[發(fā)明專利]無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011610940.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112729344B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文皓;朱曉蕊;余澤寰;王成虎;李嘉楠;王剛;王建華
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海市嶺南大數(shù)據(jù)研究院;珠海和信大數(shù)據(jù)科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/40;G06F17/16
• 代理公司: 廣州艾維專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44739
• 代理人: 何燦

1.一種無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，包括傳感器組，所述傳感器組包括至少兩個(gè)傳感器，其特征在于，所述傳感器外參標(biāo)定方法包括以下步驟：

1）測算位姿信息：根據(jù)測量或計(jì)算每個(gè)所述傳感器單獨(dú)的運(yùn)動軌跡，得出每個(gè)所述傳感器兩時(shí)刻間的位姿信息，包括每個(gè)所述傳感器兩時(shí)刻間的旋轉(zhuǎn)信息和平移信息；

2）構(gòu)造優(yōu)化問題：利用手眼標(biāo)定方程殘差求和，構(gòu)造兩個(gè)所述傳感器的全局優(yōu)化函數(shù)，并求該全局優(yōu)化函數(shù)的最小值，其中是指在m時(shí)刻到m+1時(shí)刻之間傳感器i的旋轉(zhuǎn)信息，是指傳感器i和傳感器j之間的旋轉(zhuǎn)外參，N是指在一段時(shí)間內(nèi)每個(gè)所述傳感器得到的所述旋轉(zhuǎn)信息的數(shù)量，n是指所述傳感器組包括的傳感器總個(gè)數(shù)；

3）標(biāo)定旋轉(zhuǎn)外參：按照標(biāo)準(zhǔn)的手眼標(biāo)定方程計(jì)算相鄰兩個(gè)所述傳感器之間的旋轉(zhuǎn)參數(shù)初值，在得到所述旋轉(zhuǎn)參數(shù)初值后，使用優(yōu)化方式求解，得到所述旋轉(zhuǎn)參數(shù)的最優(yōu)解，進(jìn)而完成旋轉(zhuǎn)外參標(biāo)定；

4）標(biāo)定平移外參：根據(jù)手眼標(biāo)定方程，融合所有時(shí)刻、所有所述傳感器的殘差信息，構(gòu)造優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，帶入所求得的所述旋轉(zhuǎn)參數(shù)，使用最小二乘問題的數(shù)值解法，得到最優(yōu)的平移參數(shù)，最后完成平移外參標(biāo)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，將待優(yōu)化的所有所述旋轉(zhuǎn)參數(shù)表示為[S₁… S_n-1]^T，帶入到上述步驟2）中以將全局優(yōu)化函數(shù)改寫為：

。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，上述步驟3）中計(jì)算相鄰兩個(gè)所述傳感器之間的旋轉(zhuǎn)參數(shù)初值按如下公式計(jì)算：。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，通過以下步驟可算出的值，具體步驟如下：

將所有的旋轉(zhuǎn)測量值融合進(jìn)一個(gè)大矩陣中：

其中為矩陣的Kron積

對矩陣進(jìn)行奇異值分解：

設(shè)為矩陣第行第列的元素，按如下方法構(gòu)造：

對矩陣進(jìn)行奇異值分解：

按如下方法得到：

。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，上述步驟3）中在求解所述旋轉(zhuǎn)參數(shù)[S₁… S_n-1]^T的最優(yōu)解時(shí)，所采用的優(yōu)化方式為高斯-牛頓法或列文伯格-馬夸爾特法進(jìn)行迭代求解。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，所述傳感器組中包含通過里程計(jì)算得到所述平移信息的第一傳感器，以及需要借助尺度參數(shù)與通過里程計(jì)算得到的平移變化幅度結(jié)合而得到所述平移信息的第二傳感器，其中所述尺度參數(shù)通過上述步驟4）構(gòu)造的所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以求得最優(yōu)的尺度參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無需參照物的傳感器外參標(biāo)定方法，其特征在于，所述傳感器組包括至少一個(gè)相機(jī)、至少一個(gè)雷達(dá)和至少一個(gè)慣性導(dǎo)航模塊，其中所述雷達(dá)和所述慣性導(dǎo)航模塊屬于所述第一傳感器，所述相機(jī)屬于所述第二傳感器。