[发明专利]一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法及装置

权利要求书

1.一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法，包括：

步骤1：选取合适的标定场地，放置标志物；

步骤2：移动车辆，采集不同位置下，同一时刻的激光雷达点云数据和车辆定位数据{P_t,G_t|t＝1,2,...T}；

步骤3：对于所获取的激光雷达点云数据，首先设定感兴趣区域，对感兴趣区域内的点云进行地面分割，获取地面点云P_t,g和非地面点云P_t,ug，对于非地面点云P_t,ug，按照DBSCAN聚类算法进行聚类，获取标志物的点云簇，并求取点云簇的中心坐标

步骤4：对于所有的位置获取的地面点云集合{P_t,g|t＝1,2,...,T}，构建目标函数，进行标定参数rx,ry的优化，所述优化目标函数为：

f(v_x,v_y)＝|v_x|+|v_y|；

其中，Vx和Vy分别为地面点云的法向量在x轴和y轴的值，其值来自于地面点云的平面方程，函数如下所示：

z＝v_xx+v_yy+dz；

其中，M为坐标转换矩阵，如下面函数所示：

其中，rx、ry和rz分别为绕车辆坐标系x、y和z轴的旋转角，dz为在车辆坐标系z轴的平移量；

步骤5：根据不同车辆位置下的标志物全局位置不变的原则构建目标函数，获取标定参数rz、dx和dy。

2.如权利要求1所述的一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法，其特征在于，在所述步骤5中，对于其中的一个标志物n，在t时刻其在车辆坐标系下的位置为：

其在t时刻、在全局坐标系下的位置为：

其中，M_l2g是车辆坐标系转全局坐标系的转换矩阵；

对于标志物，其在全局坐标系下的位置不变，因此构建目标函数为：

其中，P_t，g为地面点云，P_t，ug为非地面点云数据，G为标志物在全局坐标系下的位置，V为标志物在车辆坐标系下的位置。

3.如权利要求1所述的一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述标定场地为一定大小的基本平整的地面，所述标志物为具有一定高度的竖立物体，可选择常见的反光锥桶。

4.如权利要求1所述的一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法，其特征在于，在所述步骤2中，移动车辆时应保证标志物在激光雷达的检测范围内，所述车辆定位数据包含车辆当前时刻的经纬度和航向角，即G_t＝(lon,lat,θ)。

5.如权利要求1所述的一种基于高精度定位信息的激光雷达到车体坐标系的自动标定方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述根据目标函数优化获取标定参数rx，ry和dz的过程包括：

步骤41：根据地面点云，首先赋予rx和ry一个随机值；

步骤42：利用粒子群优化PSO算法以目标函数值最小为优化目标，自动更新一组rx和ry值；

步骤43：根据更新的rx和ry值，将地面点云进行坐标转换；

步骤44：将坐标转换后的地面点云进行RANSAC地面拟合，获取地面法向量vx和vy值；

步骤45：根据所述步骤4中的函数求解目标函数值；

步骤46：判断目标函数值是否小于设定阈值，或者迭代次数是否达到预设值；如果满足任意一个条件，则终止迭代，输出当前的rx、ry和dz，若不满足，则循环执行步骤42-步骤45。