一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法技术

技术编号:39585606 阅读:12 留言:0更新日期:2023-12-03 19:37
本发明专利技术涉及一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法,包括:采集数据,激光雷达在多挡板测试治具上至少一个测量位置转动扫描预设时间

【技术实现步骤摘要】
一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法


[0001]专利技术涉及激光雷达
,尤其是指一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法


技术介绍

[0002]随着人力成本的不断提高和自动化水平的不断提升,移动机器人例如
AGV

AMR
等类型的移动机器人在车间

仓库

码头

车站和货场领域等被广泛使用

移动机器人越来越广泛的使用,激光雷达的作用功不可没

[0003]激光雷达可以视作以激光雷达移动机器人的“眼睛”,其以精度高

测量稳定

应用灵活并且对环境要求低等优点,已经成为移动机器人最重要的组件

目前市场上的激光雷达产品众多,但产品说明书上的指标大都雷同,因此如何以一种全面且有效的方式评估激光雷达的性能,从众多产品中选出合适的激光雷达就尤为重要

[0004]目前在激光导航的移动机器人行业中,大部分公司会根据自己的使用场景

功能和精度需求以及成本等几个方面初步选择满足自己需求的激光雷达进行内部测试,一般各个公司会有自己的测试项目和标准,并且相对保密不会公开,这意味着市场上可供参照的标准和测试方案相对较少

[0005]中国专利技术专利申
CN116009013A
公开了一种适用于移动机器人的二维激光雷达选型方法,其通过拟合不同数据帧下的扫描结果来衡量激光雷达在自然路标下的定位精度;通过多角度多距离的人工路标雷达定位精度测试方法更进一步的对激光雷达的定位精度进行测试

其主要存在以下缺陷:
1.
该方案使用某一固定间隔的倍数作为激光雷达测试点的设置依据,如此会忽略激光雷达在未设置成测试点的距离的表现,而且该测试方式只采用了激光雷达较小角度范围的数据,目前市场上的二维激光雷达大多数是机械式,其旋转体的性能直接影响了不同方向的测量性能,因此也有必要考察;
2.
该方案需要利用不同测试点的激光雷达对第一扫描目标物进行扫描,并随机抽取固定帧数的扫描数据作为各测试点激光雷达的扫描结果,如果只测一台激光雷达,激光雷达需要重复的放置,每次重复放置都可能会给测试结果造成影响,且测试效率较低,而如果为提高测试效率各测试点放置不同的激光雷达则引入了不同激光雷达个体差异的因素;
3.
该方案将激光雷达扫描第一扫描目标物形成的点云拟合为直线,如果测试激光雷达的点云密度不够高,拟合直线的结果容易受异常值的影响;
4.
该方案没有考虑可能影响误差的其他因素,例如不同外界环境对激光雷达性能的影响,因为很多智能工厂存在高温或者低温等情况,如果
AGV
想在如此条件下的工厂正常工作,被考察激光雷达需要通过相应的测试;
5.
该方案没有重复利用采集的数据,仅对已有单个环境的几个距离的测量精度进行考核,测试结果可靠性不高

[0006]由此可见,现有技术中存在以下问题:
1.
只覆盖了一些测量距离,无法考验其他距离的精度,而且没有利用激光雷达所有角度的数据做性能判定;
2.
该方案测试流程相对繁琐,测试效率还存在提升空间,可以通过设计治具来解决这个问题;
3.
该方案没有考虑外界环境对激光雷达性能的影响;
4.
测试环境覆盖的测试场景较少,一方面没有考虑环境的变
化,另一方面没有充分的利用已有数据


技术实现思路

[0007]为此,专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的上述问题

[0008]为解决上述技术问题,专利技术提供了一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法,包括:
[0009]采集数据,激光雷达在多挡板测试治具上至少一个测量位置转动扫描预设时间
t
,获取多个激光雷达的测量数据
d
,测量位置的位置数据以及与测量数据
d
对应的状态参数数据;多挡板测试治具包括水平设置的导轨,设于导轨上并可沿导轨移动的底座,设于底座上的红外测距仪,以及依次连接的第一挡板

第二挡板以及第三挡板;第一挡板和第三挡板沿导轨的长度方向设于导轨的两侧,第二挡板垂直设于导轨的一端,并与第一挡板和第三挡板垂直;底座用于安装激光雷达,并可沿导轨移动;红外测距仪用于测量并获取激光雷达距离第二挡板的垂直距离
v

[0010]计算误差,基于采集的测量数据
d
,位置数据以及状态参数数据计算获取激光雷达测量数据
d
的误差;误差包括绝对误差
ε
和随机误差
δ

[0011]判断相关性,选定一种状态参数,并基于获取的误差和状态参数数据判断误差与选定的状态参数的相关性;
[0012]建立评估模型,对存在相关性的误差与选定的状态参数数据进行拟合获取误差与选定的状态参数的评估模型

[0013]在本专利技术的一个实施例中,状态参数数据包括测量角度
θ
和真实测量距离
D

[0014]计算误差的过程包括:
[0015]计算获取激光雷达每次测量时的真实测量距离
D

[0016][0017]其中
,D
θ
v
表示激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
的真实测量距离;
m
为激光雷达距第一挡板的距离;
n
为激光雷达距第三挡板的距离;
[0018]确定变化的状态参数,并计算获取绝对误差
ε

ε
θ
vTi

D
θ
v

d
θ
vTi

i

1,2,3,
······
N
;其中,
N
表示激光雷达在预设时间
t
内转动扫描的总圈数;
ε
θ
vTi
表示温度为
T
时,激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
时,转动第
i
圈的绝对误差;
d
θ
vTi
表示温度为
T
时,激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
时,转动第
i
圈获得的测量数据;
[0019]确定变化的状态参数,并计算获取随机误差
δ

δ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法,其特征在于:包括:采集数据,激光雷达在多挡板测试治具上至少一个测量位置转动扫描预设时间
t
,获取多个激光雷达的测量数据
d
,测量位置的位置数据以及与测量数据
d
对应的状态参数数据;所述多挡板测试治具包括水平设置的导轨,设于导轨上并可沿导轨移动的底座,设于底座上的红外测距仪,以及依次连接的第一挡板

第二挡板以及第三挡板;所述第一挡板和第三挡板沿导轨的长度方向设于导轨的两侧,所述第二挡板垂直设于导轨的一端,并与第一挡板和第三挡板垂直;所述底座用于安装激光雷达,并可沿导轨移动;所述红外测距仪用于测量并获取激光雷达距离第二挡板的垂直距离
v
;计算误差,基于采集的测量数据
d
,位置数据以及状态参数数据计算获取激光雷达测量数据
d
的误差;所述误差包括绝对误差
ε
和随机误差
δ
;判断相关性,选定一种状态参数,并基于获取的误差和状态参数数据判断误差与选定的状态参数的相关性;建立评估模型,对存在相关性的误差与选定的状态参数数据进行拟合获取误差与选定的状态参数的评估模型
。2.
根据权利要求1所述的基于多挡板测试治具的激光雷达性能评估方法,其特征在于,所述状态参数数据包括测量角度
θ
和真实测量距离
D
;所述计算误差的过程包括:计算获取激光雷达每次测量时的真实测量距离
D
:其中,
D
θ
v
表示激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
的真实测量距离;
m
为激光雷达距第一挡板的距离;
n
为激光雷达距第三挡板的距离;确定变化的状态参数,并计算获取绝对误差
ε

ε
θ
vTi

D
θ
v

d
θ
vTi

i
=1,2,3,
……
N
;其中,
N
表示激光雷达在预设时间
t
内转动扫描的总圈数;
ε
θ
vTi
表示温度为
T
时,激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
时,转动第
i
圈的绝对误差;
d
θ
vTi
表示温度为
T
时,激光雷达在距离第二挡板
v
的测量位置进行扫描测量时,测量角度为
θ
时,转动第
i
圈获得的测量数据;确定变化的状态参数,并计算获取随机误差
δ

δ
θ
vT

max(
ε
θ
vTi
)

min(
ε
θ
vTi
)

i
=1,2,3,
……
N
;其中,
N
表示激光雷达在预设时间
t
内转动扫描的总圈数;
δ
θ
vT
表...

【专利技术属性】
技术研发人员:宁智文王宏军于成磊严柯雷少坤
申请(专利权)人:苏州玖物智能科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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