以采用递归法等方法进行直线拟合，具体采用哪种方法本申请不做限定。

还需要说明的是，为了进一步提高校准精确度，本实施例中具体可以依据各个角度误差得到平均角度误差，并根据平均角度误差对雷达的角度进行角度补偿。

也即，在得到与每个静止目标对应的各个角度误差后，可以对各个角度误差求平均，得到平均角度误差，然后再根据该平均角度误差对雷达的角度进行补偿，以便提高校准精确度。

具体的，还可以将该平均角度误差存储至雷达内部，然后再次重新执行上述s110～s140，对雷达角度进行循环在线校准。

下面本实施例以lca场景(也即雷达位于车辆后侧)且路边存在单根灯柱的场景为例进行说明：

在当前车辆行驶并路过路边灯具区域时，车辆中的雷达检测到该灯柱，并逐渐远离如图3所示，其中，a1、a2、a3和a4分别表示第一帧车辆位置、第二帧车辆位置、第三帧车辆位置和第四帧车辆位置，b0表示路边灯柱位置，雷达检测到该灯柱的距离逐渐远离，首先可以假设雷达安装角度无误差，则转换到当前车辆的自身坐标系下，当前车辆位于二维坐标系原点处如图4所示，其中，o表示当前车辆，b1、b2、b3、b4分别表示灯柱在当前车辆的自身二维坐标系下的第一帧灯柱理想位置、第二帧灯柱理想位置、第三帧灯柱理想位置和第四帧灯柱理想位置，其中，各帧之间灯柱位移距离和当前帧车辆前进的距离一致。当雷达安装角度存在误差时，则误差会造成灯柱xy位置取值发生偏移，如图5所示，此时，图5中的各个目标测量点所形成的轨迹表现为斜线，其中，o表示当前车辆，b1'、b2'、b3'、b4'分别表示灯柱在当前车辆的自身二维坐标系下的第一帧灯柱实际位置、第二帧灯柱实际位置、第三帧灯柱实际位置和第四帧灯柱实际位置，由于灯柱为静止目标，所以其斜向位移量和车辆当前帧行驶距离一致，因此，可以通过跟踪目标的移动速度和当前车辆的行驶速度相比，识别出静止目标，然后通过对各个目标测量点进行直线拟合，得到相应的拟合直线和斜率，从而得到相应的角度误差，从而对雷达的安装角度进行补偿。

另外，还需要说明的是对于由于路边静止物体的组合情况较为复杂，例如会有多个反射点聚集在一起的场景(例如路边的大型灌木丛)，反射点会以多个点形成点云的形式，点云里的各个点来自于静止物体的各个部分，所以在实际应用中可以对目标进行群目标追踪/多帧人工智能匹配，群目标跟踪方法和人工智能方法可以采用任意已公开的算法，本申请不做详述。

可见，本发明中在对行驶中的当前车辆的雷达进行角度校准时，可以通过雷达对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到每个目标的各个测量点及相应的移动轨迹，然后根据各个测量点能够确定出相应的目标是否为静止目标，并根据每个静止目标的移动轨迹得到各个相应的角度误差，从而根据各个角度误差对雷达的角度进行角度校准，也即，本申请通过对各个目标进行独立追踪，并根据各个静止目标的移动轨迹得到的多个角度误差，从而对雷达进行角度校准的，由于在车辆行驶过程中周围环境中的静止目标随处可见，具有广泛性，所以本发明在使用过程中不受场景限制、适用范围广，校准精确度较高。

在上述实施例的基础上，本发明还相应的提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准装置，具体请参照图6。该装置包括：

检测模块21，用于在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个目标对应的各个测量点及移动轨迹；

筛选模块22，用于依据与每个目标对应的各个测量点，从各个目标中确定出各个静止目标及相应的目标移动轨迹；

分析模块23，用于对各个目标移动轨迹进行分析，得到与每个目标移动轨迹分别对应的角度误差；

校准模块24，用于依据各个角度误差对雷达的角度进行角度校准。

可选的，检测模块21包括：

测量单元，用于在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，记录与每个目标分别对应的各组距离和角度信息；

转换单元，用于依据每组距离和角度信息，得到二维坐标系下与相应的目标对应的各个测量点的位置坐标；

获取单元，用于获取在当前车辆直行的预设时间段内、与每个目标对应的各个目标测量点；

建立单元，用于依据与各个目标对应的各个目标测量点，得到每个目标一一对应的移动轨迹。

需要说明的是，本实施例中提供的汽车毫米波雷达的角度校准装置具有与上述实施例中所提供的汽车毫米波雷达的角度校准方法相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的汽车毫米波雷达的角度校准方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种汽车毫米波雷达的角度校准系统，该系统包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述汽车毫米波雷达的角度校准方法的步骤。

例如，本实施例中的处理器用于实现在当前车辆行驶过程中，通过雷达实时对其测量范围内的各个目标进行追踪测量，得到与每个目标对应的各个测量点及移动轨迹；依据与每个目标对应的各个测量点，从各个目标中确定出各个静止目标及相应的目标移动轨迹；对各个目标移动轨迹进行分析，得到与每个目标移动轨迹分别对应的角度误差；依据各个角度误差对雷达的角度进行角度校准。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述汽车毫米波雷达的角度校准方法的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。