RSU安装参数标定方法技术

本发明专利技术涉及测量技术领域，公开了一种RSU安装参数的标定方法，包括：S1：标定设备在车道平面上选择三个标定点，且所述三个标定点不在同一直线上；S2：对于每个标定点，所述标定设备向所述RSU发送微波信号，所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置；S3：RSU根据接收到的标定设备在三个标定点处所发射的微波信号分别计算所述三个标定点各自相对于RSU的方位角(α，β)；S4：根据所述标定点的方位角和所述标定点在车道坐标系的坐标位置计算RSU在车道坐标系中的安装位置R(xR，yR，zR)、俯仰角A2和旋转角A1。本发明专利技术能够准确测量RSU与车道之间的位置关系。

【技术实现步骤摘要】
RSU安装参数标定方法
本专利技术涉及测量
，特别涉及一种RSU安装参数标定方法。
技术介绍
在ETC (Electronic Toll Collect1n，电子不停车收费)系统中，需要精确获取RSU (Road Side Unit，路侧单元)的安装位置和安装角度。现有的标定方法都用米尺测量安装位置，先用铅锤线来寻找RSU在路面上的投影点，再测量投影点偏离车道中心线的位置和RSU的高度等；用水平仪或坡度仪测量RSU的安装角度。这种方法测量出来的安装信息精度不高。用铅锤的方法寻找投影点容易受大风天气影响，而且在遇到斜坡路面的车道时，RSU在路面上的投影点与铅锤线找到的点不是同一点，RSU与车道之间的位置关系就很难准确测量。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题是:如何准确测量RSU与车道之间的位置关系。 ( 二)技术方案 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种RSU安装参数标定方法，包括: S1:标定设备在车道平面上选择三个标定点，且所述三个标定点不在同一直线上; S2:对于每个标定点，所述标定设备向所述RSU发送微波信号，所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置，所述车道坐标系的原点在车道平面上，X轴在车道平面且垂直于车道方向，Y轴沿车道方向与车道平行，Z轴垂直于车道平面向上； S3:RSU根据接收到的标定设备在三个标定点处所发射的微波信号分别计算所述三个标定点各自相对于RSU的方位角(α，β )，方位角α是标定点到RSU坐标系原点R的直线与RSU坐标系X ’轴的夹角，方位角β是标定点到点R的直线与RSU坐标系Z ’轴的夹角，所述RSU坐标系以RSU的天线板上的与天线单元相关的几何中心R为原点，三个坐标轴由RSU的天线阵列确定； S4:根据所述标定点的方位角和所述标定点在车道坐标系的坐标位置计算RSU在车道坐标系中的安装位置R (xE, yE, zE)、俯仰角A2和旋转角Al，Al是车道坐标系X轴与RSU坐标系X '轴夹角，A2是车道坐标系Z轴与RSU坐标系Z '轴的夹角。 其中，所述步骤S2中所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置的方式具体包括: 通过标定设备将所述标定点的坐标位置发送给RSU，或通过上位机输入所述标定点的坐标位置传给RSU，或将所述标定点的坐标位置预先设定到RSU中。 其中，所述步骤S3具体包括: 根据在所述三个标定点处所发射的微波信号，采用DOA算法计算三个标定点各自相对于RSU的三组方位角(α，β )。 其中，所述步骤S4具体包括: Pl为车道平面上任意选取的已知标定点，坐标为Pl (Xpl，ypl，0)，则向量RPl为RPl (xpl— X K，ypl— y κ，一 zE)，根据空间向量夹角公式可得: I RPl I.cos α I = ex /.RPl(I) RPl I.cos β I = ez,.RPl(2) 其中，方位角α I为向量ex,与向量RPl的夹角，方位角β I为向量ez,与向量RPl的夹角，ex ,为RSU坐标系的X '轴在车道坐标系下的单位向量ex, (xx,，yx,，zx, )，ez ,为RSU坐标系的Z ^轴在车道坐标系下的单位向量ez, (xz,，yz,，zz,)； 对于车道平面上的另外两点P2和P3，可得到: I RP2 I.cos α 2 = ex,.RP2(3) IRP2.cos β 2 = ez,.RP2(4) I RP3 I.cos α 3 = ex,.RP3(5) IRP3.cos β 3 = ez,.RP3(6) 在RSU坐标系下，有如下方程: I ex, |=1(7) I ez, |=1(8) ex,.ez, = O(9) 求解上述9 个方程，得到 R(xK，yK，zK)、ex, (xx,，yx,，zx,)和 ez, (xz,，yz,，Zz,); 根据如下公式得到所述俯仰角A2和旋转角Al: Al = arccos (ex.ex,) A2 = arccos (ez.ez,) 其中，?表示向量的点积运算，I I表示向量取模运算，ex为在车道坐标系中X轴的单位向量6!￡(1，0，0)，62为在车道坐标系中2轴的单位向量62(0，0，1)。 其中，所述步骤SI中在车道平面上选择的三个标定点，其中一点位于Y轴上，另外两点位于Y轴两侧，且三点形成等腰三角形。 其中，在所述步骤SI之前还包括在车道平面预选数量多于三个的标定点，每次从预选的标定点中选择三个不在同一条直线上的三个标定点为一组执行步骤SI?S4多次，以得到多组不同的RSU的安装位置R(XK，yK，zK)、俯仰角A2和旋转角Al，对所述多组不同的RSU的安装位置R(xK，yE, zE)、俯仰角A2和旋转角Al分别求平均值得到最终结果。 其中，所述步骤SI中在车道平面上选择九个标定点，九个标定点均匀分布在车道平面上，组成方阵或长方阵。 (三)有益效果 本专利技术的RSU安装参数的标定方法可精确获取RSU与车道路面之的位置关系，包括RSU的安装高度、RSU偏离车道中心线的距离、RSU安装俯仰角和旋转角，且不需要借助水平仪、铅锤线等工具到RSU安装架上去测量，降低工程施工难度，且该方法不受车道路面水平度的影响，可应用于车道为斜坡的路面上，适应性强，测量准确。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例的RSU安装参数标定方法中RSU安装相关参数示意图； 图2中(a)、(b)和(C)分别是三种不同的天线阵列确定的RSU坐标系示意图； 图3是本专利技术实施例的RSU安装参数标定方法中所采用的设备位置示意图； 图4是本专利技术实施例的RSU安装参数标定方法标定原理示意图； 图5是基于图4中原理的三个标定点计算RSU安装参数的示意图； 图6是基于图4中原理的九个标定点计算RSU安装参数的示意图； 图7是RSU的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 如图1所示，车道坐标系XYZ是以车道平面为XY平面、垂直于车道平面向上为Z轴的坐标系，位于车道平面任一点为坐标原点O。RSU坐标系X ' Y' Z '是根据RSU自身的特性建立起来的坐标系，坐标原点为RSU的天线板上与天线单元相关的几何中心R，X '和Z'坐标轴在天线板所在平面上，Y'垂直天线板平面。X'和Z'坐标轴具体根据天线单元的排布决定，例如图2中给出的RSU坐标系确定方式。RSU坐标系原点在车道平面上的投影点为R'。 在工程中需要精确测量RSU的安装高度、RSU偏离车道中心线的距离、RSU安装俯仰角和旋转角。如图1中所示的RSU高度h，RSU偏离车道中心线的距离d，RSU的俯仰角A2和旋转角Al。 根据坐标系的关系可知，h是RSU在车道坐标系中的Z轴坐标，d是RSU在车道坐标系中的X轴坐标，Al是车道坐标系X轴与RSU坐标系X 1轴的夹角，A2是车道坐标系Z轴与RSU坐标系Z丨轴的夹角。 设RSU坐标系原点R在车道坐标系中的坐标为R(xE, yK，zE) ；RSU坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RSU安装参数标定方法，其特征在于，包括：S1：标定设备在车道平面上选择三个标定点，且所述三个标定点不在同一直线上；S2：对于每个标定点，所述标定设备向所述RSU发送微波信号，所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置，所述车道坐标系的原点在车道平面上，X轴在车道平面且垂直于车道方向，Y轴沿车道方向与车道平行，Z轴垂直于车道平面向上；S3：RSU根据接收到的标定设备在三个标定点处所发射的微波信号分别计算所述三个标定点各自相对于RSU的方位角(α，β)，方位角α是标定点到RSU坐标系原点R的直线与RSU坐标系X＇轴的夹角，方位角β是标定点到点R的直线与RSU坐标系Z＇轴的夹角，所述RSU坐标系以RSU的天线板上的与天线单元相关的几何中心R为原点，三个坐标轴由RSU的天线阵列确定；S4：根据所述标定点的方位角和所述标定点在车道坐标系的坐标位置计算RSU在车道坐标系中的安装位置R(xR，yR，zR)、俯仰角A2和旋转角A1，A1是车道坐标系X轴与RSU坐标系X＇轴夹角，A2是车道坐标系Z轴与RSU坐标系Z＇轴的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种RSU安装参数标定方法，其特征在于，包括: 51:标定设备在车道平面上选择三个标定点，且所述三个标定点不在同一直线上； 52:对于每个标定点，所述标定设备向所述RSU发送微波信号，所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置，所述车道坐标系的原点在车道平面上，X轴在车道平面且垂直于车道方向，Y轴沿车道方向与车道平行，Z轴垂直于车道平面向上； 53:RSU根据接收到的标定设备在三个标定点处所发射的微波信号分别计算所述三个标定点各自相对于RSU的方位角(α，β )，方位角α是标定点到RSU坐标系原点R的直线与RSU坐标系X ’轴的夹角，方位角β是标定点到点R的直线与RSU坐标系Z ’轴的夹角，所述RSU坐标系以RSU的天线板上的与天线单元相关的几何中心R为原点，三个坐标轴由RSU的天线阵列确定； 54:根据所述标定点的方位角和所述标定点在车道坐标系的坐标位置计算RSU在车道坐标系中的安装位置R(xK，yK，zE)、俯仰角A2和旋转角Al，Al是车道坐标系X轴与RSU坐标系X'轴夹角，A2是车道坐标系Z轴与RSU坐标系Z '轴的夹角。2.如权利要求1所述的RSU安装参数标定方法，其特征在于，所述步骤S2中所述RSU获取所述标定点对应在车道坐标系中的坐标位置的方式具体包括: 通过标定设备将所述标定点的坐标位置发送给RSU，或通过上位机输入所述标定点的坐标位置传给RSU，或将所述标定点的坐标位置预先设定到RSU中。3.如权利要求1所述的RSU安装参数标定方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括: 根据在所述三个标定点处所发射的微波信号，采用DOA算法计算三个标定点各自相对于RSU的三组方位角(α，β)04.如权利要求1所述的RSU安装参数标定方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括: Pl为车道平面上任意选取的已知标定点，坐标为Pl(xpl，ypl，0)，则向量RPl为RPl (xpl— X K，ypl— y κ，一 zE)，根据空间向量夹角公式可得:RPl I.cos α I = ex,.RPl (I)RPl I.cos β I = ez,.RPl (2) 其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜姚，林志杰，罗汉卿，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11