[發明專利]一種多傳感器聯合標定裝置及方法

有效

• 申請號: 202010881818.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111735479B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 羅哉;江文松;朱志遠;趙洪楠;陳藝文;黃杰伊
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/497;G06T7/80
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明提供了一種多傳感器聯合標定裝置及方法，涉及一種多傳感器標定技術。它解決了現有技術中多傳感器聯合標定的問題。本多傳感器聯合標定裝置及方法，包括機械臂，所述機械臂上設置傳感器融合框架，傳感器融合框架上設置有激光雷達、單目相機，以及用以處理數據的計算機，還包括激光雷達?相機四標定板聯合標定靶，所述激光雷達?相機四標定板聯合標定靶包括1號標定板、2號標定板、3號標定板、4號標定板；1號標定板、2號標定板、3號標定板的中心位置由圓點標注，用于提供外參標定用的特征點。本發明實例搭建輕便的多傳感器融合框架，方便于標定與二次開發；本發明實例使用機械臂輔助標定的方法，可實現智能化標定以及批量標定。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，特別是一種多傳感器標定技術。

背景技術

即時定位與地圖構建(Simultaneous Localization and Mapping，簡稱SLAM)技術為無人駕駛提供環境感知信息，傳統的SLAM技術分為激光SLAM和視覺SLAM；激光雷達具有測距精度高、不受光線影響等優勢，相機具有成本低、圖像信息豐富等優勢；但是單傳感器SLAM存在很大的局限性，例如，激光雷達更新頻率慢，存在運動畸變，而且無法在下雨、下雪等惡劣環境下提供精確的測量值；相機無法獲得準確的三維信息，而且受環境光限制比較大。

慣性導航系統作為位姿估算輔助工具，可提供準確的角速度和角速度。因此，融合激光雷達、視覺傳感器、慣性導航系統等多傳感器數據，能夠提高SLAM環境感知能力。

SLAM系統中傳感器的標定分為內參標定和外參標定。傳感器的內參標定主要指相機內參矩陣的計算和慣性導航系統誤差系數的計算，確保傳感器測量數據準確無誤。傳感器之間的外參標定，是準確進行多傳感器信息融合的先決條件；傳感器之間的外參標定，即確定各傳感器坐標系之間的位姿轉換關系。

傳統的外參標定方法，以車體坐標系為基準，尋求激光雷達坐標系、相機坐標系、慣性導航系統坐標系到車體坐標系的位姿轉換關系。但是傳統外參標定，將所有的傳感器固定在了車體內，車體受運動維度的限制，標定過程繁瑣，且難以實現偏航角和翻滾角的準確標定。

激光雷達具有很高的測距精度，對標定參照物沒有特別的要求，但是相機基于二維圖像特征，需要特定的標定參照物才能標定。目前已有的激光雷達與相機的外參標定方法有：基于單一棋盤格標定板的標定法、基于“L”形標定板的標定法、基于3D棋盤靶標的標定法，這些方法大同小異，都是通過匹配激光3D特征點與相機2D特征點，進行外參矩陣的求解。

激光雷達與慣性導航系統的標定需要在運動條件下進行，慣性導航系統可提供精準的加速度測量值和角速度測量值。傳統的標定方法為手眼標定法，但是其標定精度難以得到保障；百度的Apollo標定工具，控制車輛繞“8”字進行運動，實現傳感器的數據采集與外參標定。

多傳感器聯合標定是目前無人駕駛領域最為火熱的話題之一，現有的標定技術自動化程度低，且存在操作煩瑣、準確度較低等缺點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種多傳感器聯合標定裝置及方法，本多傳感器聯合標定裝置及方法操作簡單、準確度高。