CN115166654A - 一种多毫米波雷达标定方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种多毫米波雷达标定方法、装置及存储介质,涉及智慧家居技术领域,通过对毫米波雷达获取到的多个候选对象的速度轨迹信息进行判断,若判断多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则通过确定多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定多个毫米波雷达的速度向量,进而可以确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,完成多毫米波雷达的标定。本申请中的多毫米波雷达标定过程,不需要限定毫米波雷达的摆放方向和摆放高度,无需任何其他设备辅助,就可完成标定,整个标定过程十分简便。
Description
技术领域
本申请涉及智慧家居控制技术领域,特别涉及一种多毫米波雷达标定方法、装置及存储介质。
背景技术
随着科技越来越发达,智慧家居已经广泛的应用于人们的生活中,在家居环境中使用毫米波雷达对用户进行识别,已经成为比较常用的方式。
现有技术中,想要在室内使用多个毫米波雷达对用户进行识别之前,需要对多个毫米波雷达进行标定。但是,目前并没有一种简单的多毫米波雷达标定方法。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题,本申请实施例提供一种多毫米波雷达标定方法,可以针对不同角度,不同方向的多个毫米波雷达进行标定,且标定过程简单。
第一方面,本申请实施例提供了一种多毫米波雷达标定方法,所述方法包括:
接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;
若确定所述多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量;
根据所述多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从所述毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以所述标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定所述至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于所述坐标变换参数和所述毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对所述待识别对象进行识别。
本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定方法,通过对毫米波雷达获取到的多个候选对象的速度轨迹信息进行判断,若判断多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则通过确定多个毫米波雷达的速度向量,并通过多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。本申请中的多个毫米波雷达在标定的过程中,获取到的数据包括坐标信息、速度值和时间信息,获取的坐标信息是二维坐标信息,并且不需要限定毫米波雷达的摆放方向和摆放高度,直接将毫米波雷达摆放在室内即可以进行标定,并且整个标定过程无需任何其他设备辅助,也无需人工干涉即可完成。在使用过程中,也无需多个毫米波雷达一直保持同一测量方向。
在一种可能的实施方式中,所述接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息,包括:
根据多个候选对象的坐标信息,得到所述多个候选对象的坐标轨迹信息;
根据每个坐标信息对应的速度值和时间信息,对所述每个候选对象的坐标轨迹进行变换,得到所述多个候选对象的速度轨迹信息。
上述方法,根据多个候选对象的坐标信息得到多个候选对象的坐标轨迹信息,并通过每个坐标信息对应的速度值和时间信息,即可得到多个候选对象的速度轨迹信息。上述得到速度轨迹信息的方式无需任何复杂的变换,简单快速。
在一种可能的实施方式中,通过下列方式判断所述多个候选对象的速度轨迹信息是否属于同一个目标对象的速度轨迹信息:
根据所述多个候选对象的速度轨迹信息,分别确定每两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度,得到至少一个相似度;
若所述至少一个相似度满足设定阈值,则确定所述多个候选对象为同一个目标对象。
在一种可能的实施方式中,所述根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量,包括:
针对任意一个辅助毫米波雷达的任意一个坐标信息,根据所述任意一个坐标信息、速度值和所述任意一个坐标信息的下一个坐标信息,确定所述任意一个坐标信息对应的速度向量。
在一种可能的实施方式中,所述确定所述至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,包括:
针对任意一个辅助毫米波雷达,根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息,以及
根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量;其中所述速度向量是基于采集的坐标信息和速度值确定的;
基于所述变换坐标信息、所述变换速度向量、所述标定中心毫米波雷达上传的坐标信息和所述标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量,构建目标函数;并对所述目标函数求偏导数,确定目标偏导数;其中,所述目标速度向量为所述标定中心毫米波雷达对应的速度向量;
基于所述目标偏导数确定所述目标函数的最小值,并将所述目标函数取最小值时,得到的待求解变换参数作为所述任意一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
在一种可能的实施方式中,所述待求解坐标变换参数包括第一待求解平移参数,第二待求解平移参数和待求解旋转参数;
所述根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息,包括:
根据所述第一待求解平移参数和所述第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据所述待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵;
将所述待求解旋转矩阵和所述每个坐标信息的乘积,与所述待求解平移矩阵之和作为所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息。
在一种可能的实施方式中,所述待求解坐标变换参数包括第一待求解平移参数,第二待求解平移参数和待求解旋转参数;
所述根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量,包括:
根据所述第一待求解平移参数和所述第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据所述待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵;
将所述待求解旋转矩阵和所述每个坐标信息对应的速度向量的乘积,与所述待求解平移矩阵之和作为所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的每个变换速度向量。
在一种可能的实施方式中,所述基于所述每个变换坐标信息和所述每个变换速度向量,以及标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息和所述标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量,构建目标函数,包括:
其中,表示所述每个变换坐标信息;表示所述标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息;表示所述每个变换速度向量;表示所述标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量;T为常数;n表示变换坐标信息或所述标定中心毫米波雷达上传的坐标信息的个数。
上述方法,在建立目标函数时,可以将变换坐标信息和标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息相减,以及将变换速度向量和目标速度向量相减,通过判断过多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,变换速度向量和目标速度向量,以及标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息和变换坐标信息应该是一致的,即通过上述公式可以确定出坐标变换参数。
第二方面,本申请实施例提供了一种多毫米波雷达标定装置,所述装置包括:
第一确定单元,用于接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;
第二确定单元,用于若确定所述多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量;
标定单元,用于根据所述多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从所述毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以所述标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定所述至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于所述坐标变换参数和所述毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对所述待识别对象进行识别。
第三方面,本申请提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器上可在所述处理器上运行的计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,实现第一方面中任一项所述的方法。
第四方面,本申请提供了一种多毫米波雷达标定***,包括服务器和毫米波雷达;
所述毫米波雷达用于采集用户的坐标信息,速度值和时间信息,并上传到服务器中;
所述服务器用于执行第一方面中任一项所述的方法。
第五方面,本申请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内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现第一方面中任一项所述的方法。
第六方面,本申请提供一种计算机程序产品,包括计算机程序:所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的方法。
第二方面至第六方面中任意一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中对应的实现方式所带来的技术效果,此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例,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为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定***的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定方法的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种坐标轨迹信息的示意图;
图4为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定时,测量方向不同的示意图;
图5为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定时,摆放高度不同的示意图;
图6为本申请实施例提供的一种确定坐标变换参数的流程示意图;
图7为本申请实施例提供的一种两个坐标系下的坐标轨迹信息的示意图;
图8为本申请实施例提供的一种标定过程中,未识别到同一目标对象的速度轨迹信息的流程示意图;
图9为本申请实施例提供的另一种标定过程中,未识别到同一目标对象的速度轨迹信息的流程示意图;
图10为本申请实施例提供的一种标定好的多毫米波雷达识别待识别对象的流程示意图;
图11为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达分布示意图;
图12为本申请实施例提供的一种两个毫米波雷达识别待识别对象的示意图;
图13为本申请实施例提供的另一种两个毫米波雷达识别待识别对象的示意图;
图14为本申请实施例提供的另一种多毫米波雷达分布示意图;
图15为本申请实施例提供的一种五个毫米波雷达识别待识别对象的示意图;
图16为本申请实施例提供的另一种多毫米波雷达标定方法的流程示意图;
图17为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定装置的结构示意图;
图18为本申请实施例提供的一种标定单元的结构示意图;
图19为本申请实施例提供的另一种多毫米波雷达标定装置的结构示意图;
图20为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。其中,所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
并且,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为暗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,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
针对多毫米波雷达标定方法通常是用在室外,通过GPS定位,视觉定位等方式确定位置,并且将室外的多毫米波雷达标定方法用在智慧家居环境中,无法准确的对用户进行定位。此外,也有通过多毫米波雷达获取同一个对象的点云信息的方式来在室内对多毫米波雷达进行标定,点云信息是三维坐标信息,并且获取点云信息需要多个毫米波雷达处于同一方向,同一平面上,受毫米波雷达测量方向影响较大,但是在智慧家居控制场景中,多个毫米波雷达日常监测过程中的测量方向很难一直保持在同一方向上。
针对上述问题,本申请实施例提供的多毫米波雷达标定方法,通过对毫米波雷达获取到的多个候选对象的速度轨迹信息进行判断,若判断多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则通过确定多个毫米波雷达的速度向量,并通过多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,对多个毫米波雷达进行标定。本申请中的多个毫米波雷达在标定的过程中,获取到的数据包括坐标信息、速度值和时间信息,获取的坐标信息是二维坐标信息,并且不需要限定毫米波雷达的摆放方向和摆放高度,直接将毫米波雷达摆放在室内即可以进行标定,并且整个标定过程无需任何其他设备辅助,也无需人工干涉即可完成。在使用过程中,也无需多个毫米波雷达一直保持同一测量方向。
本申请实施例提供中的多毫米波雷达标定方法可以应用于电子设备,该电子设备可以是服务器,如智慧家居控制服务器;也可以是终端设备,如智能家居设备。本申请的实施例中以电子设备为服务器为例进行说明,如图1所示的多毫米波雷达标定***中的服务器12。
图1示出了本申请实施例提供的多毫米波雷达标定方法的一种应用场景。参见图1所示,该应用场景中以多毫米波雷达标定***10包括服务器11和2个毫米波雷达为例,2个毫米波雷达分别为毫米波雷达12,毫米波雷达13。
本申请实施例中提供的服务器11可以为家用服务器,如智慧家居控制服务器或者用于对各个家居设备进行管理的计算机,可以作为家居设备的管理中心。服务器11和毫米波雷达12,毫米波雷达13之间通过有线或者无线连接,并进行数据传输。
服务器11也可以是远程服务器,服务器11与毫米波雷达12,毫米波雷达13可以通过网络连接,也可以通过云端网络连接。
其中,可以将毫米波雷达12,毫米波雷达13用于采集用户的坐标信息,速度值和时间信息,并上传到服务器中,以使服务器11可以对毫米波雷达进行标定。
服务器11用于接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;若确定多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定多个毫米波雷达的速度向量,根据多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
为进一步说明本申请实施例提供的技术方案,下面结合附图以及具体实施方式对此进行详细的说明。虽然本申请实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤,但基于常规或者无需创造性的劳动在方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中,这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。
参见图2,为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定方法的流程示意图。以对2个毫米波雷达进行标定为例进行说明,如图2所示,该方法包括以下步骤:
步骤S201:接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息。
在一种可能的实施例中,服务器在对2个毫米波雷达进行标定之前,需要响应于用户的绑定操作,将待标定的两个毫米波雷达进行绑定在同一个毫米波雷达组中。以将第一毫米波雷达和第二毫米波雷达建立绑定关系为例,绑定之后构建的毫米波雷达组称为第一毫米波雷达组。
具体地,以第一毫米波雷达的标识信息为radar1,第二毫米波雷达的标识信息为radar2,并将第一毫米波雷达组的标识信息设置为team1。则通过这种方式就可以确定出被标定的毫米波雷达是哪个,属于哪个毫米波雷达组。
接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的2个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,可以通过下述方式表示。
第一毫米波雷达采集的候选对象的坐标信息,速度值和时间信息通过如下方式表示:
其中,n表示坐标信息的个数,V1表示第一毫米波雷达采集的候选对象的速度值;t1表示第一毫米波雷达采集的候选对象的时间信息。根据第一毫米波雷达采集的候选对象的坐标信息得到坐标轨迹信息,如图3所示。
第二毫米波雷达采集的候选对象的坐标信息,速度值和时间信息通过如下方式表示:
其中,n表示坐标信息的个数,V2表示第二毫米波雷达采集的候选对象的速度值;t2表示第二毫米波雷达采集的候选对象的时间信息。
图4示出了一种客厅放置两个毫米波雷达的俯视图,第一毫米波雷达放置在客厅中的位置1处,方向如图4中所示,第一毫米波雷达放置在客厅中的位置2处,方向如图4中所示。可以看出,第一毫米波雷达和第二毫米波雷达的测量方向无需保持一致。
图5示出了一种客厅放置两个毫米波雷达的正视图,第一毫米波雷达和第二毫米波雷达放置的位置如图5所示,由于本申请中标定过程中,以及在后续的使用过程中,毫米波雷达获取的坐标信息均是二维信息,所以两个毫米波雷达的高度可以随意设置,无需保持相同高度。
需要说明的是,第一毫米波雷达采集的坐标信息是以第一毫米波雷达所处的位置为原点的坐标信息,第二毫米波雷达采集的坐标信息是以第二毫米波雷达所处的位置为原点的坐标信息。通过每个坐标信息对应的速度值和时间信息对坐标信息进行替换,就可以得到每个候选对象对应的速度轨迹信息。
其中,第一毫米波雷达采集的候选对象的每一点的坐标信息,以及第二毫米波雷达采集的候选对象的每一点的坐标信息通过速度值和时间信息可以表示为:
则通过上述方式,每个候选对象对应的速度轨迹信息可以表示为:
Q1={data_1(p11),data_1(p12),…,data_1(p1n)}
Q2={data_2(p21),data_2(p22),…,data_2(p2n)}
其中,Q1表示第一毫米波雷达采集的候选对象的速度轨迹信息,Q2表示第二毫米波雷达采集的候选对象的速度轨迹信息。
确定了两个毫米波雷达所采集的候选对象的速度轨迹信息之后,执行步骤S202。
步骤S202:若确定多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定多个毫米波雷达的速度向量。
在一种可能的实施例中,在确定两个毫米波雷达的标定过程之前,还需要对两个毫米波雷达是否可以进行标定进行判断,具体判断过程如下:
根据2个候选对象的速度轨迹信息,确定2个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度,若相似度满足设定阈值,则确定多个候选对象为同一个目标对象。
通过下述公式确定2个候选对象的速度轨迹之间的相似度,公式如下:
其中,sim(Q1,Q2)表示2个候选对象的速度轨迹之间的相似度。
确定2个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度之后,若相似度大于设定阈值,则可以认为这两个候选对象对应的速度轨迹信息是同一个目标对象的速度轨迹信息,即完成判断过程,可以进行标定过程。
通过两个毫米波雷达采集到的坐标信息和速度值,对两个毫米波雷达进行标定,即先确定每个坐标信息对应的速度向量,以确定第一毫米波雷达的速度向量为例进行说明,具体公式如下:
其中,表示第一毫米波雷达的第n个坐标信息对应的速度向量,xn表示第n个坐标信息的横坐标,yn表示第n个坐标信息的纵坐标,xn+1表示第n+1个坐标信息的横坐标,yn+1表示第n+1个坐标信息的纵坐标。
其中,第n个坐标信息对应的速度向量,是通过第n个坐标信息和第n+1个坐标信息的相对位置来确定的。
需要说明的是,在标定的过程中,是针对一条坐标轨迹信息或者速度轨迹信息来确定,轨迹信息上每个点的速度向量的,所以,针对最后一个坐标信息对应的速度向量是无法求解的,因为不存在下一个坐标信息来确定相对位置。在后续标定的过程中,除去最后一个坐标信息对应的速度向量也可以对毫米波雷达进行标定,并不影响本申请中的多毫米波雷达标定方法的实施。
步骤S203:根据多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于坐标变换参数和毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对待识别对象进行识别。
其中,辅助毫米波雷达为毫米波雷达组中除标定中心毫米波雷达以外的其他毫米波雷达。
在一种可能的实施例中,确定上述第一毫米波雷达的速度向量和第二毫米波雷达的速度向量之后,可以通过毫米波雷达的速度向量和坐标信息,确定坐标变换参数。
从第一毫米波雷达和第二毫米波雷达之中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,此处可以将第二毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,以标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,将第一毫米波雷达作为辅助毫米波雷达,并确定辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
其中,坐标变换参数包括第一平移参数,第二平移参数和旋转参数。
第一平移参数,第二平移参数可以表示为平移矩阵,具体如下:
其中,mTCx表示第一平移参数;mTCy表示第二平移参数。
旋转参数可以表示为旋转矩阵,具体如下:
其中,θ表示旋转参数。
在未确定好坐标变换参数之前,坐标变换参数为未知数,由于是将第一毫米波雷达作为辅助毫米波雷达,则可以将为未知数的坐标变换参数作为待求解变换参数带入计算过程。
其中,确定辅助毫米波雷达坐标变换参数的具体过程如下,如图6所示,包括以下步骤:
步骤S601:根据辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息。
在一种可能的实施例中,根据辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息的方式为:根据第一待求解平移参数和第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵,将待求解旋转矩阵和每个坐标信息的乘积,与待求解平移矩阵之和作为任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息。
具体公式如下:
如图7所示,通过上述过程是将图7中以第一毫米波雷达所处的位置为原点,以x,y轴为横纵坐标系下识别到的坐标信息,通过待求解平移矩阵和待求解旋转矩阵变换到以第二毫米波雷达所处的位置为原点,以x1为横坐标轴,以y1为纵坐标轴,建立的坐标系为目标坐标系下。
步骤S602:根据任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量。
在一种可能的实施例中,根据任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量的方式为:根据第一待求解平移参数和第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵;将待求解旋转矩阵和每个坐标信息对应的速度向量的乘积,与待求解平移矩阵之和作为任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的每个变换速度向量。
具体公式如下:
步骤S603:基于变换坐标信息、变换速度向量、标定中心毫米波雷达上传的坐标信息和标定中心毫米波雷达对应的速度向量,构建目标函数,并对目标函数求偏导数,确定目标偏导数。
其中,目标函数如下:
其中,表示每个变换坐标信息;表示标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息;表示每个变换速度向量;表示标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量;T为常数;n表示变换坐标信息或标定中心毫米波雷达上传的坐标信息的个数。
将待求解平移矩阵和待求解旋转矩阵带入目标函数中,目标函数如下:
由于前述过程中已经确定标定中心毫米波雷达的轨迹信息和辅助毫米波雷达的轨迹信息属于同一个目标对象的轨迹信息,则每个变换坐标信息和标定中心毫米波雷达上传的每个坐标信息,以及每个变换速度向量和标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量应该是一一对应,且一致的。所以,目标函数的值应该为0,基于目标函数的值为0,确定目标偏导数。
步骤S604:基于目标偏导数确定目标函数的最小值,并将目标函数取最小值时,得到的待求解变换参数作为任意一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
在一种可能的实施例中,基于目标偏导数确定目标函数的最小值,并将目标函数取最小值时,可以求出未知数第一待求解平移参数,第二待求解平移参数和待求解旋转参数的值,也就确定了第一平移参数,第二平移参数和旋转参数。
需要说明的是,基于目标偏导数确定目标函数的最小值的过程中,可以将目标函数的偏导数作为迭代公式,对目标函数求一次偏导,确定一次偏导数,找到第一最小值,再对目标函数求二次偏导,确定二次偏导数,找到第二最小值,通过不断迭代的方式,找到最优的坐标变换参数。
上述过程即完成了第一毫米波雷达和第二毫米波雷达的标定过程,上述标定过程仅以两个毫米波雷达的标定过程进行举例说明,并且仅以一个毫米波雷达组进行说明,在投入使用的过程中,若室内包括多个房间,可以在每个房间中都放置多个标定好的毫米波雷达,以保证用户在整个室内的全部行动轨迹信息均可以被清楚的识别到,能够清晰的识别用户的行动轨迹信息,应用于智慧家居控制,可以使控制过程更准确;应用于预测用户在下一时刻是够会发生危险,也可以更准确。
需要说明的是,以第一毫米波雷达组中包括2个毫米波雷达为例。图8示出了一种两个候选对象的速度轨迹信息不属于同一个目标对象的速度轨迹信息的流程示意图。包括以下步骤:
步骤S801:根据两个候选对象的速度轨迹信息,确定两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度。
步骤S802:若相似度小于设定阈值,确定两个候选对象的速度轨迹信息不属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则结束。
由于本申请中是对预先绑定在同一毫米波雷达组的毫米波雷达进行标定,所以,若判断同一毫米波雷达组的毫米波雷达的多个候选对象的速度轨迹信息不属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则不进行后面的标定过程。
在另一种可能的实施例中,在第一毫米波雷达组中包括的毫米波雷达数量特别多时,即使第一毫米波雷达组中的毫米波雷达对应的多个候选对象的速度轨迹信息不是同一个目标对象的速度轨迹信息,可以通过如下方式进行处理,以第一毫米波雷达组中包括10个毫米波雷达为例。图9示出了一种多个候选对象的速度轨迹信息不属于同一个目标对象的速度轨迹信息的流程示意图。包括以下步骤:
步骤S901:根据多个候选对象的速度轨迹信息,确定每两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度。
步骤S902:确定多个候选对象中第一部分候选对象的速度轨迹信息的相似度满足第一设定阈值,确定多个候选对象中第二部分候选对象的速度轨迹信息的相似度满足第二设定阈值。
步骤S903:将同一毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分为第一部分毫米波雷达和第二分部毫米波雷达,并将第一部分毫米波雷达建立绑定关系,建立第二毫米波雷达组,将第二部分毫米波雷达建立绑定关系,建立第三毫米波雷达组。
步骤S904:对第二毫米波雷达组中的毫米波雷达进行标定,并对第三毫米波雷达组中的毫米波雷达进行标定。
在一种可能的实施例中,若第一毫米波雷达组中存在10个毫米波雷达,若判断出存在前5个候选对象的速度轨迹信息属于第一目标对象的速度轨迹信息,后5个候选对象的速度轨迹信息属于第二目标对象的速度轨迹信息,则可以重新对毫米波雷达进行绑定,将上传前5个候选对象的速度轨迹信息的毫米波雷达绑定在第二毫米波雷达组中进行标定,将上传后5个候选对象的速度轨迹信息的毫米波雷达绑定在第三毫米波雷达组中进行标定,可以同时完成两组毫米波雷达的标定过程。
确定了辅助毫米波雷达的坐标变换参数之后,可以将辅助毫米波雷达和标定中心毫米波雷达投入使用,即基于坐标变换参数和毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对待识别对象进行识别。
具体地,图10示出了一种标定好的多个毫米波雷达对待识别对象进行识别的流程示意图,应用于电子设备,以服务器11为例。包括以下步骤:
步骤S1001:根据多个毫米波雷达的标识信息,确定至少一个毫米波雷达组。
在一种可能的实施例中,在使用过程中,如图11所示,室内可以包括3个房间,每个房间中均存在两个毫米波雷达对待识别对象进行识别,服务器需要同时控制6个毫米波雷达。则服务器可以根据多个毫米波雷达的标识信息,确定哪些毫米波雷达属于同一个毫米波雷达组。例如,根据标识信息为radar1和radar2,则可以确定是第一毫米波雷达组中的第一毫米波雷达和第二毫米波雷达,并可以确定第一毫米波雷达是辅助毫米波雷达。
步骤S1002:针对确定的任意一个毫米波雷达组,基于预先设定的至少一个辅助毫米波雷达的标识信息和坐标变换参数的对应关系,确定至少一个辅助毫米波雷达对应的坐标变换参数。
在一种可能的实施例中,确定第一毫米波雷达是辅助毫米波雷达,则服务器可以从存储器中获取到第一毫米波雷达对应的坐标变换参数。
步骤S1003:根据坐标变换参数,将至少一个辅助毫米波雷达上传的坐标信息变换为目标坐标系中的目标坐标信息,并通过标定中心毫米波雷达的坐标信息以及目标坐标信息,对待识别对象进行识别。
在一种可能的实施例中,在使用过程中,服务器接收到第一毫米波雷达上传的坐标信息,第一毫米波雷达上传的坐标信息表示为:
可以通过第一毫米波雷达对应的坐标变换参数将坐标信息变换为目标坐标系中的目标坐标信息,通过第一平移参数,第二平移参数和旋转参数对第一毫米波雷达上传的坐标信息进行转换,具体公式如下:
通过两个毫米波雷达对待识别对象进行识别,其中,第二毫米波雷达为标定中心毫米波雷达,以第二毫米波雷达所处的位置为原点,以x1为横坐标轴,以y1为纵坐标轴,建立的坐标系为目标坐标系。将第一毫米波雷达识别到的坐标信息转换到目标坐标系下之后,如图12所示,在待识别对象已经向远离第二毫米波雷达的方向走去时,第二毫米波雷达对待识别对象的识别就越来越弱,但是再通过第一毫米波雷达的坐标信息转换为目标坐标信息,和第二毫米波雷达的坐标信息共同对对待识别对象进行识别,效果更精准,准确度也更高,也增大了对待识别对象的可识别范围。
进一步地,若待识别对象的运动轨迹如图13所示,在以第二毫米波雷达所处的位置为原点建立的目标坐标系中,由于待识别对象的运动,以及第二毫米波雷达的识别角度问题,待识别对象可能会存在走出了第二毫米波雷达的识别范围的情况,则在此种情况下,通过第一毫米波雷达可以增加第二毫米波雷达的测量角度,增大了对待识别对象的可识别范围,有效的对待识别对象的进行识别。
在另一种可能的实施例中,若需要在一个较大的空间中使用5个标定好的毫米波雷达对待识别对象进行识别,以仓库为例,则如图14所示,将5个毫米波雷达分别放置于仓库的角落中,此时存在4个辅助毫米波雷达,则服务器在获取到4个辅助毫米波雷达的坐标信息之后,需要将4个辅助毫米波雷达的坐标信息全部转换为目标坐标系下的目标坐标信息,通过5个毫米波雷达协作对待识别对象进行识别,可以准确的识别待识别对象的行动轨迹信息。
如图15所示,若5个标定好的毫米波雷达对待识别对象进行识别时,可以在很大的区域内保证待识别对象行动轨迹信息的连续性。
图16还提供了一种详细的多毫米波雷达标定方法的流程示意图,包括以下步骤:
步骤S1601:接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息。
步骤S1602:根据多个候选对象的速度轨迹信息,分别确定每两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度,得到至少一个相似度;
步骤S1603:若至少一个相似度满足设定阈值,则确定多个候选对象为同一个目标对象。
步骤S1604:根据多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定多个毫米波雷达的速度向量。
步骤S1605:根据多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
基于同一种发明构思,本申请实施例还提供了一种多毫米波雷达标定装置,图17为本申请实施例提供的一种多毫米波雷达标定装置的结构示意图;如图17所示,该装置包括:
第一确定单元1710,用于接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;
第二确定单元1720,用于若确定多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定多个毫米波雷达的速度向量;
标定单元1730,用于根据多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于坐标变换参数和毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对待识别对象进行识别。
在一种可能的实施例中,第一确定单元1710,还用于:
根据多个候选对象的坐标信息,得到多个候选对象的坐标轨迹信息;
根据每个坐标信息对应的速度值和时间信息,对每个候选对象的坐标轨迹进行变换,得到多个候选对象的速度轨迹信息。
在一种可能的实施例中,第二确定单元1720,还用于:
根据多个候选对象的速度轨迹信息,分别确定每两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度,得到至少一个相似度;
若至少一个相似度满足设定阈值,则确定多个候选对象为同一个目标对象。
在一种可能的实施例中,第二确定单元1720,还用于:
针对任意一个辅助毫米波雷达的任意一个坐标信息,根据任意一个坐标信息、速度值和任意一个坐标信息的下一个坐标信息,确定任意一个坐标信息对应的速度向量。
在一种可能的实施例中,图18示出了一种标定单元的结构示意图,标定单元1730,还包括:
第一变换模块1731,用于针对任意一个辅助毫米波雷达,根据任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息,以及
第二变换模块1732,用于根据任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量;
第一确定模块1733,用于基于变换坐标信息、变换速度向量、标定中心毫米波雷达上传的坐标信息和标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量,构建目标函数;并对目标函数求偏导数,确定目标偏导数;
第二确定模块1734,用于基于目标偏导数确定目标函数的最小值,并将目标函数取最小值时,得到的待求解变换参数作为任意一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
本申请实施例还提供了另一种多毫米波雷达标定装置,如图19所示,该装置还包括:
识别单元1910,用于根据多个毫米波雷达的标识信息,确定至少一个毫米波雷达组;
针对确定的任意一个毫米波雷达组,基于预先设定的至少一个辅助毫米波雷达的标识信息和坐标变换参数的对应关系,确定至少一个辅助毫米波雷达对应的坐标变换参数;
针对确定的任意一个毫米波雷达组,基于预先设定的至少一个辅助毫米波雷达的标识信息和坐标变换参数的对应关系,确定至少一个辅助毫米波雷达对应的坐标变换参数。
本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备可以用于执行多毫米波雷达标定方法的流程,该电子设备可以是多毫米波雷达标定***中的服务器,如智慧家居控制服务器。该电子设备至少包括用于存储数据的存储器和处理器,其中,对于用于数据处理的处理器而言,在执行处理时,可以采用微处理器、CPU、GPU(Graphics Processing Unit,图形处理单元)、DSP或FPGA实现。对于存储器来说,存储器中存储有操作指令,该操作指令可以为计算机可执行代码,通过该操作指令来实现上述本申请实施例的多毫米波雷达标定方法的流程中的各个步骤。
图20为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图20所示,电子设备2000包括存储器2001、处理器2002、数据获取模块2003和总线2004。该存储器2001、处理器2002和数据获取模块2003均通过总线2004连接,该总线2004用于该存储器2001、处理器2002和数据获取模块2003之间传输数据。
其中,存储器2001可用于存储软件程序以及模块,处理器2002通过运行存储在存储器2001中的软件程序以及模块,从而执行电子设备2000的各种功能应用以及数据处理,如本申请实施例提供的多毫米波雷达标定方法。存储器2001可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、至少一个应用的应用程序等;存储数据区可存储根据电子设备2000的使用所创建的数据等。此外,存储器2001可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器2002是电子设备2000的控制中心,利用总线2004以及各种接口和线路连接整个电子设备2000的各个部分,通过运行或执行存储在存储器2001内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器2001内的数据,执行电子设备2000的各种功能和处理数据。可选的,处理器2002可包括一个或多个处理单元,如CPU、GPU(Graphics Processing Unit,图形处理单元)、数字处理单元等。
数据获取模块2003用于获取数据,用于接收毫米波雷达采集的坐标信息,速度值和时间信息。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机存储介质中存储有计算机可执行指令,该计算机程序被处理器执行时可用于实现本申请任一实施例所记载的多毫米波雷达标定方法。
在一些可能的实施方式中,本申请提供的多毫米波雷达标定方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式,其包括程序代码,当所述程序产品在计算机设备上运行时,所述程序代码用于使所述计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的多毫米波雷达标定方法的步骤,例如,所述计算机设备可以执行如图2所示的步骤S201~S203的多毫米波雷达标定方法的流程。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种多毫米波雷达标定方法,其特征在于,所述方法包括:
接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;
若确定所述多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量;
根据所述多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从所述毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以所述标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于所述坐标变换参数和所述毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对所述待识别对象进行识别。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息,包括:
根据多个候选对象的坐标信息,得到所述多个候选对象的坐标轨迹信息;
根据每个坐标信息对应的速度值和时间信息,对所述每个候选对象的坐标轨迹进行变换,得到所述多个候选对象的速度轨迹信息。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,通过下列方式判断所述多个候选对象的速度轨迹信息是否属于同一个目标对象的速度轨迹信息:
根据所述多个候选对象的速度轨迹信息,分别确定每两个候选对象的速度轨迹信息之间的相似度,得到至少一个相似度;
若所述至少一个相似度满足设定阈值,则确定所述多个候选对象为同一个目标对象。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量,包括:
针对任意一个辅助毫米波雷达的任意一个坐标信息,根据所述任意一个坐标信息、速度值和所述任意一个坐标信息的下一个坐标信息,确定所述任意一个坐标信息对应的速度向量。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定所述至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,包括:
针对任意一个辅助毫米波雷达,根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息,以及
根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量;
基于所述变换坐标信息、所述变换速度向量、所述标定中心毫米波雷达上传的坐标信息和所述标定中心毫米波雷达对应的每个速度向量,构建目标函数;并对所述目标函数求偏导数,确定目标偏导数;
基于所述目标偏导数确定所述目标函数的最小值,并将所述目标函数取最小值时,得到的待求解变换参数作为所述任意一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述待求解坐标变换参数包括第一待求解平移参数,第二待求解平移参数和待求解旋转参数;
所述根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息,包括:
根据所述第一待求解平移参数和所述第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据所述待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵;
将所述待求解旋转矩阵和所述每个坐标信息的乘积,与所述待求解平移矩阵之和作为所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换坐标信息。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述待求解坐标变换参数包括第一待求解平移参数,第二待求解平移参数和待求解旋转参数;
所述根据所述任意一个辅助毫米波雷达采集的坐标信息对应的速度向量,确定所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的变换速度向量,包括:
根据所述第一待求解平移参数和所述第二待求解平移参数,确定待求解平移矩阵,并根据所述待求解旋转参数确定待求解旋转矩阵;
将所述待求解旋转矩阵和所述每个坐标信息对应的速度向量的乘积,与所述待求解平移矩阵之和作为所述任意一个辅助毫米波雷达在目标坐标系下的每个变换速度向量。
9.一种多毫米波雷达标定装置,其特征在于,所述装置包括:
第一确定单元,用于接收预先绑定在同一个毫米波雷达组中的多个毫米波雷达分别采集的候选对象的坐标信息、速度值和时间信息,确定多个候选对象的速度轨迹信息;
第二确定单元,用于若确定所述多个候选对象的速度轨迹信息属于同一个目标对象的速度轨迹信息,则根据所述多个毫米波雷达的坐标信息和速度值,确定所述多个毫米波雷达的速度向量;
标定单元,用于根据所述多个毫米波雷达的速度向量和坐标信息,从所述毫米波雷达组中任意选择一个毫米波雷达作为标定中心毫米波雷达,并以所述标定中心毫米波雷达所处的位置为目标坐标系的原点,确定所述至少一个辅助毫米波雷达的坐标变换参数,以基于所述坐标变换参数和所述毫米波雷达组中的多个毫米波雷达上报的待识别对象的坐标信息,对所述待识别对象进行识别。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1~8中任一项所述的方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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