[發明專利]一種基于IMU預積分的自動駕駛系統激光雷達在線標定方法

有效

• 申請號: 202010026386.9
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111257853B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 秦曉輝;王曉偉;邊有鋼;徐彪;謝國濤;胡滿江;楊澤宇;胡展溢;周華健;鐘志華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種基于IMU預積分的自動駕駛系統激光雷達在線標定方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，采集并預處理傳感器數據，所涉及的傳感器包括激光雷達和IMU，將傳感器數據轉換為算法常用格式；

步驟2，進行預積分與狀態軌跡計算，即對IMU數據流進行滑動窗口預積分，并求取車輛狀態軌跡；

步驟3，將激光點云數據和車輛狀態軌跡分別轉為深度圖，然后將二者融合為混合深度圖；

步驟4，緩存歷史混合深度圖，將若干幀混合深度圖融合為大深度圖，輸入給深度卷積神經網絡，通過深度卷積神經網絡計算出激光雷達外參誤差；所述步驟1中的IMU設備包括加速度計和角速度計兩部分，二者分別測量車輛的三軸加速度和三軸角速度后輸出；所述步驟2中的預積分的計算方式為：以激光雷達數據到來的時刻k為邊界，將k到k+1時刻的IMU數據預先積分并存儲起來，具體公式如下：

式中，表示t時刻由IMU測量得到的三軸加速度向量，表示由IMU測量的四元數形式三軸角速度向量，表示從t_k時刻到t時刻范圍內車輛的空間角度變化，Δv_k，k+1為車輛速度的預積分值，Δp_k，k+1為車輛位置的預積分值，Δq_k，k+1為車輛角度的預積分值；所述步驟2中的車輛狀態軌跡由以下步驟計算得出：步驟21，取k時刻的車輛位姿增廣為下式所示：

于是整個數據流中的車輛狀態軌跡可由如下變量表示，其中N表示激光雷達數據的總幀數：

步驟22，使用列文伯格-馬夸爾特方法從IMU數據流中優化得到最優的車輛狀態軌跡，其中定義的代價函數如下：

其中：

注意，上式中，g為重力向量，Δt＝t_k-t_k-1。

2.根據權利要求1所述的基于IMU預積分的自動駕駛系統激光雷達在線標定方法，其特征在于：所述步驟3中將激光點云數據和車輛狀態軌跡分別轉為深度圖，然后將二者融合為混合深度圖的具體步驟如下：

步驟31，將激光點云轉換為深度圖，以便與卷積神經網絡結合；

步驟32，將車輛位姿數據轉換為深度圖，以便與激光點云數據和卷積神經網絡結合；

步驟33，將激光深度圖與車輛位姿深度圖結合為分層深度圖，即混合深度圖，以便卷積神經網絡處理；

步驟34，將多幀混合深度圖拼接為一幅大深度圖，以便融合歷史信息，獲得對激光雷達外參的準確估計。