[发明专利]用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法

权利要求书

1.一种用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，在移动机器人设置第一激光雷达、第二激光雷达、中心位置安装二维码定位模块；

步骤S2，利用两个激光雷达扫描当前环境中固定的两个竖直平面，生成固定交线，操作在所述二维码定位模块附近的第二激光雷达扫描所述两个竖直平面，记录每一帧的移动机器人的基座相对地图坐标系的位姿以及激光雷达扫描得到的点云

步骤S3，采用基于随机采样一致方法的直线提取方法处理所述位姿和点云求解每一帧交线的交点相对于所述第二激光雷达的坐标

步骤S4，根据所述位姿所述点云和所述每一帧交线的交点相对于所述第二激光雷达的坐标求解实际每个交点在世界坐标系中的坐标与两个竖直平面的距离d_ik和理论距离的偏差函数，根据所述偏差函数构建待优化问题模型；

步骤S5，采用高斯-牛顿法求解所述待优化问题模型，得到最优相对位姿，完成对激光雷达六维外参标定。

2.根据权利要求1所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达的安装姿态为水平、倾斜、俯仰中任意组合方式。

3.根据权利要求1所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

步骤S401，定义激光雷达坐标系相对机器人坐标系的齐次变换矩阵，即六维外参为：

式中，R_lr为三自由度，[x_lr，y_lr，z_lr]三自由度；

步骤S402，定义每个交点在世界坐标系中的坐标为定义所述两个竖直平面的向量为求解实际每个交点在世界坐标系中的坐标与两个竖直平面的距离d_ik；

步骤S403，求解所述距离d_ik与理论距离的偏差函数，并根据所述偏差函数构建所述待优化问题模型。

4.根据权利要求3所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述实际每个交点在世界坐标系中的坐标与两个竖直平面的距离d_ik为：

其中，为所述两个竖直平面的向量，为每个交点在世界坐标系中的坐标。

5.根据权利要求3所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述偏差函数error为：

其中，d_ik为所述实际每个交点在世界坐标系中的坐标与两个竖直平面的距离，为所述两个竖直平面的向量，为所述位姿，T_lr为六维外参，为所述第二激光雷达的坐标。

6.根据权利要求3所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述待优化问题模型为：

其中，为最优相对位姿，为所述两个竖直平面的向量，error为所述偏差函数。

7.根据权利要求1所述的用于移动机器人的激光雷达传感器六维外参标定方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：

步骤S501，确定所述待优化问题模型中T_lr，的初值用于迭代，其中，取每一帧的移动机器人的基座相对地图坐标系的位姿取

步骤S502，计算errorT_lr，的雅可比矩阵J；

步骤S503，记由迭代公式重复计算逼近优化解，其中，所述迭代公式为：x^k+1＝x^k-(J^T(x^k)J(x^k))^-1J^T(x^k)x^k；

步骤S504，判断x^k+1-x^k是否小于预设停止阈值ε，若是，则得到所述最优相对位姿，否则重复所述步骤S503，继续迭代求解。