一种汽车RCSmap图生成方法测试系统及方法与流程

一种汽车rcs map图生成方法测试系统及方法
技术领域
1.本发明属于智能驾驶技术领域，具体涉及一种汽车rcs map图测试系统及方法。


背景技术：

2.无人驾驶汽车的仿真测试是无人驾驶汽车高速发展和市场准入的重要一环，仿真测试具有高效、可重复性等优点，并且能够进行极端场景及危险场景的测试，一定程度上可以做为场地测试和路试的补充，仿真测试的发展将大大缩短无人驾驶汽车的开发周期，真正实现日行万里。
3.在仿真测试中，雷达模拟器是一种非常重要的传感器仿真设备，对雷达模拟器进入深入的研究是非常必要的。对于汽车测试机构，需要对不同汽车进行测试，不同的汽车具有不同的rcs特性(radarcross-section(rcs)中文释义雷达散射截面注释：雷达目标和散射的能量。可以表示为一个有效面积和入射功率密度的乘积，这个面积通常称为雷达散射截面)，rcs map图做为仿真测试的一项关键输入参数，实现rcs map图的测试及自动生成成为当前亟待解决的难题。
4.雷达模拟器是自动驾驶汽车仿真测试的重要组成部分，雷达模拟器模拟反射波的真实性直接决定了仿真结果的真实性，目标车的rcs map图直接决定了雷达反射波的强度，目标车真实准确的rcs map图对仿真结果的真实性具有重要意义。
5.目前rcs map图获取的主要方法：将待测物体放置于转台上，转台上布置有角度传感器，用于获取角度信息，另外rcs测量设备正对待测物体，固定于转台附近，以获取rcs值。
6.这种测试方法有以下缺点：1.转台的制作成本较高，不同类型的汽车大小不同，所需要的转台也不同，对于货车等大型车辆，需要特别大的转台，制作成本非常高；2.整套设备只能布置于室内，否则极易损坏；3.灵活性较差，不便于移动。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供以下技术方案：
8.第一方面，本技术提供一种汽车rcs map图数据采集系统，包括：数据采集车、毫米波雷达、组合惯导、can总线接口设备、工控机以及上位机；
9.所述毫米波雷达与所述组合惯导通过can总线接口设备与所述工控机连接；
10.所述工控机设置于所述数据采集车后备箱内；
11.所述毫米波雷达固定于所述数据采集车右前门门把手下方；
12.所述组合惯导固定于所述数据采集车的后排座位中间位置；
13.上位机与所述工控机通过数据线连接，所述上位机用于处理所述rcs map图数据。
14.进一步地，所述工控机用于向所述毫米雷达以及所述组合惯导发送采集命令；
15.所述毫米雷达以及所述组合惯导接收所述采集命令，进行rcs map图数据采集，并将所述rcs map图数据发送至所述工控机；
16.所述工控机在预设时间段内将所述rcs map图数据发送至所述上位机；
17.所述上位机用于处理所述rcs map图数据。
18.进一步地，所述组合惯导用于获取所述数据采集车与待测车辆之间的角度信息。
19.进一步地，所述工控机还用于在预设时长内将所述rcs map图数据按照预设格式存储，并通过数据线向所述上位机发送所述rcs map图数据。
20.进一步地，所述接口设备为ni usb-8502。
21.进一步地，所述上位机还包括可视化模块，所述可视化模块包括在线测试单元、数据查询单元以及离线处理单元；
22.所述在线测试单元用于在线控制测试开始和测试停止测试操作，并查询角度信息和rcs值的实时曲线；
23.所述数据查询单元用于实时查看毫米波雷达和惯导的数据是否正常；
24.所述离线处理单元用于选择待处理的rcs map图数据，根据所述待处理的rcs map图数据生成rcs map图。
25.第二方面，本技术提供一种汽车rcs map图数据采集系统的使用方法，包括：
26.步骤s1、在空旷地确定预设半径长度的圆圈及其圆心位置；
27.步骤s2、以所述圆心位置为原点建立局部坐标系；
28.步骤s3、将待测车辆放置于圆心处，车头朝向所述局部坐标系y轴方向；
29.步骤s4、数据采集车绕所述圆圈行驶一周，采集并处理rcs map图数据；
30.步骤s5、软件模块根据所述rcs map图数据生成rcs map图。
31.进一步地，所述数据采集车绕所述圆圈行驶一周，采集并处理rcs map图数据，包括：
32.基于labview数据流，判断目标rcs map图数据是否满足预设条件；
33.若所述目标rcs map图数据满足预设条件则存储所述rcs map图数据；
34.若所述目标rcs map图数据不满足预设条件，则将所述目标rcs map图数据剔除。
35.进一步地，所述软件模块根据所述rcs map图数据生成rcs map图，包括：
36.将惯导采集的坐标值进行计算以得到角度值，所述角度值的大小等于向量与向量夹角的大小。
37.进一步地，所述预设半径长度为15米。
38.本发明具有以下有益效果：
39.本发明实施例提供的一种汽车rcs map图数据采集系统，包括：数据采集车、毫米波雷达、组合惯导、can总线接口设备、工控机以及上位机；所述毫米波雷达与所述组合惯导通过can总线接口设备与所述工控机连接；所述工控机设置于所述数据采集车后备箱内；所述毫米波雷达固定于所述数据采集车右前门门把手下方；所述组合惯导固定于所述数据采集车的后排座位中间位置；上位机与所述工控机通过数据线连接，所述上位机用于处理所述rcs map图数据。具有测试设备简单，安装方便；操作简单，测试效率高；自动化程度高，整个过程实现了数据的自动采集、自动处理、自动储存及自动生成；测试精度高，高精度的组合惯导提供了精确的位置信息；将在线采集与离线处理分开，进一步提高了效率。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
41.图1是本发明实施例中一种汽车rcs map图数据采集系统结构示意图。
42.图2是本技术一个实施例中在线测试示意图。
43.图3是本技术一个实施例中是数据查询单元示意图，所述数据查询单元用于实时查看毫米波雷达和惯导的数据是否正常；
44.图4是离线处理示意图，所述离线处理单元用于选择待处理的rcs map图数据，根据所述待处理的rcs map图数据生成rcs map图。
45.图5是本技术提供了一种汽车rcs map图数据采集系统的使用方法示意图。
46.图6是本技术一个实施例提供的滤波算法结构示意图。
47.图7是本技术一个实施例提供的实际运行轨迹图。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
49.针对现阶段，现有技术中转台的制作成本较高，不同类型的汽车大小不同，所需要的转台也不同，对于货车等大型车辆，需要特别大的转台，制作成本非常高；整套设备只能布置于室内，否则极易损坏；灵活性较差，不便于移动的问题，本发明提供一种汽车rcs map图数据采集系统，图1为本技术一个实施例提供的一种汽车rcs map图数据采集系统结构图，该系统涉及数据采集车、毫米波雷达、组合惯导、can总线接口设备、工控机以及上位机，
50.所述毫米波雷达与所述组合惯导通过can总线接口设备与所述工控机连接；
51.所述工控机设置于所述数据采集车后备箱内；
52.所述毫米波雷达固定于所述数据采集车右前门门把手下方；
53.所述组合惯导固定于所述数据采集车的后排座位中间位置；
54.上位机与所述工控机通过数据线连接，所述上位机用于处理所述rcs map图数据。
55.在本实施例中，本发明提供的一种汽车rcs map图数据采集系统，在rcs map图采集车上搭载惯导及毫米波雷达，分别用于获取角度信息和rcs值，并自动生成rcs map图。本发明的优势在于，采用一辆采集车，在试验场的一块空地上即可完成测试，设备简单，测试难度小，效率高，整个过程实现了数据的自动生成。
56.可以理解为，本发明实施例提供的一种汽车rcs map图数据采集系统，包括：数据采集车、毫米波雷达、组合惯导、can总线接口设备、工控机以及上位机；所述毫米波雷达与所述组合惯导通过can总线接口设备与所述工控机连接；所述工控机设置于所述数据采集车后备箱内；所述毫米波雷达固定于所述数据采集车右前门门把手下方；所述组合惯导固定于所述数据采集车的后排座位中间位置；上位机与所述工控机通过数据线连接，所述上
位机用于处理所述rcs map图数据。具有测试设备简单，安装方便；操作简单，测试效率高；自动化程度高，整个过程实现了数据的自动采集、自动处理、自动储存及自动生成；测试精度高，高精度的组合惯导提供了精确的位置信息；将在线采集与离线处理分开，进一步提高了效率。
57.作为上述实施例的进一步改进，在一个实施例中，
58.所述工控机用于向所述毫米雷达以及所述组合惯导发送采集命令；
59.所述毫米雷达以及所述组合惯导接收所述采集命令，进行rcs map图数据采集，并将所述rcs map图数据发送至所述工控机；
60.所述工控机在预设时间段内将所述rcs map图数据发送至所述上位机；
61.所述上位机用于处理所述rcs map图数据。
62.可以理解为，本技术所提供的一种汽车rcs map图数据采集系统，由两部分组成，分别为硬件和软件。硬件部分包括rcs map采集车、毫米波雷达、组合惯导、接口设备、工控机，rcs map采集车做为整个系统的载体，工控机安装于后备箱，毫米波雷达固定于采集车右前门门把手下方，组合惯导固定于后排座位前方中间位置。毫米波雷达和组合惯导的can数据通过can线传输给ni usb-8502，ni usb-8502通过usb线与工控机连接。软件部分包括可视化界面程序、can数据采集程序、目标物筛选程序、数据处理程序、数据储存程序、rcs map生成程序。整个软件系统基于labview开发，具有较高的自动化程度。
63.具体地，所述组合惯导用于获取所述数据采集车与待测车辆之间的角度信息。
64.作为一种可选的实施方式，所述工控机还用于在预设时长内将所述rcs map图数据按照预设格式存储，并通过数据线向所述上位机发送所述rcs map图数据。
65.在一个实施例中，所述接口设备为ni usb-8502。
66.作为上述实施例的一种可选的实施方式，所述上位机还包括可视化模块，所述可视化模块包括在线测试单元、数据查询单元以及离线处理单元；
67.图2是在线测试示意图；所述在线测试单元用于在线控制测试开始和测试停止测试操作，并查询角度信息和rcs值的实时曲线；
68.图3是数据查询单元示意图，所述数据查询单元用于实时查看毫米波雷达和惯导的数据是否正常；
69.图4是离线处理示意图，所述离线处理单元用于选择待处理的rcs map图数据，根据所述待处理的rcs map图数据生成rcs map图。
70.所述离线模块还用于将所述待处理的rcs map图数据存储至excel表格中。
71.通过将系统设置为在线与离线两部分，分工合作，可提高测试效率。
72.请参阅图5，本技术提供了一种汽车rcs map图数据采集系统的使用方法示意图，如图5所示，具体包括以下步骤：
73.步骤s1、在空旷地确定预设半径长度的圆圈及其圆心位置；
74.步骤s2、以所述圆心位置为原点建立局部坐标系；
75.步骤s3、将待测车辆放置于圆心处，车头朝向所述局部坐标系y轴方向；
76.步骤s4、数据采集车绕所述圆圈行驶一周，采集并储rcs map图数据；
77.步骤s5、软件模块根据所述rcs map图数据生成rcs map图。
78.在实际使用中，打开“汽车rcs map图自动生成系统”，运行程序，点击“开始测试”，
汽车慢速绕圆圈行驶一周，行驶过程中尽量保证毫米波雷达正对测试车辆。行驶完一周，点击“停止测试”，将自动储存数据。试验结束后，选择测试生成的文件进行离线处理，自动生成rcs map图。
79.作为一个可选的实施例方式，所述预设半径长度为15米。
80.由于毫米波雷达最远能够探测到200m外的物体，所以即使在空旷的地方，仍然会探测到目标车以外的其他物体，因此，需要将无用目标物滤除掉。考虑到空旷场地方圆30m内无任何其他物体，所以通过距离的大小进行滤波。通过多次测试，选取滤波范围为0-20m，不在此范围内的can帧全部滤除。
81.所述数据采集车绕所述圆圈行驶一周，采集并处理rcs map图数据，包括：
82.基于labview数据流，判断目标rcs map图数据是否满足预设条件；
83.若所述目标rcs map图数据满足预设条件则存储所述rcs map图数据；
84.若所述目标rcs map图数据不满足预设条件，则将所述目标rcs map图数据剔除。
85.其核心算法如图6所示，图6是本技术一个实施例提供的滤波算法结构示意图，滤波原理基于labview数据流的特点，通过条件判断框将不满足条件的数据帧剔除，满足条件的数据帧将继续流向后面的程序。
86.在实际测试中，汽车的运行轨迹不可能完全为圆形，请参阅图7，图7本技术一个实施例提供的实际运行轨迹图，本技术将惯导采集的坐标值进行计算以得到角度值，角度值的大小等于向量与向量夹角的大小。其计算公式为：
[0087][0088]
使用组合惯导的优势在于：即使实际运行轨迹不规则，同样能够准确计算汽车此时的角度位置。
[0089]
本发明实施例提供的一种汽车rcs map图数据采集系统，将采集设备布置于一辆采集车上，主要采用了两个传感器，分别是组合惯导和毫米波雷达，组合惯导用于获取角度信息，毫米波雷达用于获取rcs值；试验方法为：毫米波雷达布置于rcs采集车侧面，正对被测车辆，惯导布置于车内。选取空旷场地为试验环境，确定半径为15m的圆，被测车辆静止放置于圆心处，rcs采集车绕圈行驶一周，以实现360
°
范围rcs值的采集。自主开发汽车rcs map生成系统，实现了数据采集、数据处理、rcs map生成等的自动化，整个系统自动化程度高。
[0090]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0091]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0092]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0093]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0094]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0095]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0096]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0097]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0098]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。