激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法，其创新之处在于将激光雷达和陀螺仪安装在车辆上，保证车辆在运动过程中，传感器之间不会再发生相对运动；然后将车辆停入标定平台并进行限位，通过标定平台下方的四个可伸缩缸体和中心旋转缸体带动车辆在标定平台上旋转，从而被动地实现了在三维空间上6个自由度上的运动，保证了现有标定方法的正常应用。本发明专利技术能够对自动驾驶车辆上的激光雷达和陀螺仪快速、方便地进行标定，克服了现有技术中缺少了三个自由度的数据之后引起的缺陷。之后引起的缺陷。之后引起的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法


[0001]本专利技术涉及一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法，属于数据标定


技术介绍

[0002]目前自动驾驶车辆普遍配备着多种传感器用于感知、高精度建图及定位等，其中激光雷达和陀螺仪（IMU）均是常用的传感器。在当前所使用的激光实时定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）技术上，陀螺仪被广泛应用于轨迹预积分、激光里程计等模块，从而可以帮助激光雷达准确获取当前车辆的运动状态，得到精确的雷达点云，所以激光雷达和陀螺仪两者之间的空间转换关系对SLAM结果有着重要的影响。以高精度建图为例，实时定位与建图并不依赖于外部测量给出的信息确定自身的位置，而是依赖于自身传感器去确定自身位置的增量，从而确定本体在环境地图中的位置，同时根据位置和当前位置的传感器数据建立环境点云地图。
[0003]由于激光雷达和陀螺仪的特性差异较大，无法利用算法层面直接转换二者的数据格式。目前行业内通用的方法多为分别求解二者前后帧之间的运动关系，进而利用矩阵变换得出二者相对位置关系，其转换的数学表达式如下：，式中，和分别表示激光雷达和陀螺仪自身在第i时刻到第i+1时刻的转换关系（包含平移和旋转），表示激光雷达到陀螺仪之间的转换关系，即激光雷达到陀螺仪标定所需要求解的转换式。在三维空间中，矩阵包含六个自由度：x, y, z, roll, pitch, yaw，前三个自由度对应平移转换，即三个笛卡尔坐标轴的欧式距离，后三个自由度分别对应绕三个轴的欧拉角。所以，求解的关键就在于找到连续运动中，两种传感器相对自身的连续运动状态。
[0004]但是在当前的自动驾驶框架中，通常认为车辆行驶在近似平坦的路面上，因此汽车会被简化为二维模型，即缺少高度上的位移以及绕着x轴和y轴的旋转，从而丧失三个自由度（z, roll以及pitch）。在缺少了这三个自由度的数据之后，现有的激光雷达和陀螺仪的标定方法不再适用，申请人目前尚未发现适合于自动驾驶车辆的成熟六自由度的激光雷达和陀螺仪联合标定方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种对自动驾驶车辆上的激光雷达和陀螺仪可以快速、方便地进行标定的辅助装置以及应用该装置的标定方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案之一是：一种激光雷达和陀螺仪
标定辅助装置，包括用于停放自动驾驶车辆的标定平台，所述标定平台上设有用于对所述自动驾驶车辆的车轮进行限位的限位器，所述标定平台的下方设有一个中心旋转缸体以及设置在中心旋转缸体周围的四个可伸缩缸体，所述可伸缩缸体、中心旋转缸体均与标定平台可拆式固接。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案之二是：一种应用上述技术方案之一所述的标定辅助装置的激光雷达和陀螺仪标定方法，包括以下步骤：步骤一、将激光雷达和陀螺仪安装在自动驾驶车辆上后，将自动驾驶车辆驶入标定平台上，并通过限位器将自动驾驶车辆与标定装置固定在一起；步骤二、将四个可伸缩缸体与标定平台连接，将标定平台提升至预设高度，保持中心旋转缸体与标定平台分离；控制四个可伸缩缸体按预设轨迹运动，带动标定平台绕着roll方向和pitch方向进行旋转，所述激光雷达和陀螺仪分别记录各自的测量数据；步骤三、将标定平台保持水平，然后使标定平台下降，并保持中心处旋转缸体与标定平台固接，此时将四个可伸缩缸体与标定平台分离，按照raw角度带动标定平台旋转至少一周，所述激光雷达和陀螺仪分别记录各自的测量数据；步骤四、根据步骤二和步骤三得到的测量数据对激光雷达和陀螺仪进行标定。
[0008]本专利技术在使用时，通过标定平台的旋转或转动，带动自动驾驶车辆被动地实现六个自由度的运动，使得安装在自动驾驶车辆上的激光雷达和陀螺仪能够提供x, y, z, roll, pitch, yaw共六个运动方向的测量数据，克服了现有技术中自动驾驶车辆在正常行驶过程中，因为会丧失三个自由度（z, roll以及pitch）的运动，导致激光雷达和陀螺仪采集的测量数据不能完成两者标定的缺陷。本专利技术可进行自动标定，大大提高标定效率和消除人为因素干扰，实现传感器的自动化高精度标定，满足大规模部署或量产要求。
[0009]本专利技术的创新点在于激光雷达和陀螺仪如何获取有效的测量数据集，而在激光雷达和陀螺仪采集了x, y, z, roll, pitch, yaw共六个运动方向的测量数据后，实现激光雷达和陀螺仪的方法为现有技术，可参考相关文献，不再赘述。
[0010]需要说明的是，本专利技术的专利技术人也曾尝试将激光雷达和陀螺仪安装在一个定位工装上，然后手动旋转、移动该定位工装，使得激光雷达和陀螺仪能够采集六个运动方向的测量数据，从而完成标定工作，然后再将将两个传感器连同定位工装统一安装在自动驾驶车辆上，但是，这种方法具有很大的局限性，限制了激光雷达和陀螺仪的安装位置。而本专利技术并不限制激光雷达和陀螺仪在自动驾驶车辆的相对位置，只要将激光雷达和陀螺仪安装在自动驾驶车辆上，保证激光雷达和陀螺仪之间的相对关系不变即可，因此扩大了激光雷达和陀螺仪的安装适用范围。
附图说明
[0011]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0012]图1是本专利技术实施例一中标定装置的主视图。
[0013]图2是本专利技术实施例一中标定装置的俯视图。
[0014]图3是本专利技术实施例二中标定平台pitch方向旋转的原理示意图。
[0015]图4是本专利技术实施例二中标定平台raw方向旋转的原理示意图。
[0016]附图标记：1、标定平台；2、限位器；3、指定区域；4、可伸缩缸体；5、中心旋转缸体；
6、第一吸盘；7、激光雷达；8、陀螺仪；9、第二吸盘；10、自动驾驶车辆。
具体实施方式
[0017]实施例一本实施例涉及一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，如图1和图2所示，包括用于停放自动驾驶车辆10的标定平台1，所述标定平台1上设有用于对所述自动驾驶车辆10的车轮进行限位的限位器2，所述标定平台1的下方设有一个中心旋转缸体5以及设置在中心旋转缸体5周围的四个可伸缩缸体4，所述可伸缩缸体4、中心旋转缸体5均与标定平台1可拆式固接；其中，可伸缩缸体4可以采用液压缸，其活塞杆与标定平台1连接，中心旋转缸体5可采用电机或马达驱动的旋转体，其旋转轴与标定平台1连接。
[0018]优选的，所述标定平台1为长方形，中心旋转缸体5位于标定平台1的中心，四个可伸缩缸体4与标定平台1的四个角落一一对应，即标定平台1的每个角落下方设有一个可伸缩缸体4。四个可伸缩缸体4，起到支撑标定平台1并使其产生roll和pitch旋转的作用，中心旋转缸体用于生成yaw方向上的旋转。
[0019]优选的，如图2所示，所述中心旋转缸体5上设有第一吸盘6，通过第一吸盘6与标定平台1可拆式固接；所述可伸缩缸体4上设有第二吸盘9，通过第二吸盘9与标定平台1可拆式固接。第一吸盘6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，其特征在于：包括用于停放自动驾驶车辆的标定平台，所述标定平台上设有用于对所述自动驾驶车辆的车轮进行限位的限位器，所述标定平台的下方设有一个中心旋转缸体以及设置在中心旋转缸体周围的四个可伸缩缸体，所述可伸缩缸体、中心旋转缸体均与标定平台可拆式固接。2.根据权利要求1所述的激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，其特征在于：所述中心旋转缸体上设有第一吸盘，通过第一吸盘与标定平台可拆式固接；所述可伸缩缸体上设有第二吸盘，通过第二吸盘与标定平台可拆式固接。3.根据权利要求1所述的激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，其特征在于：所述标定平台上预留限位螺栓卡槽，所述限位器通过螺纹连接的方式固定在限位螺栓卡槽上。4.根据权利要求1所述的激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，其特征在于：所述标定平台为长方形，所述中心旋转缸体位于标定平台的中心，四个可伸缩缸体与标定平台的四个角落一一对应。5.一种应用权利要求1
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4之任一项所述的标定辅助装置的激光雷达和陀螺仪标定方法，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：奥特酷智能科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：