一种多传感器融合标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多传感器融合标定方法及装置，包括雷达模块，惯导模块、相机模块，底板，上壳支架及侧边支架；所述上壳支架与所述侧边支架分别固定在所述底板上；所述上壳支架上设有第一固定孔，所述雷达模块通过所述第一固定孔设置在上壳支架上，位于所述矩形壳体的上部；所述侧边支架上设有第二固定孔，所述相机模块通过所述第二固定孔设置在所述侧边支架上，位于所述矩形壳体的侧边部；所述底板上设有第三固定孔，惯导模块通过第三固定孔设置在所述底板上。采用本发明专利技术的多传感器融合标定方法及装置，通过将多个传感器进行同步数据采集以及合成的技术方案，形成了一种轻巧便携的连接机械结构，以及各个模块之间坐标相互转化地外参标定方法。地外参标定方法。地外参标定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器融合标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及传感器的标定领域，尤其涉及一种多传感器融合标定方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，现有技术中同类的技术只有雷达和惯导模块的标定、雷达和双目相机的标定等单独的标定CRLF，并且在外型的设计上，也很少有将多个传感器集成于一个传感器集成平台中并进行标定的解决方案。现有技术中如果只标定了雷达和惯导模块的外参，便缺乏所述惯导模块、雷达、双目相机等传感器的集成与外参标定，若只标定了雷达与单目相机，同样没有完整的惯导、雷达、双目相机等传感器的集成与外参标定。
[0003]针对现有技术中所存在的问题，提供一种多传感器融合标定方法及装置具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种多传感器融合标定方法及装置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一种多传感器融合标定装置，包括雷达模块，惯导模块、相机模块，底板，上壳支架及侧边支架；所述上壳支架与所述侧边支架分别固定在所述底板上，形成一个矩形壳体；所述上壳支架上设置有第一固定孔，所述雷达模块通过所述第一固定孔固定设置在所述上壳支架上，位于所述矩形壳体的上部；所述侧边支架上设置有第二固定孔，所述相机模块通过所述第二固定孔固定设置在所述侧边支架上，位于所述矩形壳体的侧边部；所述底板上设置有第三固定孔，所述惯导模块通过所述第三固定孔固定设置在所述底板上，位于所述矩形壳体的内部；
[0006]进一步地，所述上壳支架具体为一种由顶板及侧板组合而成的Π形结构，在所述侧板上设置有若干散热开孔；
[0007]进一步地，所述相机模块具体可以为一个或多个单目相机、双目相机或深度相机；
[0008]本专利技术还提供一种多传感器融合标定方法，所述方法具体包括以下步骤：S1，对雷达模块及惯导模块的外参标定，获得所述惯导模块转换到所述雷达模块的外参I_L及所述雷达模块转换到所述惯导模块的外参L_I；S2，对所述雷达模块及相机模块的外参标定，获得所述相机模块转换到所述雷达模块的外参C_L及所述雷达模块转换到所述相机模块的外参L_C；S3，根据公式Ci＝L_C*I_L*Ii(其中Ci为所述相机模块的坐标)及Li＝L_I*C_L*Ci(其中Li为所述惯导模块的坐标)计算出所述相机模块的坐标及所述惯导模块的坐标，从而推导出所述相机模块与所述惯导模块的外参；
[0009]进一步地，所述步骤S1，对雷达模块及惯导模块的外参标定，获得所述惯导模块转换到所述雷达模块的外参I_L及所述雷达模块转换到所述惯导模块的外参L_I，具体包括以下子步骤：S1.1，获取所述惯导模块的加速度及角速度数据；S1.2，将所述角速度作为控制点，通过最小二乘法求解所述惯导模块的单位四元数的最优解以拟合所述角速度的变化曲线，计算得到所述惯导模块的位姿变化；S1.3，获取所述雷达模块的点云数据，计算得到所
述雷达模块的位姿变化；S1.4，根据所述惯导模块的位姿变化及所述雷达模块的位姿变化获取初始外参；S1.5，根据所述初始外参，预测所述雷达模块的位姿变化，去除旋转畸变；S1.6，通过RANSAC算法拟合所述雷达模块在运动过程中的平面；S1.7，用NDT算法点云配准对所述雷达模块的运动轨迹初始化，计算点到平面的距离，用连续批量状态估计的方法对所述初始外参进行优化，获得所述惯导模块转换到所述雷达模块的外参I_L及所述雷达模块转换到所述惯导模块的外参L_I；
[0010]进一步地，所述步骤S1.4，根据所述惯导模块的位姿变化及所述雷达模块的位姿变化获取初始外参具体为：根据所述惯导模块的位姿变化及所述雷达模块的位姿变化的对应四元数联立超定方程，通过rk控制超定方程中的置信度，排除离群值，并通过最小二乘法的求解方法获取最优的外参作为初始外参；
[0011]进一步地，所述步骤S2，对所述雷达模块及相机模块的外参标定，获得所述相机模块转换到所述雷达模块的外参C_L及所述雷达模块转换到所述相机模块的外参L_C，具体包括以下子步骤：S2.1，通过线特征提取和RANSAC算法提取直线特征；S2.2，通过坐标转化的方式提取直线特征；S2.3，通过CRLF算法提取直线特征；S2.4，用所述雷达模块的位姿和图像位姿之间的外参来定义损失函数，并通过计算第一帧时相对应的所述直线特征的方程以及所述直线特征的对应关系，推导获取所述相机模块与所述雷达模块的初始外参；S2.5，通过所述初始外参，计算所述相机模块在运动过程中的数据对所述初始外参进行优化，并联立超定方程最小化所述损失函数，获得所述相机模块转换到所述雷达模块的外参C_L及所述雷达模块转换到所述相机模块的外参L_C；
[0012]进一步地，所述S2.1，通过线特征提取和RANSAC算法提取直线特征，具体为：通过线特征提取和RANSAC算法分离出地面和物体，再通过反射强度的差异，提取地面标志线等的特征作为直线特征。
[0013]本专利技术的一种多传感器融合标定方法及装置，通过将雷达模块、惯导模块、相机模块等传感器进行同步数据采集以及合成的技术方案，并设计了一种轻巧便携的连接机械结构，以及各个模块之间坐标相互转化地外参标定方法。适用于工业元宇宙、工厂建模等工业应用场景，能够通过无人车、无人机、手持等形式对工厂的场景进行数据采集和重建，并且能够满足多个传感器在不同场景下，不同应用框架下的需求，同时也是一个低成本的解决方案，能够满足不同类型用户对于不同的精度和成本的需求，具体包括以下有益效果：
[0014]1，能够获得深度相机、雷达、惯导模块的同步数据，对于数据采集、场景构建等工业用途有巨大帮助；
[0015]2，机械结构的模块化，能够满足多样化、多种精度的需求；
[0016]3，机械结构稳定性强，能够适用于不同的应用场景；
[0017]4，可移植性强，能够使用到无人车、无人机、手持等方式进行数据采集和建模。
附图说明
[0018]图1为本专利技术所述多传感器融合标定装置的第一结构示意图；
[0019]图2为本专利技术所述多传感器融合标定装置的第二结构示意图；
[0020]图3为本专利技术所述多传感器融合标定方法的第一流程示意图；
[0021]图4为本专利技术所述多传感器融合标定方法的第二流程示意图；
[0022]图5为本专利技术所述多传感器融合标定方法的第三流程示意图
具体实施方式
[0023]下面，结合附图，对本专利技术的结构以及工作原理等作进一步的说明。
[0024]如图1及图2所示，图1为本专利技术所述多传感器融合标定装置的第一结构示意图，图2为本专利技术所述多传感器融合标定装置的第二结构示意图，包括雷达模块1，惯导模块2、相机模块3，底板6，上壳支架4及侧边支架5；在本专利技术优选的实施例中，所述相机模块3具体可以为一个或多个单目相机、双目相机或深度相机。
[0025]所述上壳支架4具体为一种由顶板41及侧板42组合而成的Π形结构，在所述侧板42上设置有若干散热开孔。所述上壳支架4与所述侧边支架5分别固定在所述底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多传感器融合标定装置，其特征在于，包括雷达模块，惯导模块、相机模块，底板，上壳支架及侧边支架；所述上壳支架与所述侧边支架分别固定在所述底板上，形成一个矩形壳体；所述上壳支架上设置有第一固定孔，所述雷达模块通过所述第一固定孔固定设置在所述上壳支架上，位于所述矩形壳体的上部；所述侧边支架上设置有第二固定孔，所述相机模块通过所述第二固定孔固定设置在所述侧边支架上，位于所述矩形壳体的侧边部；所述底板上设置有第三固定孔，所述惯导模块通过所述第三固定孔固定设置在所述底板上，位于所述矩形壳体的内部。2.如权利要求1所述的多传感器融合装置，其特征在于，所述上壳支架具体为一种由顶板及侧板组合而成的Π形结构，在所述侧板上设置有若干散热开孔。3.如权利要求1所述的多传感器融合装置，其特征在于，所述相机模块具体可以为一个或多个单目相机、双目相机或深度相机。4.一种多传感器融合标定方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S1，对雷达模块及惯导模块的外参标定，获得所述惯导模块转换到所述雷达模块的外参I_L及所述雷达模块转换到所述惯导模块的外参L_I；S2，对所述雷达模块及相机模块的外参标定，获得所述相机模块转换到所述雷达模块的外参C_L及所述雷达模块转换到所述相机模块的外参L_C；S3，根据公式Ci＝L_C*I_L*Ii(其中Ci为所述相机模块的坐标)及Li＝L_I*C_L*Ci(其中Li为所述惯导模块的坐标)计算出所述相机模块的坐标及所述惯导模块的坐标，从而推导出所述相机模块与所述惯导模块的外参。5.如权利要求4所述的多传感器融合方法，其特征在于，所述步骤S1，对雷达模块及惯导模块的外参标定，获得所述惯导模块转换到所述雷达模块的外参I_L及所述雷达模块转换到所述惯导模块的外参L_I，具体包括以下子步骤：S1.1，获取所述惯导模块的加速度及角速度数据；S1.2，将所述角速度作为控制点，通过最小二乘法求解所述惯导模块的单位四元数的最优解以拟合所述角速度的变化曲线，计算得到所述惯导模块的位姿变化；S1.3，获取所述雷达模块的点云数据，计算得到所述雷达模...

【专利技术属性】
技术研发人员：马元巍，潘正颐，侯大为，
申请(专利权)人：上海微亿智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：