本發(fā)明涉及超寬帶測(cè)距，尤其涉及一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，汽車已成為人們生活的重要組成部分，其走進(jìn)千家萬(wàn)戶給人民生活帶來(lái)便利。但隨著汽車數(shù)量的增加，交通事故發(fā)生率也隨之上升，僅依靠駕駛者無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)路面交通狀況的精確感知和緊急避險(xiǎn)，交通事故一旦發(fā)生，將造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，智能駕駛技術(shù)的應(yīng)用可以有效降低交通事故發(fā)生率，保障道路安全。

2、目前，智能駕駛系統(tǒng)常使用毫米波雷達(dá)或激光雷達(dá)完成對(duì)周圍目標(biāo)的測(cè)距。然而，毫米波雷達(dá)分辨率較低，對(duì)小型障礙物、動(dòng)物等小型目標(biāo)的檢測(cè)能力較弱，而且其探測(cè)角度受限，在檢測(cè)車輛側(cè)面等方位時(shí)存在盲區(qū)；激光雷達(dá)成本較高，且對(duì)雨、霧等惡劣天氣較為敏感，影響對(duì)汽車周圍目標(biāo)的檢測(cè)效果。超寬帶測(cè)距技術(shù)不依賴載波信號(hào)進(jìn)行傳播，并且具有寬頻帶和短脈沖的特性，具有高時(shí)間分辨率、強(qiáng)抗干擾能力、分米級(jí)定位精度，因此其可以在復(fù)雜的智能駕駛環(huán)境中提供穩(wěn)定的定位和測(cè)距服務(wù)。此外，超寬帶具有低延遲的數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠?qū)崟r(shí)傳輸和處理環(huán)境數(shù)據(jù)，使智能駕駛系統(tǒng)快速響應(yīng)，增強(qiáng)了智能駕駛的安全性和可靠性。

3、超寬帶測(cè)距技術(shù)常利用到達(dá)時(shí)間法計(jì)算距離，即在已知信號(hào)傳播速度的前提下，記錄信號(hào)從發(fā)送到接收所經(jīng)歷的時(shí)間，從而精確地計(jì)算出發(fā)送方與接收方之間的距離。為了保證發(fā)送方和接收方具有相同的時(shí)間參考，根據(jù)到達(dá)時(shí)間計(jì)算距離要求設(shè)備以相同的頻率運(yùn)行，但由于加工精度的限制，晶振的頻率會(huì)略有不同，影響測(cè)距的精度。目前精度較高的方法是雙向測(cè)距法，該方法不要求設(shè)備以相同的頻率運(yùn)行，精度相較到達(dá)時(shí)間法較高，但該方法總引起測(cè)量誤差，當(dāng)測(cè)量誤差較大時(shí)，智能駕駛系統(tǒng)會(huì)錯(cuò)誤地評(píng)估周邊障礙物的距離和位置，從而導(dǎo)致決策失誤；同時(shí)，測(cè)距的誤差也會(huì)導(dǎo)致路徑規(guī)劃不準(zhǔn)確，使車輛選擇不安全的行駛路線或發(fā)生不必要的剎車。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)超寬帶測(cè)距技術(shù)采用雙向測(cè)距法存在測(cè)量誤差，導(dǎo)致智能駕駛系統(tǒng)會(huì)錯(cuò)誤地評(píng)估周邊障礙物的距離和位置的問(wèn)題，提出一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法，所述方法包括：

2、s1：根據(jù)超寬帶信號(hào)雙向測(cè)距方法原理分析誤差來(lái)源，所述誤差來(lái)源包括時(shí)鐘漂移、硬件延遲和信號(hào)功率；

3、s2：根據(jù)線性插值方法對(duì)時(shí)鐘漂移進(jìn)行校正；

4、s3：構(gòu)建誤差補(bǔ)償模型；

5、s4：根據(jù)誤差補(bǔ)償模型校正硬件延遲和信號(hào)功率帶來(lái)的誤差。

6、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述步驟s1包括：

7、s11：計(jì)算參考站收發(fā)信號(hào)時(shí)間差；

8、s12：根據(jù)收發(fā)信號(hào)時(shí)間差計(jì)算雙向測(cè)距方法中的飛行時(shí)間；

9、s13：根據(jù)飛行時(shí)間計(jì)算信號(hào)發(fā)射和信號(hào)接收設(shè)備之間的距離；

10、s14：根據(jù)雙邊距離測(cè)量的可選擇方法altds-twr計(jì)算存在的時(shí)鐘漂移誤差；

11、s15：根據(jù)時(shí)鐘漂移誤差分析誤差影響因素，誤差影響因素包括功率影響和硬件延遲。

12、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述步驟s14包括：

13、根據(jù)雙邊距離測(cè)量的可選擇方法altds-twr計(jì)算飛行時(shí)間taltds：

14、

15、其中，表示參考站第一次接收和第一次發(fā)射信號(hào)的時(shí)間差，表示標(biāo)簽第一次發(fā)射和第一次接收信號(hào)的時(shí)間差；表示標(biāo)簽第二次接收和第一次發(fā)射信號(hào)的時(shí)間差，表示參考站第二次發(fā)射和第一次接收信號(hào)的時(shí)間差；

16、具有頻率偏移的飛行時(shí)間為：

17、

18、其中，er為參考站標(biāo)簽的時(shí)鐘漂移；

19、altds-twr的時(shí)鐘漂移εaltds為：

20、

21、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述步驟s3的誤差補(bǔ)償模型包括1個(gè)輸入層、2個(gè)隱藏層和1個(gè)輸出層；所述輸入層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一部分，用于接收數(shù)據(jù)并向下一層傳遞，輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量基于輸入數(shù)據(jù)的維度；所述隱藏層用于提取和組合輸入數(shù)據(jù)的特征，生成更高層次的表示；所述隱藏層包括2層全連接層處理高維特征，每一層隱藏層包含64個(gè)神經(jīng)元；所述輸出層負(fù)責(zé)輸出經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)，使用線性函數(shù)作為激活函數(shù)。

22、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述輸入層設(shè)置1個(gè)節(jié)點(diǎn)。

23、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述隱藏層中使用relu函數(shù)作為激活函數(shù)。

24、進(jìn)一步的，還提出一種優(yōu)選方式，所述方法還包括訓(xùn)練誤差補(bǔ)償模型，具體為：

25、通過(guò)dw1000收發(fā)器生成uwb信號(hào)，并根據(jù)功率分配器分配到圓極化貼片天線并發(fā)射，獲取uwb測(cè)距值并將其作為測(cè)量值，全站儀測(cè)距值作為真值；

26、將測(cè)量值和真值輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行訓(xùn)練。

27、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

28、誤差來(lái)源分析單元，用于超寬帶信號(hào)通過(guò)根據(jù)雙向測(cè)距方法分析誤差來(lái)源，所述誤差來(lái)源包括時(shí)鐘漂移、硬件延遲和信號(hào)功率；

29、時(shí)鐘漂移校正單元，用于根據(jù)線性插值方法對(duì)時(shí)鐘漂移進(jìn)行校正；

30、誤差補(bǔ)償模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建誤差補(bǔ)償模型；

31、誤差校正單元，用于根據(jù)誤差補(bǔ)償模型校正硬件延遲和信號(hào)功率帶來(lái)的誤差。

32、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述處理器運(yùn)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所述處理器執(zhí)行根據(jù)上述中任一項(xiàng)所述的一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法。

33、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如上述任一項(xiàng)所述的一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法的步驟。

34、本發(fā)明的有益之處在于：

35、本發(fā)明提出了一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法，該方法首先根據(jù)距離計(jì)算方法的原理分析影響測(cè)距精度的各種誤差來(lái)源。之后，針對(duì)誤差中的時(shí)鐘漂移問(wèn)題采用線性插值校正方法，該方法能夠較好地適應(yīng)時(shí)鐘漂移的線性變化趨勢(shì)，這一步通過(guò)補(bǔ)償時(shí)間基準(zhǔn)之間的微小差異有效降低了由時(shí)鐘不穩(wěn)定性引起的測(cè)距誤差。之后構(gòu)建誤差補(bǔ)償模型校準(zhǔn)硬件延遲和信號(hào)功率變化帶來(lái)的誤差，該模型能夠自動(dòng)從大量實(shí)際數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并識(shí)別出硬件延遲與信號(hào)功率變化對(duì)測(cè)距結(jié)果的非線性影響，通過(guò)不斷優(yōu)化模型參數(shù)和結(jié)構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩種誤差因素的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和補(bǔ)償。最終，通過(guò)將線性插值校正與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化相結(jié)合，不僅顯著提高了超寬帶測(cè)距的精度，還增強(qiáng)了其在復(fù)雜多變環(huán)境中的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

36、本發(fā)明提出的一種用于超寬帶測(cè)距誤差校正方法，系統(tǒng)性地考慮了多種誤差來(lái)源，能夠大幅提高測(cè)距精度，確保智能駕駛系統(tǒng)能更準(zhǔn)確地識(shí)別周邊障礙物。通過(guò)建立誤差補(bǔ)償模型，該方法能夠針對(duì)不同的工作環(huán)境和條件進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，從而提高系統(tǒng)在多種場(chǎng)景下的魯棒性。使用線性插值方法進(jìn)行時(shí)鐘漂移校正是一種相對(duì)簡(jiǎn)單且有效的方法，可以方便地集成到現(xiàn)有的超寬帶測(cè)距系統(tǒng)中，而不需要大規(guī)模的硬件修改。精確的距離和位置評(píng)估對(duì)于自動(dòng)駕駛和輔助駕駛系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要，減少測(cè)量誤差有助于提升車輛的反應(yīng)能力和行駛安全。通過(guò)軟件方法的優(yōu)化與校正，可以減少對(duì)硬件成本的依賴，從而降低智能駕駛系統(tǒng)整體的制造和維護(hù)成本。