基于全站仪的雷达标定方法

技术领域

本发明属于雷达标定技术领域，具体涉及一种基于全站仪的雷达标定方法。

背景技术

毫米波雷达是智慧公路的前端感知技术之一，对路口车辆、行人和交通状况进行实时感知，可以为交通管理者和交通参与者提供范围更广的交通环境状态，提升道路交通的效率，减少交通堵塞和交通事故的发生。

现有技术中，采用的标定方法需要封路，且操作繁琐，计算复杂，作业花费时间成本较高，标定精度较低。

因此，继续改善现有技术中的标定过程，提高标定精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于全站仪的雷达标定方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本申请提供一种基于全站仪的雷达标定方法，包括：

获取雷达安装路侧观测点和参考点，并获取观测点的高斯克吕格坐标，以及参考点的高斯克吕格坐标；

将观测点的高斯克吕格坐标和参考点的高斯克吕格坐标输入全站仪进行已知点建站；

使用全站仪测量雷达表面中心点，获取雷达表面中心点的高斯克吕格坐标；

将雷达表面中心点的高斯克吕格坐标转换为WGS-84坐标，得到雷达表面中心点的经纬度。

可选地，使用全站仪多次测量雷达表面中心点，计算平均值，作为雷达表面中心点的高斯克吕格坐标。

可选地，还包括：获取雷达法线正北偏转角；

使用全站仪测量雷达表面的第一测量点和第二测量点，获取第一测量点的高斯克吕格坐标和第二测量点的高斯克吕格坐标；

将第一测量点的高斯克吕格坐标和第二测量点的高斯克吕格坐标转换为WGS-84坐标，得到第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度；

将第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度转换为弧度；

基于第一测量点的经纬度的弧度和第二测量点的经纬度的弧度，得到第一测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径，以及第二测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径；

对第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度进行三角运算，得到由第一测量点和第二测量点组成的向量与地球正北方向的夹角，记为第一夹角；

判断雷达法线的朝向，将第一夹角转换为雷达法线的正北偏转角。

可选地，将第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度转换为弧度的过程包括：

第一测量点的经纬度为(B

将第一测量点的经纬度转换为弧度，即：

其中，B

将第二测量点的经纬度坐标转换为弧度，即：

其中，B

可选地，第一测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径分别为：

其中，D_Ec为第一测量点的经纬度对应的地球半径尺寸，D_Ed为第一测量点的经纬度对应的纬度圈半径，Rj为地球的赤道半径，Rc为地球的极半径；

第二测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径分别为：

其中，E_Ec为第二测量点的经纬度信息对应的地球半径尺寸，E_Ed为第二测量点的经纬度信息对应的纬度圈半径，Rj为地球的赤道半径，Rc为地球的极半径。

可选地，对第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度进行三角运算，得到由第一测量点和第二测量点组成的向量与地球正北方向的夹角的过程包括：

获取第一测量点的经度与第二测量点的经度之间的差值，记为第一差值，获取第一测量点的纬度与第二测量点的纬度之间的差值，记为第二差值，并转换为0°～360°内，即：

其中，d_Lon为第一测量点的经度与第二测量点的经度之间的差值，d_Lat为第一测量点的纬度与第二测量点的纬度之间的差值；

基于第一差值和第二差值，获取第一夹角，即：

其中，dx为获取第一夹角的过程中产生的第一变量，dy为获取第一夹角的过程中产生的第二变量，angle为第一夹角；

假设第一测量点固定于原点，根据第二测量点相对于第一测量点的位置在四个象限两轴的位置确定第一测量点与第二测量点的正北偏转角，即：

可选地，第一测量点与第二测量点之间的垂直距离为第一距离，第一距离与第一差值和/或第二差值呈正比。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基于全站仪的雷达标定方法，通过获取交通参与者的经纬度信息；使用GPS仪器对安装雷达路侧的观测点和参考点进行高斯克吕格坐标的测量，无需封路，使用全站仪进行已知点建站，并测量雷达表面中心点的高斯克吕格坐标，将其直接转换为经纬度；使得雷达标定易于操作，标定精度高，且运算速度快。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于全站仪的雷达标定方法的一种流程图；

图2是本发明实施例提供的观测点、参考点和雷达表面中心点位置关系的一种示意图；

图3是本发明实施例提供的雷达表面的一种示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

请参见图1和图2所示，图1是本发明实施例提供的基于全站仪的雷达标定方法的一种流程图，图2是本发明实施例提供的观测点、参考点和雷达表面中心点位置关系的一种示意图，本申请所提供的一种基于全站仪的雷达标定方法，包括：

S101、获取雷达安装路侧观测点和参考点，并获取观测点的高斯克吕格坐标，以及参考点的高斯克吕格坐标；

S102、将观测点的高斯克吕格坐标和参考点的高斯克吕格坐标输入全站仪进行已知点建站；

S103、使用全站仪测量雷达表面中心点，获取雷达表面中心点的高斯克吕格坐标；

S104、将雷达表面中心点的高斯克吕格坐标转换为WGS-84坐标，得到雷达表面中心点的经纬度。

需要说明的是，高斯克吕格坐标是一种平面直角坐标，是投影坐标系中的一种，简称为高斯坐标系(Gauss coordinate system)，此坐标系可直接与WGS-84坐标互换，相应地，可使用能与WGS-84坐标直接换算的其他投影坐标系。

具体而言，请继续参见图1所示，本实施例中提供的一种基于全站仪的雷达标定方法，标定的目的是为了得到雷达所在位置的经纬度，以获取交通参与者的经纬度信息；使用GPS仪器对安装雷达路侧的观测点和参考点进行高斯克吕格坐标的测量，无需封路，使用全站仪进行已知点建站，并测量雷达表面中心点的高斯克吕格坐标，将其直接转换为经纬度；使得雷达标定易于操作，标定精度高，且运算速度快。

需要说明的是，全站仪是集光、机、电为一体的高技术测量仪器，其中，已知点建站是日常测绘工作中全站仪的常用功能之一，使用全站仪设置测站点与后视点的坐标数据，从而得到观测点的坐标数据；全站仪是通过测量水平角、距离(斜距、平距)、高差等计算出观测点的坐标的，目前全站仪测角精度可达0.5″级，测距精度为亚毫米级，内置程序进行计算，坐标测量精度高，且运算速度快。

需要说明的是，观测点和参考点是雷达安装路侧GPS观测条件较好的点，即没有遮挡，位置处于空旷的空间，根据雷达安装路侧的观测点和参考点的高斯克吕格坐标转换为雷达中心的经纬度坐标，方法操作简单有效，提高了标定工作的效率和安全性；观测点和参考点的高斯克吕格坐标可以由GPS仪器RTK测得。

需要说明的是，图2所示实施例仅示意性示出了参考点和观测点的位置关系，并不代表实际测量过程中的位置关系，其中，A可以为参考点或观测点，B可以为观测点或参考点，本申请在此不作限定，C为雷达表面中心点的位置示意；图2所述实施例中长方形图案为雷达安装的道路。

在本申请的一种可选地实施例中，请参见图3，图3是本发明实施例提供的雷达表面的一种示意图，使用全站仪多次测量雷达表面中心点，计算平均值，作为雷达表面中心点的高斯克吕格坐标。

具体而言，请继续参见图3所示，本实施例中，雷达中心可以选取雷达外壳表面的几何中心，并在雷达表面标记作为提示点，如图3所示，雷达表面中心为C点，由于全站仪测量时存在人为或者仪器误差，可测量多次雷达中心点计算平均坐标值；将雷达表面中心点的高斯克吕格坐标值转换为WGS-84坐标，WGS-84坐标的格式为23.326807373055°N，113.545784232222°E，其中，23.326807373055°N是纬度，113.545784232222°E是经度，N、E分别为北纬和东经。

需要说明的是，图3所示实施例仅示意性示出了雷达表面的形状，其并不代表实际情况。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括：获取雷达法线正北偏转角；

使用全站仪测量雷达表面的第一测量点和第二测量点，获取第一测量点的高斯克吕格坐标和第二测量点的高斯克吕格坐标；

将第一测量点的高斯克吕格坐标和第二测量点的高斯克吕格坐标转换为WGS-84坐标，得到第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度；

将第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度转换为弧度；

基于第一测量点的经纬度的弧度和第二测量点的经纬度的弧度，得到第一测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径，以及第二测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径；

对第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度进行三角运算，得到由第一测量点和第二测量点组成的向量与地球正北方向的夹角，记为第一夹角；

判断雷达法线的朝向，将第一夹角转换为雷达法线的正北偏转角。

具体而言，本实施例提供的获取雷达法线正北偏转角，需要先在雷达表面标记第一测量点D和第二测量点E，其中，第一测量点D和第二测量点E之间的垂直距离越远越好，图3中第一测量点D和第二测量点E并非表示雷达表面端点的绝对位置，例如第一测量点D和第二测量点E也可以位于雷达表面中心点对角线位置；由于全站仪测量时存在人为或者仪器误差，可测量多次雷达中心点计算平均坐标值。将雷达表面两端点的高斯克吕格坐标值转换后的WGS-84坐标，WGS-84坐标的格式为23.34680737°N，113.5457842323°E，其中，23.34680737°N是纬度，113.5457842323°E是经度，N、E分别为北纬和东经。

需要说明的是，图3所示实施例中仅示意性示出了第一观测点D和第二观测点E的一种位置关系，其还包括其他位置关系，本申请在此不作限定，即第一观测点D和第二观测点E的距离越远越好。

在本申请的一种可选地实施例中，将第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度转换为弧度的过程包括：

第一测量点的经纬度坐标为(B

将第一测量点的经纬度坐标转换为弧度，即：

B

L

其中，B

将第二测量点的经纬度坐标转换为弧度，即：

其中，B

在本申请的一种可选地实施例中，第一测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径分别为：

其中，D_Ec为第一测量点的经纬度对应的地球半径尺寸，D_Ed为第一测量点的经纬度对应的纬度圈半径，Rj为地球的赤道半径，Rc为地球的极半径；

第二测量点的经纬度对应的地球半径和纬度圈半径分别为：

其中，E_Ec为第二测量点的经纬度信息对应的地球半径尺寸，E_Ed为第二测量点的经纬度信息对应的纬度圈半径，Rj为地球的赤道半径，Rc为地球的极半径。

在本申请的一种可选地实施例中，所述对第一测量点的经纬度和第二测量点的经纬度进行三角运算，得到由第一测量点和第二测量点组成的向量与地球正北方向的夹角的过程包括：

获取第一测量点的经度与第二测量点的经度之间的差值，记为第一差值，获取第一测量点的纬度与第二测量点的纬度之间的差值，记为第二差值，并转换为0°～360°内，即：

其中，d_Lon为第一测量点的经度与第二测量点的经度之间的差值，d_Lat为第一测量点的纬度与第二测量点的纬度之间的差值；

基于第一差值和第二差值，获取第一夹角，即：

其中，dx为获取第一夹角的过程中产生的第一变量，dy为获取第一夹角的过程中产生的第二变量，angle为第一夹角；

假设第一测量点固定于原点，根据第二测量点相对于第一测量点的位置在四个象限两轴的位置确定第一测量点与第二测量点的正北偏转角，即：

由于雷达表面的第一测量点和第二测量点与正北方向的夹角和雷达法线正北偏转角有90°差值，所以根据雷达法线的朝向，计算雷达法线正北偏转角。

在本申请的一种可选地实施例中，第一测量点与第二测量点之间的垂直距离为第一距离，第一距离与第一差值和/或第二差值呈正比。

具体而言，本实施例中，第一测量点与第二测量点之间的距离越远越好，也可以理解为，第一测量点的经纬度与第二测量点的经纬度之间的差值越大越好，在标定雷达的过程中，能实现更好的标定精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。