激光雷达测距误差的标定方法和标定系统技术方案

一种激光雷达测距误差的标定方法和标定系统，标定方法包括：根据待标定的激光雷达的内部参数和外部参数，获得测距误差函数；进行至少一次误差接收操作，使激光雷达的每个探测器接收到至少一次预设的标定用平面反射的回波信号，以获得每个探测器对应的距离测量值；基于每个探测器对应的距离测量值，对测距误差函数进行拟合，以获得每个探测器的测距误差。基于有限次数的误差接收操作所采集的数据，进行测距误差函数的拟合，可以获得探测器阵列上每个探测器的测距误差，能够有效提高标定速率，改善标定效率；而且每个探测器的测距误差都是通过拟合获得的，能够有效抑制测量过程或光斑变形所导致的误差，能够有效提高标定准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达测距误差的标定方法和标定系统


[0001]本专利技术涉及激光雷达领域，特别涉及一种激光雷达测距误差的标定方法和标定系统。

技术介绍

[0002]激光雷达的标定参数包括内部参数和外部参数，其中内部参数是激光雷达的各探测器与光心坐标系的位置关系，其决定了各个探测器(pixel)所获得的数据点所对应的角度信息；外部参数是激光雷达与标定设备之间的坐标系转换关系。其中，外部参数一般是可以通过机械方法测量获得的，但是内部参数无法直接测量获得，需要在激光雷达装配完成之后进行标定。
[0003]而且每个探测器的位置未必是理想的。例如，传统机械雷达的探测器是通过贴片固定于电路板上，其位置未必是理想值。因此在激光雷达装配完成之后，需要对探测器进行逐个测试，获得每个探测器对应的角度信息，从而使其激光雷达最终获得的点云图与真实情况更接近。
[0004]激光雷达测距时由于电路延迟等原因导致通道的探测器之间存在测距误差(offset)，而各探测器的电路延迟等条件不一致，使不同探测器的测距误差不同，为了得到精确的测距信息，需要提前对每个探测器的测距误差进行标定，作为后续测距时的校准参数。
[0005]但是对探测器的测距误差进行标定的方法，存在标定速度慢、标定准确性不足的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的问题是提供一种激光雷达测距误差的标定方法和标定系统，以提高测距误差标定效率和标定准确性。
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种激光雷达测距误差的标定方法，包括：/>[0008]根据待标定的激光雷达的内部参数和外部参数，获得测距误差函数；进行至少一次误差接收操作，使所述激光雷达的每个探测器接收到至少一次预设的标定用平面反射的回波信号，以获得每个探测器对应的距离测量值；基于所述每个探测器对应的距离测量值，对所述测距误差函数进行拟合，以获得每个所述探测器的测距误差。
[0009]可选的，获得测距误差函数的步骤包括：获得所述标定用平面的平面参数；基于所述激光雷达的内部参数和外部参数，结合所述平面参数，获得所述测距误差函数。
[0010]可选的，所述误差接收操作包括：调整所述激光雷达的姿态，以使多个探测器接收到所述标定用平面反射的回波信号；获得距离测量值，所述距离测量值与接收到回波信号的探测器一一对应。
[0011]可选的，所述标定用平面具有第一预设面积以使一次误差接收操作中，所述激光雷达的每个探测器均接收到回波信号，或者，所述标定用平面包括多个子平面，所述多个子
平面的总面积使一次误差接收操作中，所述激光雷达的每个探测器均接收到回波信号。
[0012]可选的，进行一次所述误差接收操作；调整所述激光雷达的姿态的步骤包括：调整所述激光雷达的姿态，以使所有探测器均接收到所述标定用平面反射的回波信号。
[0013]可选的，进行多次所述误差接收操作，每次所述误差接收操作中，所述激光雷达的姿态不同；调整所述激光雷达的姿态之后，确定所述激光雷达的姿态角，所述姿态角与所述误差接收操作一一对应，所述姿态角为所述误差接收操作中所述激光雷达转过的角度；对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，基于所述每个探测器对应的距离测量值，并结合所述姿态角进行拟合。
[0014]可选的，所述标定用平面具有第二预设面积以使一次误差接收操作中，所述激光雷达的部分探测器接收到回波信号。
[0015]可选的，调整所述激光雷达的姿态之前，所述误差接收操作还包括：确定采用探测器组，所述采样探测器组包括一次误差接收操作中接收到所述标定用平面反射的回波信号的探测器。
[0016]可选的，不同误差接收操作中，采样探测器组内的探测器至少部分不相同。
[0017]可选的，进行至少一次误差接收操作的步骤中，进行N次误差接收操作，其中第i次误差接收操作，使所述激光雷达的mi个探测器接收到回波信号，获得与mi个探测器一一对应的mi个距离测量值，N≧1，N≧i≧1，M≧mi≧1，M为所述激光雷达的探测器总数；(m1+m2+
……
+mN)
‑
M≧3；对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，获得每个所述探测器的测距误差以及所述标定用平面的平面参数。
[0018]可选的，获得测距误差函数的步骤包括：根据小孔镜头成像原理，获得所述测距误差函数。
[0019]可选的，所述激光雷达的成像系统包括：广角镜头。
[0020]可选的，所述测距误差函数为：
[0021][0022]其中，i表示误差接收操作的次数，D(m
i
，n
i
)为第i次误差接收操作时，行数为mi、列数为ni的探测器所获的距离测量值；FT(m
i
，n
i
)为行数为mi、列数为ni的探测器在光心坐标系下的坐标；(a
i
，b
i
，c
i
)为光心坐标系下标定用平面的平面系数；
[0023]R(m
i
，n
i
)＝Δ(m
i
，n
i
)+r(m
i
，n
i
)；
[0024]f为所述激光雷达的成像系统的焦距；
[0025](x(m
i
，n
i
)，y(m
i
，n
i
)，z(m
i
，n
i
))为行数为mi、列数为ni的探测器在光心坐标系下的坐标。
[0026]可选的，对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，使用Levenberg
‑
Marquardt算法进行求解。
[0027]可选的，所述激光雷达具有第一转轴和第二转轴旋转，其中，所述第一转轴和所述
第二转轴以及所述激光雷达的光轴两两正交；确定所述激光雷达的姿态角的步骤中，基于所述第一转轴和所述第二转轴确定所述激光雷达的姿态，所述激光雷达的姿态角包括：第一姿态角和第二姿态角，所述第一姿态角为所述激光雷达绕所述第一转轴转过的角度，所述第二姿态角为所述激光雷达绕所述第二转轴转过的角度，所述激光雷达的初始姿态为所述第一姿态角和所述第二姿态角均为0的姿态。
[0028]可选的，获得所述标定用平面的平面参数的步骤包括：以所述第一转轴和所述第二转轴的交点为原点建立世界坐标系，且所述第一转轴平行所述世界坐标系的一个坐标轴，所述第二转轴平行所述世界坐标系另一个坐标轴；获得所述世界坐标系下，所述标定用平面的平面参数。
[0029]可选的，调整所述激光雷达的姿态的步骤中，基于所述激光雷达的初始姿态，对所述激光雷达的姿态进行调整，其中所述激光雷达的初始姿态为所述激光雷达的光轴垂直所述标定用平面的姿态。
[0030]一种激光雷达测距误差的标定系统，包括：
[0031]机械模块，所述机械模块适宜于固定待标定的激光雷达和标定用平面的相对位置，所述机械模块还适宜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达测距误差的标定方法，其特征在于，包括：根据待标定的激光雷达的内部参数和外部参数，获得测距误差函数；进行至少一次误差接收操作，使所述激光雷达的每个探测器接收到至少一次预设的标定用平面反射的回波信号，以获得每个探测器对应的距离测量值；基于所述每个探测器对应的距离测量值，对所述测距误差函数进行拟合，以获得每个所述探测器的测距误差。2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，获得测距误差函数的步骤包括：获得所述标定用平面的平面参数；基于所述激光雷达的内部参数和外部参数，结合所述平面参数，获得所述测距误差函数。3.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述误差接收操作包括：调整所述激光雷达的姿态，以使多个探测器接收到所述标定用平面反射的回波信号；获得距离测量值，所述距离测量值与接收到回波信号的探测器一一对应。4.如权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述标定用平面具有第一预设面积以使一次误差接收操作中，所述激光雷达的每个探测器均接收到回波信号，或者，所述标定用平面包括多个子平面，所述多个子平面的总面积使一次误差接收操作中，所述激光雷达的每个探测器均接收到回波信号。5.如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，进行一次所述误差接收操作；调整所述激光雷达的姿态的步骤包括：调整所述激光雷达的姿态，以使所有探测器均接收到所述标定用平面反射的回波信号。6.如权利要求3所述的标定方法，其特征在于，进行多次所述误差接收操作，每次所述误差接收操作中，所述激光雷达的姿态不同；调整所述激光雷达的姿态之后，确定所述激光雷达的姿态角，所述姿态角与所述误差接收操作一一对应，所述姿态角为所述误差接收操作中所述激光雷达转过的角度；对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，基于所述每个探测器对应的距离测量值，并结合所述姿态角进行拟合。7.如权利要求6所述的标定方法，其特征在于，所述标定用平面具有第二预设面积以使一次误差接收操作中，所述激光雷达的部分探测器接收到回波信号。8.如权利要求6所述的标定方法，其特征在于，调整所述激光雷达的姿态之前，所述误差接收操作还包括：确定采样探测器组，所述采样探测器组包括一次误差接收操作中接收到所述标定用平面反射的回波信号的探测器。9.如权利要求1、3或6～8中任一项所述的标定方法，其特征在于，进行至少一次误差接收操作的步骤中，进行N次误差接收操作，其中第i次误差接收操作，使所述激光雷达的mi个探测器接收到回波信号，获得与mi个探测器一一对应的mi个距离测量值，N≧1，N≧i≧1，M≧mi≧1，M为所述激光雷达的探测器总数；(m1+m2+
……
+mN)
‑
M≧3；对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，获得每个所述探测器的测距误差以及所述标定用平面的平面参数。10.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，获得测距误差函数的步骤包括：根据小
孔镜头成像原理，获得所述测距误差函数。11.如权利要求1或10所述的标定方法，其特征在于，所述测距误差函数为：其中，i表示误差接收操作的次数，D(m
i
，n
i
)为第i次误差接收操作时，行数为m
i
、列数为n
i
的探测器所获的距离测量值；FT(m
i
，n
i
)为行数为m
i
、列数为n
i
的探测器在光心坐标系下的坐标；(a
i
，b
i
，c
i
)为光心坐标系下标定用平面的平面系数；R(m
i
，n
i
)＝Δ(m
i
，n
i
)+r(m
i
，n
i
)；f为所述激光雷达的成像系统的焦距；(x(m
i
，n
i
)，y(m
i
，n
i
)，z(m
i
，n
i
))为行数为m
i
、列数为n
i
的探测器在光心坐标系下的坐标。12.如权利要求11所述的标定方法，其特征在于，对所述测距误差函数进行拟合的步骤中，使用Levenberg
‑
Marquardt算法进行求解。13.如权利要求6所述的标定方法，其特征在于，所述激光雷达具有第一转轴和第二转轴旋转，其中，所述第一转轴和所述第二转轴以及所述激光雷达的光轴两两正交；确定所述激光雷达的姿态角的步骤中，基于所述第一转轴和所述第二转轴确定所述激光雷达的姿态，所述激光雷达的姿态角包括：第一姿态角和第二姿态角，所述第一姿态角为所述激光雷达绕所述第一转轴转过的角度，所述第二姿态角为所述激光雷达绕所述第二转轴转过的角度，所述激光雷达的初始姿态为所述第一姿态角和所述第二姿态角均为0的姿态。14.如权利要求13所述的标定方法，其特征在于，获得所述标定用平面的平面参数的步骤包括：以所述第一转轴和所述第二转轴的交点为原点建立世界坐标系，且所述第一转轴平行所述世界坐标系的一个坐标轴，所述第二转轴平行所述世界坐标系另一个坐标轴；获得所述世界坐标系下，所述标定用平面的平面参数。15.如权利要求3所述的标定方法，其特征在于，调整所述激光雷达的姿态的步骤中，基于所述激光雷达的初始姿态，对所述激光雷达的姿态进行调整，其中所述激光雷达的初始姿态为所述激光雷达的光轴垂直所述标定用平面的姿态。16.一种激光雷达测距...

【专利技术属性】
技术研发人员：许帅骑，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：