激光雷达和组合导航系统的联合标定方法、装置及控制器制造方法及图纸

本申请提供一种激光雷达和组合导航系统的联合标定方法、装置及控制器，该方法包括：启动自动驾驶车辆上搭载的激光雷达和组合导航系统；接收模式选择指令，根据模式选择指令进入标定模式，根据标定模式获取标定路径；启动自动驾驶车辆的自动驾驶开关；在自动驾驶过程中实时采集激光雷达数据和组合导航系统数据，并对数据进行时间戳对齐并进行保存；当自动驾驶车辆走完标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的激光雷达数据和组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据；根据激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据得到外参矩阵，完成联合标定。通过全自动的数据采集、解析和标定，排除了人工干扰因素，可信度和控制精度高。制精度高。制精度高。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达和组合导航系统的联合标定方法、装置及控制器


[0001]本申请涉及自动驾驶
，尤其涉及一种激光雷达和组合导航系统的联合标定方法、装置及控制器。

技术介绍

[0002]激光雷达(Lidar)传感器和组合导航结合是无人驾驶领域中一种常用的多传感器融合方案。激光雷达是无人驾驶车辆使用频率最高的传感器，组合导航是RTK(实时动态测量技术，Real Time Kinematic)和IMU(惯性测量单元，Inertial Measurement Unit)的结合，它能为无人驾驶车辆提供高精度的定位信息、加速度信息及角速度信息。
[0003]激光雷达和组合导航通常安装在无人驾驶车辆的不同位置，在进行激光雷达和组合导航的数据融合之前，首先需要对这两种传感器进行外参标定，得到两种传感器之间的空间坐标关系，把激光雷达数据和组合导航数据统一到同一坐标系下。
[0004]目前，现有技术中的标定工作中的大部分步骤都需要手动操作，人工干扰因素大，对结果精度影响大。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种激光雷达和组合导航系统的联合标定方法、装置及控制器，用以解决现有技术中标定工作需要手动操作，人工干扰因素大，对结果精度影响大的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种激光雷达和组合导航系统的联合标定方法，包括：
[0007]启动自动驾驶车辆上搭载的激光雷达和组合导航系统；
[0008]接收模式选择指令，根据所述模式选择指令进入标定模式，根据所述标定模式获取标定路径；/>[0009]启动所述自动驾驶车辆的自动驾驶开关，以使所述自动驾驶车辆进入所述标定模式并沿着所述标定路径进行自动驾驶；
[0010]在自动驾驶过程中实时采集所述激光雷达的激光雷达数据和组合导航系统的组合导航系统数据，并对所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据进行时间戳对齐并进行保存；
[0011]当所述自动驾驶车辆走完所述标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据；
[0012]根据所述激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据得到外参矩阵，完成联合标定。
[0013]在一种可能的设计中，所述接收模式选择指令，根据所述模式选择指令进入标定模式，根据所述标定模式获取标定路径，包括：接收模式选择指令，判断所述模式选择指令是否指向标定模式，若是，则进入标定模式；判断所述模式选择指令是否指向已有的标定路径，若是，则根据所述标定模式获取所述标定路径。
[0014]在一种可能的设计中，所述对所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据进行时间戳对齐并进行保存，包括：根据所述组合导航系统数据判断自动驾驶车辆的行驶路径是
否匹配标定路径；若是，则将所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据分别进行同步缓存；从同步缓存的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据中获取所述激光雷达数据的当前数据帧的第一时间戳以及所述组合导航系统数据的当前数据帧的第二时间戳，计算所述第一时间戳和所述第二时间戳的第一差值；从同步缓存的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据中，获取所述激光雷达数据的第二数据帧的第三时间戳以及所述组合导航系统数据的第二数据帧的第四时间戳，计算所述第三时间戳和所述第四时间戳的第二差值；判断所述第二差值是否小于第一差值，若是，则删除当前数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据，保留第二数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据；判断第二差值是否小于规定阈值，若是，则将第二数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据保存为时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据。
[0015]在一种可能的设计中，所述当所述自动驾驶车辆走完所述标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据，包括：判断所述标定路径是否已驾驶完毕，若是，则将所述激光雷达数据放入点云文件格式生成队列中，生成激光雷达点云数据；将所述组合导航系统数据读取到数值计算库提供的四元数变量中，通过所述数值计算库中的函数工具将所述组合导航系统数据转换为齐次变换矩阵数据。
[0016]在一种可能的设计中，所述根据所述激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据得到外参矩阵，完成联合标定，包括：匹配所述激光雷达点云数据和所述齐次变换矩阵数据的时间戳，得到所述激光雷达的位姿信息；从所述位姿信息中选取关键帧数据，根据所述关键帧数据计算点云曲率，以提取特征点数据；将所述特征点数据和所述齐次变换矩阵数据放入体素网格中，以构造局部地图；采用奇异值分解算法计算所述局部地图中的体素中心点与周围点的差值矩阵，分解所述差值矩阵，得到特征向量；对所述特征向量进行优化求解，得到外参矩阵，完成联合标定。
[0017]在一种可能的设计中，所述从所述位姿信息中选取关键帧数据，根据所述关键帧数据计算点云曲率，以提取特征点数据，包括：采用滑动窗口机制从所述位姿信息中选取关键帧数据；根据所述关键帧数据计算点云曲率，从计算结果中提取特征角点和面点、特征平面和特征边线作为特征点数据。
[0018]第二方面，本申请提供一种激光雷达和组合导航系统的联合标定装置，包括：
[0019]第一启动模块，用于启动自动驾驶车辆上搭载的激光雷达和组合导航系统；
[0020]获取模块，用于接收模式选择指令，根据所述模式选择指令进入标定模式，根据所述标定模式获取标定路径；
[0021]第二启动模块，用于启动所述自动驾驶车辆的自动驾驶开关，以使所述自动驾驶车辆进入所述标定模式并沿着所述标定路径进行自动驾驶；
[0022]对齐模块，用于在自动驾驶过程中实时采集所述激光雷达的激光雷达数据和组合导航系统的组合导航系统数据，并对所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据进行时间戳对齐并进行保存；
[0023]生成模块，用于当所述自动驾驶车辆走完所述标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据；
[0024]联合标定模块，用于根据所述激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据得到外参矩阵，完成联合标定。
[0025]在一种可能的设计中，所述获取模块，具体用于：接收模式选择指令，判断所述模式选择指令是否指向标定模式，若是，则进入标定模式；判断所述模式选择指令是否指向已有的标定路径，若是，则根据所述标定模式获取所述标定路径。
[0026]第三方面，本申请提供一种车辆控制器，包括：至少一个处理器和存储器；
[0027]所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行第一方面及第一方面任一种可能的设计中的激光雷达和组合导航系统的联合标定方法。
[0028]第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序/指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如第一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达和组合导航系统的联合标定方法，其特征在于，包括：启动自动驾驶车辆上搭载的激光雷达和组合导航系统；接收模式选择指令，根据所述模式选择指令进入标定模式，根据所述标定模式获取标定路径；启动所述自动驾驶车辆的自动驾驶开关，以使所述自动驾驶车辆进入所述标定模式并沿着所述标定路径进行自动驾驶；在自动驾驶过程中实时采集所述激光雷达的激光雷达数据和组合导航系统的组合导航系统数据，并对所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据进行时间戳对齐并进行保存；当所述自动驾驶车辆走完所述标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据；根据所述激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据得到外参矩阵，完成联合标定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收模式选择指令，根据所述模式选择指令进入标定模式，根据所述标定模式获取标定路径，包括：接收模式选择指令，判断所述模式选择指令是否指向标定模式，若是，则进入标定模式；判断所述模式选择指令是否指向已有的标定路径，若是，则根据所述标定模式获取所述标定路径。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据进行时间戳对齐并进行保存，包括：根据所述组合导航系统数据判断自动驾驶车辆的行驶路径是否匹配标定路径；若是，则将所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据分别进行同步缓存；从同步缓存的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据中获取所述激光雷达数据的当前数据帧的第一时间戳以及所述组合导航系统数据的当前数据帧的第二时间戳，计算所述第一时间戳和所述第二时间戳的第一差值；从同步缓存的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据中，获取所述激光雷达数据的第二数据帧的第三时间戳以及所述组合导航系统数据的第二数据帧的第四时间戳，计算所述第三时间戳和所述第四时间戳的第二差值；判断所述第二差值是否小于第一差值，若是，则删除当前数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据，保留第二数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据；判断第二差值是否小于规定阈值，若是，则将第二数据帧的激光雷达数据和组合导航系统数据保存为时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述自动驾驶车辆走完所述标定路径时，分别解析保存的时间戳对齐后的所述激光雷达数据和所述组合导航系统数据，生成激光雷达点云数据和齐次变换矩阵数据，包括：判断所述标定路径是否已驾驶完毕，若是，则将所述激光雷达数据放入点云文件格式生成队列中，生成激光雷达点云数据；将所述组合导航系统数据读取到数值计算库提供的四元数变量中，通过所述数值计算库中的函数工具将所述组合导航系统数...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾雯，孙国治，潘永康，齐雷，史伟丽，
申请(专利权)人：潍坊潍柴动力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：