本实用新型属于车辆避障技术领域，具体涉及一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置。
背景技术：
近年来，智能防撞汽车及其自动驾驶技术已经引起了学术界、工业界和各国政府的广泛关注并逐步走向应用阶段。当前汽车前视防撞毫米波雷达作为辅助自动驾驶与自动驾驶的主要传感器之一得到了较为广泛的应用。但目前汽车上的毫米波雷达传感器主要是通过手动安装调试，由于毫米波雷达波束宽度较窄(典型为1-2度)，如果装配过程产生的误差和汽车长期运行振动造成安装位置的变化将会引起前视波束指向错误。这将导致雷达在工作时，雷达波束照射的范围与预定的车道信息会发生偏差，检测到的车前方目标数据可能存在很大的误差，这样就可能造成驾驶员和数据处理器的判断出现偏差，从而造成较大的安全隐患。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，以解决上述背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其结构要点在于：包括运动机构、摄像及图像处理单元、雷达信号采集器、信息检测设备和显示与控制单元，摄像及图像处理单元包括摄像机、图像采集模块和被测车前视防撞雷达图像提取模块，摄像机和雷达信号采集器均安装在运动机构上。
作为优选的，运动机构包括水平轨道、水平滑块、水平执行电机、垂直轨道、垂直滑块、垂直执行电机以及双轴电机控制器，水平轨道内设有水平滑块，且水平轨道的一侧安装有用于驱动水平滑块沿着水平轨道左右移动的水平执行电机，水平滑块的上方设有垂直轨道，其中垂直轨道内设有垂直滑块，且垂直轨道的顶端安装有用于驱动垂直滑块沿着垂直轨道上下移动的垂直执行电机，双轴电机控制器分别与水平执行电机和垂直执行电机相连接。
作为优选的，水平轨道的下方安装有数个地脚。
作为优选的，摄像机和雷达信号采集器均安装在垂直滑块的中心线上并左右对称，且摄像机的中心和雷达信号采集器的中心之间的距离为l。
作为优选的，显示与控制单元分别与双轴电机控制器、雷达信号采集器和信息检测设备相连接。
作为优选的，信息检测设备包括天线、信号检测器、放大器、滤波器、a/d转换器、数据管理器、信号处理计算机和显示器，其中天线、信号检测器、放大器、滤波器、a/d转换器和数据管理器集成在雷达信号采集器中，且数据管理器中的数据通过有线电缆或无线模块传输到由信号处理计算机和显示器构建的显示与控制单元。
附图说明
图1为本实用新型运动机构的结构示意图；
图2为本实用新型信息检测设备和显示与控制单元的连接框图；
图3为本实用新型被测车和被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置的位置关系示意图；
图4为本实用新型摄像机视场中心与被测车前视防撞雷达中心的对齐调整示意图；
图5为本实用新型对于正常安装的被测车前视防撞雷达其水平轨道向移动检测信号强度的变化示意图；
图6为本实用新型对于正常安装的被测车前视防撞雷达其垂直轨道向移动检测信号强度的变化示意图；
图7为本实用新型被测车前视防撞雷达在水平方向无偏差示意图；
图8为本实用新型被测车前视防撞雷达在水平方向出现偏差示意图；
图9为本实用新型被测车前视防撞雷达在垂直方向无偏差示意图；
图10为本实用新型被测车前视防撞雷达在垂直方向出现偏差示意图；
图11为本实用新型被测车前视防撞雷达水平安装出现偏差时测量的信号强度随水平位置变化示意图；
图12为本实用新型被测车前视防撞雷达垂直安装出现偏差时测量的信号强度随垂直位置变化示意图；
图13为本实用新型摄像及图像处理单元的处理流程图；
图14为本实用新型摄像机和雷达信号采集器的安装结构示意图；
图中：1-雷达信号采集器，2-显示与控制单元，3-摄像机，4-图像采集模块，5-被测车前视防撞雷达图像提取模块，6-水平轨道，7-水平滑块，8-水平执行电机，9-垂直轨道，10-垂直滑块，11-垂直执行电机，12-双轴电机控制器，13-地脚，14-天线，15-信号检测器，16-放大器，17-滤波器，18-a/d转换器，19-数据管理器，20-信号处理计算机，21-显示器，22-上下中心线，23-被测车，24-被测车前视防撞雷达，25-垂直停车标志线，26-水平停车标志线，27-被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，28-左右中心线。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型提供一种技术方案，一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，包括运动机构、摄像及图像处理单元、雷达信号采集器1、信息检测设备和显示与控制单元2，所述的摄像及图像处理单元包括摄像机3、图像采集模块4和被测车前视防撞雷达图像提取模块5，所述的摄像机3和雷达信号采集器1均安装在运动机构上。
其中，在本实施例中，如图1所示，所述的运动机构包括水平轨道6、水平滑块7、水平执行电机8、垂直轨道9、垂直滑块10、垂直执行电机11以及双轴电机控制器12，所述的水平轨道6内设有水平滑块7，且水平轨道6的一侧安装有用于驱动水平滑块7沿着水平轨道6左右移动的水平执行电机8，所述的水平滑块7的上方设有垂直轨道9，其中垂直轨道9内设有垂直滑块10，且垂直轨道9的顶端安装有用于驱动垂直滑块10沿着垂直轨道9上下移动的垂直执行电机11，所述的双轴电机控制器12分别与水平执行电机8和垂直执行电机11相连接。
其中，在本实施例中，如图1所示，所述的水平轨道6的下方安装有数个地脚13。
其中，在本实施例中，如图14所示，所述的摄像机3和雷达信号采集器1均安装在垂直滑块10的中心线上并左右对称，且摄像机3的中心和雷达信号采集器1的中心之间的距离为l。
其中，在本实施例中，所述的显示与控制单元2分别与双轴电机控制器12、雷达信号采集器3和信息检测设备相连接。
其中，在本实施例中，如图2所示，所述的信息检测设备包括天线14、信号检测器15、放大器16、滤波器17、a/d转换器18、数据管理器19、信号处理计算机20和显示器21，其中天线14、信号检测器15、放大器16、滤波器17、a/d转换器18和数据管理器19集成在雷达信号采集器1中，且数据管理器19中的数据通过有线电缆或无线模块传输到由信号处理计算机20和显示器21构建的显示与控制单元2。
其中，在本实施例中，被测车前视防撞雷达24状态检测与安装标校方法为：
s1：确定被测车23和被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置27的位置关系：
如图3所示，在测试场地，将被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置27的水平轨道6平置在地面，要保证水平轨道6与被测车23的纵轴垂直，为此在水平轨道6前的地面画出被测车停车标志线，被测车停车标志线包括垂直停车标志线25和水平停车标志线26，被测车23的车轮要和垂直停车标志线25重合；
摄像机3与雷达信号采集器1的位置控制采用了具有水平轨道6和垂直轨道9的双轴滑轨来实现的。垂直轨道9安装在水平轨道6上的水平滑块7上，摄像机3与雷达信号采集器1安装在垂直轨道9上的垂直滑块10上，这样可以通过水平执行电机8调整摄像机3和雷达信号采集器1的水平位置，垂直执行电机可以调整摄像机3和雷达信号采集器1的垂直位置，从而实现了对摄像机3和雷达信号采集器1的两维控制。
s2：摄像机视场中心与被测车前视防撞雷达24天线中心的对齐：
当被测车23按照要求停止在被测车停车标志线上后，摄像机3对被测车前视防撞雷达24天线模块进行成像，当被测车前视防撞雷达24隐藏在被测车23前脸内部时，可以事先人为将被测车前视防撞雷达24安装位置在被测车23相应前面用彩色笔框出；
摄像及图像处理单元包括摄像机3、图像采集模块4和被测车前视防撞雷达图像提取模块5。如图13所示，主要处理流程如下：摄像机3通过视频线和信号处理计算机20相连接，图像采集模块4安装于信号处理计算机20中，捕捉被测车前视图像，将摄像机3采集到的图像通过图像采集模块4传送到信号处理计算机20，运行于信号处理计算机20的被测车前视防撞雷达图像提取模块5提取被测车前视防撞雷达24图像，信号处理计算机20计算得到偏置距离，该偏置距离用于双轴电机控制器调整水平执行电机8和垂直执行电机11。
被测车前视防撞雷达24天线中心调整方法的工作原理如下：摄像机3及雷达信号采集器1安装在垂直滑块10上，摄像机3对被测车前视防撞雷达24进行成像，当被测车前视防撞雷达24没有处于摄像机视场中心时，如图4(1)所示，信号处理计算机20图像处理程序计算被测车前视防撞雷达24偏移视场中心的偏移量，并转换为在水平轨道6和垂直轨道9上移动的位移量，通过水平执行电机8控制水平滑块7在水平轨道6上的位置，通过垂直执行电机11控制垂直滑块10在垂直轨道9上的位置，从而使垂直滑块10由图4(1)的位置调整到图4(2)的位置，使被测车前视防撞雷达24处于摄像机视场中心，如图14所示，再向上移动距离l，这样的目的是使雷达信号采集器1的天线中心对准被测车前视防撞雷达24天线的中心。
s3：被测车前视防撞雷达24安装误差的测量：
当雷达信号采集器1天线中心对准被测车前视防撞雷达24天线中心后，雷达信号采集器1接收被测车前视防撞雷达24的发射信号，沿中心点先在水平方向左右对称移动，同步地，雷达信号采集器1可以得到被测车前视防撞雷达24信号的强度变化，并在显示器21上进行显示，当被测车前视防撞雷达24安装正确时，雷达信号采集器1接收到的被测车前视防撞雷达24信号强度随水平轴位移变化的曲线如图5所示，信号检测的峰值位于左右中心线28；水平方向测量完毕后，将雷达信号采集器1返回中心位置，在垂直方向上下对称移动雷达信号采集器1可以得到被测车前视防撞雷达24信号的强度变化，并在显示器21上进行显示，当被测车前视防撞雷达24安装正确时，雷达信号采集器1接收到的被测车前视防撞雷达24信号的强度随垂直轴位移变化的曲线如图6所示，信号检测的峰值位于上下中心线22，且雷达信号采集器1接收到的被测车前视防撞雷达24信号强度随水平轴位移变化的曲线以及雷达信号采集器1接收到的被测车前视防撞雷达24信号的强度随垂直轴位移变化的曲线均符合正态分布；
安装被测车前视防撞雷达24出现偏差：
如图7-8所示，被测车前视防撞雷达24水平方向安装出现偏差时，被测车前视防撞雷达24信号的强度随水平位置变化如图11所示，当水平位置偏移时，信号检测的峰值相对中心发生偏移，假设偏移量为a，偏移角度为θ，被测车前视防撞雷达24与被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置27的距离为r，可以计算：
如图9-10所示，被测车前视防撞雷达24在垂直方向安装出现偏差时，被测车前视防撞雷达24信号的强度随垂直位置变化如图12所示，当垂直位置偏移时，信号检测的峰值相对中心发生偏移，假设偏移量为a，偏移角度为θ，被测车前视防撞雷达24与被测车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置27的距离为r，可以计算：
同理，当在水平和垂直两个方向上都出现偏差时，雷达信号采集器1测量被测车前视防撞雷达24信号的强度将随两个方向位置都发生变化，变化规律也遵守上述规律，此时，可以根据实际需要先进行水平方向调节再进行垂直方向调节，也可以先进行垂直方向调节再进行水平方向调节。
s4：被测车前视防撞雷达24安装位置的校准：
根据步骤s3对被测车前视防撞雷达24的安装误差的测量，可以计算出被测车前视防撞雷达24在水平和垂直两个方向上的偏移角度，并通过该偏移角度重新调整被测车前视防撞雷达24的安装位置，实现通过安装误差的测量来指导对被测车前视防撞雷达24的安装标校。
按照s1、s2、s3、s4的步骤，也可以对运行了一段时间的车辆的被测车前视防撞雷达24的安装状态是否发生变化进行检测及校正。
本实用新型通过将摄像机3在水平和垂直两个方向的移动，实现摄像机视场中心对准被测车前视防撞雷达24天线的中心，放置在摄像机视场中心的雷达信号采集器1采集被测车前视防撞雷达24信号并分析其强度，从而降低由于被测车前视防撞雷达24安装偏差造成的安全风险，解决了手动安装雷达传感器所带来的误差，而且提高了被测车前视防撞雷达24的测量精度。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：包括运动机构、摄像及图像处理单元、雷达信号采集器、信息检测设备和显示与控制单元，所述的摄像及图像处理单元包括摄像机、图像采集模块和被测车前视防撞雷达图像提取模块，所述的摄像机和雷达信号采集器均安装在运动机构上。
2.根据权利要求1所述的一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：所述的运动机构包括水平轨道、水平滑块、水平执行电机、垂直轨道、垂直滑块、垂直执行电机以及双轴电机控制器，所述的水平轨道内设有水平滑块，且水平轨道的一侧安装有用于驱动水平滑块沿着水平轨道左右移动的水平执行电机，所述的水平滑块的上方设有垂直轨道，其中垂直轨道内设有垂直滑块，且垂直轨道的顶端安装有用于驱动垂直滑块沿着垂直轨道上下移动的垂直执行电机，所述的双轴电机控制器分别与水平执行电机和垂直执行电机相连接。
3.根据权利要求2所述的一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：所述的水平轨道的下方安装有数个地脚。
4.根据权利要求1所述的一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：所述的摄像机和雷达信号采集器均安装在垂直滑块的中心线上并左右对称，且摄像机的中心和雷达信号采集器的中心之间的距离为l。
5.根据权利要求1所述的一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：所述的显示与控制单元分别与双轴电机控制器、雷达信号采集器和信息检测设备相连接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车前视防撞雷达状态检测与安装标校装置，其特征在于：所述的信息检测设备包括天线、信号检测器、放大器、滤波器、a/d转换器、数据管理器、信号处理计算机和显示器，其中天线、信号检测器、放大器、滤波器、a/d转换器和数据管理器集成在雷达信号采集器中，且数据管理器中的数据通过有线电缆或无线模块传输到由信号处理计算机和显示器构建的显示与控制单元。
技术总结