一种车辆用摄像头和雷达控制器标定系统的制作方法

1.本发明属于商用车智能驾驶技术领域，特别涉及一种车辆用摄像头和雷达控制器标定系统。


背景技术：

2.随着软件在车辆领域的应用，智能驾驶汽车越来越普及，包括在商用车领域的应用。智能驾驶可以简化驾驶技能，降低驾驶员的劳动负荷，并且提升驾驶的安全性能。国家法规也在不断的推动智能驾驶功能在商用车的落地，特别是营运商用车，营运客车载人数量大，发生危险时造成的损失大，营运载货车运输时间长，驾驶员易疲劳，这些都会存在很大的道路安全隐患，智能驾驶的发展应用在商用车上可以避免很多事故的发生。
3.目前在商用车上应用较多的智能辅助驾驶功能adas安全性功能主要包括车辆的纵向控制和横向控制功能，其中纵向控制主要是aebs自动紧急刹车系统以及fcw前方碰撞预警系统，横向控制是lka车道保持辅助系统和ldw车道偏离预警系统，除此以上安全功能以外智能驾驶还可以提高驾驶员的舒适性，包括acc自适应巡航系统，这些功能的实现需要在车辆上安装的摄像头和雷达传感器来代替人类的眼睛和大脑，车辆的安全行驶离不开摄像头和雷达识别到的物体精确才能够做出准确的判断，但是商用车的品种多，车辆重量大体积大，并且在产线上安装摄像头和雷达的过程中，安装支架的制造公差、挡风玻璃的制造公差以及支架和挡风玻璃之间的安装位置公差会使摄像头偏离设计的安装位置，这就需要对每一辆车的摄像头和雷达进行标定，保证adas系统性能的稳定，而靠传统的人工对每台车进行对中并手动标定，浪费人力成本，这就需要开发一套全自动系统根据不同车辆不同配置功能的车进行全自动识别标定，可以大大提高生产率。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种车辆用摄像头和雷达控制器标定系统，从而克服上述现有技术中的缺陷。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种车辆用摄像头和雷达控制器标定系统，主要由标定工控系统一体机和可移动标靶、可旋转反射板组成，其特征在于：标定工控系统一体机主要由can通信模块，网络通信模块和plc控制模块组成，所述网络通信模块用于连通can通信模块和生产数据系统；所述can通信模块用于通信连接车辆obd口；所述plc控制模块用于通讯连接可移动标靶和可旋转反射板。
7.优选地，上述技术方案中，还包括输出显示模块，所述输出显示模块连通显示器、打印机和报警器。
8.优选地，上述技术方案中，标定时，所述车辆用摄像头和雷达控制器、对中摆正单元、可旋转反射板、可移动标靶、伺服单元通讯连接can通信模块，网络通信模块和plc控制
模块。
9.一种车辆用摄像头和雷达控制器标定方法，包括如下步骤：参数获取，标定系统的网络通信模块通过网络从生产数据系统获取车辆的整车信息参数，整车信息参数包括摄像头雷达算法需要的车辆的轴距、轮距、质心位置以及摄像头和雷达在车辆上的位置坐标，这些参数写入到摄像头和雷达控制器中；功能配置获取，can通信模块通过扫码读取车辆的vin码，车辆通过obd口与标定系统can通信模块进行can通信交互，标定系统结合vin码通过网络通信模块在eol数据库系统获取到此vin码车辆对应的功能配置，网络通信模块传输给can通信模块，can通信模块通过obd口将功能配置和整车相关参数传输给摄像头和雷达控制器，功能配置包括aebs自动紧急刹车系统功能、ldw车道偏离报警系统、acc自适应巡航系统等，can通信模块判断如果有aebs配置或者acc配置，标定工程系统默认进入摄像头标定和雷达标定两个过程，摄像头标定，第一plc控制模块启动，电机驱动摄像头标靶下移到车辆中设置的摄像头坐标位置并对准摄像头中心位置，开始计算出摄像头的方向角，摄像头标定成功；雷达标定，第二plc控制模块启动，电机驱动雷达反射板旋转平行于雷达前方，进入导向装置后根据雷达坐标值，对准雷达中心位置，开始计算雷达的方向角，计算结果输出打印出来，标定成功后，显示屏会有标定成功字样，报警器绿色通过。
10.优选地，上述技术方案中，摄像头标定中，以镜头的中心点设为坐标原点，对摄像头控制器进行标定，主要就是确定摄像头在x、y、z三个方向翻滚角、俯仰角和偏航角，确保出厂的车辆所装的摄像头在车辆中三个方向的角度偏差不超过3度。
11.优选地，上述技术方案中，摄像头标定中，标靶为长方形，标靶中间两个blob黑色的几何要素与标靶其他的白色blob的几何要素形成强烈的颜色对比，以中间两个黑色blob为计算的基准，标靶四个角上的白色blob到中间两个黑色的blob的x方向和z方向的距离为固定值，已知标靶的位置、摄像头的位置、标靶的大小、blob大小、blob间隔、摄像头到标靶的距离，摄像头的内参和畸变系数，通过几何关系计算出偏航角度yaw，即根据标靶x方向最左上角的白色blob的位置的实际位置与理论位置差值，以及x方向最右上角的白色blob的位置的实际位置和理论位置差值，相对于中间黑色blob位置，以摄像头为原点与标靶上的以上特征要素blob的差值形成直角三角形，计算过程中，用到理论公式tanα，左边tanα与右边tanα相等，当α 非常小的时候，即实际位置和理论位置差值就小；实际位置指的是摄像头拍摄获取到的，理论位置是理论计算的位置；通过以上的同样方法可以计算分别得到上下z方向最上角和最下角的blob的实际位置和理论位置差值，计算tanα进而得出俯仰角pitch；计算翻滚角roll根据最左边实际位置的blob和最右边实际位置的blob，计算从左边到右边所有列与理论位置偏差的平均值α，利用tanα从而计算出翻滚角roll，摄像头在车辆中翻滚角、俯仰角和偏航角的角度不超过3
°
为合格，超过3
°
标定不通过，重新检查零件装配或者零件加工精度。
12.优选地，上述技术方案中，如果是ldw车道偏离报警系统，只进入摄像头标定过程，同时标定工程系统通过获取整车的参数（包括轴距、轮距、摄像头坐标位置、雷达坐标位置等）计算出摄像头车辆坐标系中的方向角，即可计算出摄像头相对于标靶的picth、yaw、roll角，如果安装的角度在规定的安装范围内，即可以将标定的结果写入控制器中，同时会显示此次标定成功，报警器绿色通过。
13.优选地，上述技术方案中，在产线标定模式下，车辆被放置在标定板的前方，四轮定位与前置雷达标靶联动，标定场地内汽车前后摆正器，用于修正车辆标定时停放的位置和角度，即车辆在做标定时四轮定位上的车必须保持对中状态；车辆对中后，即车辆行驶轴线和标定板法线平行，系统流程自动确认开始标定，则标定板下移到摄像头对应的前方，标定板中心点到地面高度可以根据不同的车型选择一个合适的高度，需要保证整个标定板在摄像头的视野范围内，在标定过程中标定板不可移动。
14.优选地，上述技术方案中，标定板上有多个几何要素，这些几何要素与标定板的其余部分对比非常强烈；标定板安装在车前某一参考位置处，摄像头会从这个标定板上获取图像，然后通过图像分析确定图像中的几何要素的位置；软件根据几何要素在图像上的位置和已知的标定板参考位置，就可确定出摄像头的实际方向角，另外还可以确定摄像头的实际高度，然后把摄像头的方向角和高度存储到控制单元内；摄像头标定完成后，系统根据配置自动进入雷达标定，雷达前方安装金属反射板，该反射器需要垂直于车辆传动矢量进行精确调整，利用雷达波的反射原理，通过雷达多点到反射板的距离以及发送到反射返回的时间，计算出不同点阵之间的速度值，得到雷达的安装方位角，即雷达在坐标系中的pich、yaw、roll角度值。
15.优选地，上述技术方案中，车辆端摄像头到标定板的距离控制在3.2米正负0.05米。
16.以上标定摄像头和雷达的过程全自动完成，并能进行标定过程全部数据的采集、显示、输出（传送）并可将数据下载及保存；在整个过程中进行各项测量、运算时，如遇到安全和故障问题及时诊断并提示报警。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该系统为车辆产线上提供摄像头和雷达的标定，此套系统具有高稳定性，能精准的识别车辆姿态以及摄像头、雷达安装位置,完成雷达和摄像头的标定，可以为车辆实现adas的功能提供保障。
附图说明
18.图1为标定系统整体框架示意图；图2为车辆摄像头和雷达标定的全流程图；图3为摄像头标定软件流程示意图；图4摄像头的方向角；图5摆正单元和龙门架标靶安装示意图；图6标定用标靶；图7摄像头雷达标定示意图。
具体实施方式
19.下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
20.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它
元件或其它组成部分。
21.此系统创新点：1、标定系统稳定并且算法精确，能快速判断标定车辆是否合格。2、通过网络通信模块结合vin码获得车辆相应的用户配置，自动进入plc对应的控制模块去控制驱动电机，响应的速度快，避免人工识别错误或者漏标定。3、输出显示模块在输出标定过程和结果的同时，会有报警器明显提示，人机交互建议，操作简单，对产线人员技术水平要求不高，报警器绿色代表标定通过，红色代表标定失败。4、结合生产数据库，可以记录每台车的标定过程以及标定结果的日志，便于数据统计和分析，以及后续的追溯。
22.此标定系统可以同步公司的生产数据系统，标定工控系统的网络通信模块通过网络从公司it信息系统可以获取车辆的整车信息参数，整车信息参数包括摄像头雷达算法需要的车辆的轴距、轮距、质心位置以及摄像头和雷达在车辆上的位置坐标，这些参数写入到摄像头和雷达控制器中，can通信模块通过扫码读取车辆的vin码，车辆通过obd口与标定系统can通信模块进行can通信交互，标定系统结合vin码通过网络通信模块在eol数据库系统获取到此vin码车辆对应的功能配置，网络通信模块传输给can通信模块，can通信模块通过obd口将功能配置和整车相关参数传输给摄像头和雷达控制器，功能配置包括aebs自动紧急刹车系统功能、ldw车道偏离报警系统、acc自适应巡航系统等，can通信模块判断如果有aebs配置或者acc配置，标定工程系统默认进入摄像头标定和雷达标定两个过程，同时plc控制模块1启动，电机驱动摄像头标靶下移到车辆中设置的摄像头坐标位置并对准摄像头中心位置，开始计算出摄像头的方向角，摄像头标定成功后，开始自动进入plc控制模块2，电机驱动雷达反射板旋转平行于雷达前方，进入导向装置后根据雷达坐标值，对准雷达中心位置，开始计算雷达的方向角，计算结果输出打印出来，标定成功后，显示屏会有标定成功字样，报警器绿色通过。如果是ldw配置，只进入摄像头标定过程，同时标定工程系统通过获取整车的参数（包括轴距、轮距、摄像头坐标位置、雷达坐标位置等）计算出摄像头车辆坐标系中的方向角，即可计算出摄像头相对于标靶的picth、yaw、roll角（如下图示意），如果安装的角度在规定的安装范围内，即可以将标定的结果写入控制器中，同时会显示此次标定成功，报警器绿色通过。
23.如图6，以镜头的中心点设为坐标原点，对摄像头控制器进行标定，主要就是确定摄像头在x、y、z三个方向翻滚角、俯仰角和偏航角，确保出厂的车辆所装的摄像头在车辆中三个方向的角度偏差不超过3度。
24.标靶中间两个blob黑色的几何要素与标靶其他的白色blob的几何要素形成强烈的颜色对比，以中间两个黑色blob为计算的基准，四个角上的白色blob到中间两个黑色的blob的x方向和z方向的距离是固定的，已知标靶的位置、摄像头的位置、标靶的大小、blob大小、blob间隔、摄像头到标靶的距离，摄像头的内参和畸变系数，可以通过几何关系计算出yaw偏航角度，即根据标靶x方向最左上角的白色blob的位置的实际位置与理论位置差值，以及x方向最右上角的白色blob的位置的实际位置和理论位置差值，相对于中间黑色blob位置，以摄像头为原点与标靶上的以上特征要素blob的差值形成直角三角形，计算过程中，用到理论公式tanα，左边tanα与右边tanα理论值应该相等，当α 非常小的时候，即实际位置和理论位置差值就小。实际位置指的是摄像头拍摄获取到的，理论位置是理论计算的位置。通过以上的同样方法可以计算分别得到上下z方向最上角和最下角的blob的实际位置和理论位置差值，计算tanα进而得出pitch俯仰角。
25.计算roll翻滚角根据最左边实际位置的blob和最右边实际位置的blob，计算从左边到右边所有列与理论位置偏差的平均值α，利用tanα从而计算出roll翻滚角。摄像头在车辆中翻滚角、俯仰角和偏航角的角度不超过3
°
为合格，超过3
°
标定不通过，重新检查零件装配或者零件加工精度。
26.车辆用摄像头和雷达控制器标定需要与对中摆正单元、龙门架、标靶、伺服单元连接到工控显示系统、plc、扫描及打印输出单元。在产线标定模式下，车辆被放置在标定板的前方，四轮定位需要与前置雷达标靶联动，标定场地内汽车前后摆正器，用于修正车辆标定时停放的位置和角度，即车辆在做标定时四轮定位上的车必须保持对中状态。车辆对中后，即车辆行驶轴线和标定板法线平行，系统流程自动确认开始标定，则标定板下移到摄像头对应的前方，标定板中心点到地面高度可以根据不同的车型选择一个合适的高度，但需要保证整个标定板在摄像头的视野范围内，在标定过程中标定板不可移动。车辆到标定板的距控制在3.2米。标定板上有多个几何要素，这些几何要素与标定板的其余部分对比非常强烈。标定板安装在车前某一参考位置处，摄像头会从这个标定板上获取图像，然后通过图像分析就可确定图像中的几何要素的位置。软件根据几何要素在图像上的位置和已知的标定板参考位置，就可确定出摄像头的实际方向角，另外还可以确定摄像头的实际高度，然后把摄像头的方向角和高度存储到控制单元内。同理，摄像头标定完成后，系统根据配置自动进入雷达标定，雷达前方安装金属反射板，该反射器需要垂直于车辆传动矢量进行精确调整，利用雷达波的反射原理，通过雷达多点到反射板的距离以及发送到反射返回的时间，计算出不同点阵之间的速度值，得到雷达的安装方位角，即雷达在坐标系中的pich、yaw、roll角度值。以上标定摄像头和雷达的过程全自动完成，并能进行标定过程全部数据的采集、显示、输出（传送）并可将数据下载及保存；在整个过程中进行各项测量、运算时，如遇到安全和故障问题及时诊断并提示报警。
27.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在 于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。