CN111157965B - 车载毫米波雷达安装角度自校准方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了车载毫米波雷达安装角度自校准方法、装置及存储介质，包括：将毫米波雷达安装在车辆前向水平位置；车辆线性行驶检测围栏的位置、距离、角度，估计样本空间初始为空，估计样本计数器初始值为0；进行静目标筛选，过滤掉距离阈值以外的目标点；初始化累加器矩阵，当目标个数小于数量阈值时终止当前估计；将目标点集坐标映射至参数坐标系中，填写累加器矩阵，当出现离群值时终止当前估计；取累加器矩阵的最大值，当最大值数目为1时得到安装角度估计结果；统计所有安装角度估计结果，匹配置信度。本发明提供的车载毫米波雷达安装角度自校准方法、装置及存储介质，无需专业的标定目标，人员成本低，校准过程全自动化且校准结果精度高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子与车辆自动驾驶技术领域，具体涉及一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法。
背景技术
在高级驾驶员辅助驾驶技术ADAS领域和自动驾驶领域，毫米波雷达由于全天时全天候工作、精度高、成本低的优点被广泛应用。由于使用时间长、车辆剧烈碰撞等原因，车载毫米波雷达的校准精度会变差。在中远距范围感知的情况下，毫米波雷达较小的角度安装误差可能会导致较大的距离偏移，从而使交通事故发生的概率提高。因此，高精度、简易的车载毫米波雷达安装角度自校准是十分必要的。而现有的车载毫米波雷达的后装安装角度自校准方法需要专业的标定目标，校准过程繁杂，人员成本高，耗时长。
发明内容
本发明提供了一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，无需专业的标定目标，人员成本低，校准过程全自动化且校准结果精度高。
本发明采用如下技术方案：
一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，包括以下步骤：
S1、将毫米波雷达以一定偏转角度安装在车辆前向水平位置，将测试道路中直线围栏作为静止标定目标；
S2、车辆以大于20km/h的速度沿测试道路线性行驶，绕连续围栏数圈，周期性检测围栏的位置、距离、角度，估计样本空间初始为空，估计样本计数器初始值为0；
S3、输入毫米波雷达检测结果进行静目标筛选，并根据距离检测结果过滤掉距离阈值以外的目标点；
S4、在毫米波雷达检测周期内，根据目标点集坐标的最大值初始化累加器矩阵，当目标个数小于数量阈值时终止当前估计；
S5、采用霍夫变换将雷达坐标系中的目标点集坐标映射至参数坐标系中，填写累加器矩阵，当出现离群值时终止当前估计；
S6、取累加器矩阵的最大值，当最大值数目为1时直接得到安装角度估计结果，否则对多个坐标取平均值得到安装角度估计结果，并将安装角度估计结果添加到估计样本空间中，同时估计样本计数器加1；
S7、当估计样本计数器增加到阈值时，按照固定角度分辨率统计估计样本空间中的所有安装角度估计结果，对目标点集中目标个数最多的两个角度区间加权平均得到最终的安装角度估计结果，匹配置信度；
S8、估计样本空间清空，估计样本计数器归0。
进一步地，所述毫米波雷达为77GHz高精度毫米波雷达。
进一步地，所述线性行驶为匀速直线行驶；所述估计样本为单个安装角度估计结果。
进一步地，所述步骤S3中，输入检测结果进行静目标筛选具体为：根据速度多普勒单元索引过滤掉动目标检测结果。
进一步地，所述累加器矩阵是二维矩阵。
进一步地，所述步骤S4中，终止当前估计后在下一个检测周期从S3开始重复。
进一步地，所述步骤S5中，参数坐标系中包括角度范围，所述参数坐标系中的角度范围包括雷达检测角度范围；所述离群值为索引超出累加器矩阵的目标点。
进一步地，所述步骤S7中，匹配置信度的方法为：根据参与最终加权计算的两个目标点集的目标数量和角度区间间隔为安装角度估计结果匹配置信度，目标数量越高，角度区间间隔越小，安装角度估计结果置信度越高。
一种装置，所述装置包括处理器、存储器及通信总线；所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序，以实现车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。
一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。
本发明的有益效果为：
(1)车辆在带有围栏的马路线性行驶，不需要专业的标定目标，标定人员只需绕围栏数圈，获得带有高置信度的安装角度校准结果；自校准算法能够滤掉干扰数据，使得校准结果精度高。
(2)车辆绕连续围栏行驶数圈同时运行安装角度自校准程序，每积累额定数值的样本估计结果后更新一次安装角度校准结果。
(3)采用高精度毫米波雷达对路侧围栏的检测结果可以准确测算雷达安装角度，取一定数目测算结果迭代增强自校准精度。
(4)自校准程序自动识别车辆非线性运动状态，自动识别高精度检测结果，最大化测算精度。
附图说明
图1为本发明实施例一中的车物放置示意图。
图2为本发明实施例一的方法流程示意图。
图3为本发明实施例二的装置结构示意图。
附图中，雷达坐标系1、雷达安装角度2、测试道路围栏3、测试道路中线4、处理器21、通信总线22、存储器23。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1所示，雷达坐标系1，雷达安装角度2为雷达坐标与车辆的坐标系夹角；雷达安装角度2，安装雷达时保证一定精度的安装角度；测试道路围栏3，围栏是直线连续的且具有一定长度的栏杆；测试道路中线4，车辆可以在马路的任意车道行驶。
如图2所示，本发明提供了一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，用于自动校准车载毫米波雷达水平方向安装角度误差，该方法包括以下步骤：
S1、将77GHz高精度毫米波雷达以一定偏转角度安装在车辆前向水平位置，固定雷达保证初始测量精度，将测试道路中两侧平行的直线围栏作为静止标定目标。
S2、车辆以大于20km/h的速度沿测试道路线性行驶(匀速直线行驶)，绕连续围栏行驶数圈，周期性检测围栏的位置、距离、角度，估计样本空间初始为空，估计样本计数器初始值为0。
设定横摆率门限筛选线性行驶检测数据，提高估计结果置信度；估计样本是单个安装角度估计结果，它保存在估计样本空间中，样本空间的大小与毫米波雷达检测精度有关。
S3、输入毫米波雷达检测结果进行静目标筛选，具体为根据速度多普勒单元索引过滤掉动目标检测结果；并根据距离检测结果过滤掉距离阈值以外的目标点，距离阈值由待测毫米波雷达的测距范围和精度决定，筛掉超出距离阈值的检测结果提高估计结果精度。
S4、在毫米波雷达检测周期内，根据目标点集坐标的最大值初始化累加器矩阵，当目标个数小于数量阈值时终止当前估计，终止当前估计后在下一个检测周期从S3开始重复。
累加器矩阵是二维矩阵，维度由待测参数可分辨间隔和目标点集坐标最大值决定；目标数目阈值可筛掉精度低的估计结果。
S5、采用霍夫变换将雷达坐标系中的目标点集坐标映射至参数坐标系中，参数坐标系中包括角度范围，所述参数坐标系中的角度范围包括雷达检测角度范围；填写累加器矩阵，当出现离群值时终止当前估计，离群值为索引超出累加器矩阵的目标点，这表明该周期检测结果离散程度过大，会导致较大安装角度估计误差。
S6、取累加器矩阵的最大值，当最大值数目为1时直接得到安装角度估计结果，否则对多个坐标取平均值得到安装角度估计结果，并将安装角度估计结果添加到估计样本空间中，同时估计样本计数器加1。
S7、当估计样本计数器增加到阈值时，按照固定角度分辨率统计估计样本空间中的所有安装角度估计结果，对目标点集中目标个数最多的两个角度区间加权平均得到最终的安装角度估计结果；匹配置信度，匹配置信度的方法为：根据参与最终加权计算的两个目标点集的目标数量和角度区间间隔为安装角度估计结果匹配置信度，目标数量越高，角度区间间隔越小，安装角度估计结果置信度越高。对于出现置信度过低的估计结果的情况，采取有限阶梯式门限迭代的方式，按照一定的间隔增加目标数量阈值，继续从S3开始重复估计方法，如果到达目标数量阈值的上限时，估计结果置信度仍然过低，那么认为此场景不符合校准要求。
S8、估计样本空间清空，估计样本计数器归0。
本实施例中，车辆在带有围栏的马路线性行驶，不需要专业的标定目标，标定人员只需绕围栏数圈，获得带有高置信度的安装角度校准结果；自校准算法能够滤掉干扰数据，使得校准结果精度高。车辆绕连续围栏行驶数圈同时运行安装角度自校准程序，每积累额定数值的样本估计结果后更新一次安装角度校准结果。采用高精度毫米波雷达对路侧围栏的检测结果可以准确测算雷达安装角度，取一定数目测算结果迭代增强自校准精度。自校准程序自动识别车辆非线性运动状态，自动识别高精度检测结果，最大化测算精度。
实施例二
本实施例在上述实施例一的基础上，提供一种装置，请参见图3，主要用于实现上述实施例一的车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤，该装置主要包括处理器21、存储器22及通信总线23；通信总线23用于实现处理器21和存储器22之间的连接通信；处理器21用于执行存储器22中存储的一个或者多个程序，以实现如上述实施例一的车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。具体请参见上述实施例一中的描述，在此不再赘述。
另外，本实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有一个或者多个程序，该一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述实施例一的车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。具体请参见上述实施例一中的描述，在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在计算机存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将毫米波雷达以一定偏转角度安装在车辆前向水平位置，将测试道路中两侧平行的直线围栏作为静止标定目标；所述测试道路两侧设置有多个围栏；
S2、车辆以大于20km/h的速度沿测试道路行驶，连续围绕测试道路数圈，周期性检测经过的围栏位置、距离、角度，估计样本空间初始为空，估计样本计数器初始值为0；
S3、输入毫米波雷达检测结果进行静目标筛选，并根据距离检测结果过滤掉距离第一阈值以外的目标点；
S4、在毫米波雷达检测周期内，根据目标点集坐标在各xyz轴的最大值初始化累加器矩阵，当目标个数小于第二阈值时终止当前估计；
S5、采用霍夫变换将雷达坐标系中的目标点集坐标映射至参数坐标系中，填写累加器矩阵，当出现离群值时终止当前估计；
S6、取累加器矩阵的最大值，当最大值数目为1时直接得到安装角度估计结果，否则对多个坐标取平均值得到安装角度估计结果，并将安装角度估计结果添加到估计样本空间中，同时估计样本计数器加1；
S7、当估计样本计数器增加到阈值时，按照固定角度分辨率统计估计样本空间中的所有安装角度估计结果，对目标点集中目标个数最多的两个角度区间加权平均得到最终的安装角度估计结果，匹配置信度；
S8、估计样本空间清空，估计样本计数器归0。
2.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述毫米波雷达为77GHz高精度毫米波雷达。
3.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述估计样本为单个安装角度估计结果。
4.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述累加器矩阵为二维矩阵。
5.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述步骤S4中，终止当前估计后在下一个检测周期从S3开始重复。
6.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述步骤S5中，参数坐标系中包括角度范围，所述参数坐标系中的角度范围包括雷达检测角度范围；所述累加器矩阵的离群值为超出累加器矩阵的目标点第三阈值范围。
7.根据权利要求1所述的一种车载毫米波雷达安装角度自校准方法，其特征在于，所述步骤S7中，匹配置信度的方法为：根据参与最终加权计算的两个目标点集的目标数量和角度区间间隔为安装角度估计结果匹配置信度，目标数量越高，角度区间间隔越小，安装角度估计结果置信度越高。
8.一种装置，其特征在于，所述装置包括处理器、存储器及通信总线；所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序，以实现权利要求1至7中任一项所述的车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1至7中任一项所述的车载毫米波雷达安装角度自校准方法的步骤。
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