[发明专利]光达-雷达相对位姿的校准

说明书

本发明提供一种采用位于第二位置的雷达系统校准位于第一位置的光达系统的方法和设备。相对于光达系统和雷达系统在某个位置和方向上设置校准目标。确定光达系统的参照系中校准目标的平面系数。确定雷达系统的参照系中校准目标的坐标。由平面方程构造代价函数，平面方程包含确定的系数、确定的坐标和将雷达系统参照系转换成光达系统参照系的相对位姿矩阵。降低代价函数以估计相对位姿矩阵，从而采用雷达系统校准光达系统。

技术领域

本发明涉及用雷达系统获得的测量结果校准光达系统获得的测量结果的方法。本发明尤其提供一种采用位于第二位置的雷达系统获得的物体测量结果校准位于第一位置的光达系统获得的物体测量结果的方法及其设备。

机动车能够使用雷达系统和/或光探测和测距(光达)系统，以便追踪车辆所处环境中存在的物体。一般情况下，光达在物体成像面方面性能优异，但在提供物体动态信息方面，例如相对速度，却常常不可靠。另一方面，雷达一般在提供物体的距离和速度信息方面性能优异，但不擅长解决物体的成像问题。因此，理想的做法是同时使用光达系统和雷达系统，在两者的相互配合下，提供尽可能多的物体信息。然而，同时使用雷达系统和光达系统时，两个系统之间需有必要的间隔距离，这样不可避免地出现测量差值。因此，优选对光达系统和雷达系统进行校准，以消除测量差值，这样光达系统和雷达系统可配合用于追踪物体。

发明内容

本发明的示例性实施例中公开了一种采用位于第二位置的雷达系统校准位于第一位置的光达系统的方法。该方法包括相对于光达系统和雷达系统在某个位置和方向上提供校准目标。确定光达系统的参照系中校准目标的平面系数。确定雷达系统的参照系中校准目标的坐标。由平面方程来构造代价函数，平面方程包含光达系统参照系中校准目标的确定平面系数、雷达系统参照系中校准目标的确定坐标，及将雷达系统的参照系转换成光达系统的参照系的相对位姿矩阵。降低代价函数以估计相对位姿矩阵，从而采用雷达系统校准光达系统。

校准目标包含平面反射区和多个角反射器。多个角反射器可为三个或三个以上的角反射器。收到来自校准目标的平面反射区的光达反射信号，按照光达反射信号确定光达系统的参照系中校准目标的平面系数。收到来自多个角反射器的雷达反射信号，按照雷达反射信号确定雷达系统的参照系中校准目标的系数。

在一个实施例中，提供位于多个位置和方向的校准目标。针对为多个位置和方向中的每个确定光达系统的参照系中校准目标的平面系数。针对多个位置和方向中的每个确定雷达系统的参照系中校准目标的平面坐标。总和代价函数由各位置和旋转的代价函数总和值构造，其中每个代价函数均包含目标反射器相关位置和方向的确定系数、确定坐标和相对位姿矩阵。降低总和代价函数以估计相对位姿矩阵的参数。

在一个实施例中，相对位姿矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵。车辆上同时搭载了光达系统和雷达系统时，光达系统、雷达系统及估计的相对位姿矩阵均用于追踪相对于车辆的物体。车辆根据光达系统、雷达系统及估计的相对位姿矩阵获得的追踪物体的参数进行操纵。

本发明的另一个示例性实施例中公开了一种采用位于第二位置的雷达系统校准位于第一位置的光达系统的设备。设备包括相对于光达系统和雷达系统在某个位置和方向上的校准目标。处理器确定光达系统的参照系中校准目标的系数、确定雷达系统的参照系中校准目标的坐标，由平面方程来构造代价函数，平面方程包含光达系统的参照系中校准目标的确定系数、雷达系统的参照系中校准目标的确定坐标、将雷达系统的参照系转换为光达系统的参照系的相对位姿矩阵，降低代价函数以估计相对位姿矩阵，从而采用雷达系统校准光达系统。

校准目标包括平面反射区和多个角反射器。在一个实施例中，多个角反射器进一步包括三个或三个以上的角反射器。处理器根据从校准目标的平面反射区接收到的光达反射信号确定光达系统的参照系中校准目标的平面系数，并根据从角反射器接收到的雷达反射信号确定雷达系统的参照系中校准目标的平面坐标。