[發(fā)明專利]一種基于全站儀的激光雷達(dá)外部參數(shù)標(biāo)定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010803513.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112068108A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁誠;呂品;雍成優(yōu);賴際舟;季博文;方瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G06F17/11;G06F17/15
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 丁艷俠

本發(fā)明公開了一種基于全站儀的激光雷達(dá)外部參數(shù)標(biāo)定方法。本發(fā)明包括以下步驟：（1）全站儀掃描車體，確定車體坐標(biāo)系與全站儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；（2）全站儀掃描參考物，確定參考物在全站儀坐標(biāo)系下的表達(dá)式，進(jìn)一步求解參考物在車體坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式；（3）使用全站儀掃描激光雷達(dá)中心點在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，并根據(jù)步驟1的結(jié)果，轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系中；（4）激光雷達(dá)掃描參考物，確定參考物在激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式；（5）根據(jù)參考物在車體坐標(biāo)系、激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式，求解車體坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明可以在全站儀的輔助下，實現(xiàn)激光雷達(dá)坐標(biāo)系與車體坐標(biāo)系的統(tǒng)一。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于全站儀的激光雷達(dá)外部參數(shù)標(biāo)定方法，屬于機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二維激光雷達(dá)不依賴于外界光照條件，是一種主動式探測傳感器，且具備高精度的測距信息，是移動機(jī)器人常用的導(dǎo)航傳感器。全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，它通過提前完成設(shè)置好的基站，完成坐標(biāo)系的建立，通過測量棱鏡在坐標(biāo)系的坐標(biāo)和角度，求解出其坐標(biāo)。

在實際的安裝過程中激光雷達(dá)坐標(biāo)系和車體坐標(biāo)系下并不重合，因此才需要采取合適的方式將激光雷達(dá)坐標(biāo)系與車體坐標(biāo)系統(tǒng)一。

目前，研究比較多的是激光雷達(dá)與相機(jī)以及相機(jī)與載體的聯(lián)合標(biāo)定，而使用全站儀作為輔助對激光雷達(dá)與車體進(jìn)行標(biāo)定則鮮有人涉及到。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于全站儀的激光雷達(dá)外部參數(shù)標(biāo)定方法，以解決安裝過程中激光雷達(dá)坐標(biāo)系與車體坐標(biāo)系的不統(tǒng)一的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于全站儀的激光雷達(dá)外部參數(shù)標(biāo)定方法，包括如下步驟：

步驟1，全站儀掃描車體，利用車體中心在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及輔助測量點首先計算車體在全站儀系下的航向確定車體坐標(biāo)系與全站儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系[x^c y^c]；

步驟2，全站儀掃描具有平面結(jié)構(gòu)的參考物，獲得點云數(shù)據(jù)S_w(k)，通過最小二乘進(jìn)行平面擬合，確定參考物在全站儀坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式L_W，進(jìn)一步求解參考物在車體坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式

步驟3，使用全站儀掃描激光雷達(dá)中心點在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)并根據(jù)步驟1的結(jié)果，將其轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系中

步驟4，激光雷達(dá)掃具有平面結(jié)構(gòu)的描參考物，獲得點云S_m(k)，將其從極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系后，通過最小二乘法擬合，確定參考物在激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式

步驟5，根據(jù)參考物在車體坐標(biāo)系、激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的方程表達(dá)式，求解車體坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換角度θ'以及平移向量

進(jìn)一步地，所述步驟1的具體過程如下：

使用全站儀測量車體中心，得到車體中心在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)設(shè)車體中心點為車體坐標(biāo)系原點，車體右方、前方、上方分別設(shè)為x軸、y軸、z軸，使用全站儀掃描車體與x軸平行的一條直線上距離較遠(yuǎn)的兩點在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)所以AGV小車在全站儀系下的航向為

由此可以得到車體坐標(biāo)系和全站儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

進(jìn)一步地，所述步驟2的具體過程如下：

選取具有平面結(jié)構(gòu)的物體為參考物(如墻、紙板等)。

步驟:2.1使用全站儀掃描參考物，將全站儀掃描出的點投影到水平面上。