[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

说明书

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；步骤3：对于所获取的激光雷达点云数据，进行地面分割，获取地面点云和非地面点云；步骤4：获取标定参数rx、ry、dz；步骤5：获取标定参数rz、dx、dy，本发明通过结合自动驾驶车辆的高精度定位信息进行激光雷达和车体的坐标系转换关系的高精度标定，能实现高效、高精度的外参标定，可以解决一般标定方法步骤繁琐、精度低的问题，能在简单环境下进行自动化标定。

技术领域

本发明属于辅助驾驶领域，具体涉及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。

背景技术

自动驾驶技术发展迅速，在其日渐成熟的过程中对环境感知的准确度要求也日益提高。激光雷达以其测量精度高、范围广等优势在环境感知中起着至关重要的作用。往往一辆自动驾驶车辆包含多个激光雷达以实现视野全覆盖。而多台激光雷达扫描的点云都是基于其自身坐标系的，我们需要把多传感器数据统一到车体坐标系或是世界坐标系下，就需要激光雷达的标定技术。

在现有的标定技术中，常见的激光雷达外参标定方法自动化程度还不够高，常见步骤一般为：常用的方法是以手工测量或水平仪的方法进行坐标系之间平移量和旋转量的测量，这类方法无法获取精确的标定参数，且效率低下。

发明内容

本发明旨在通过结合自动驾驶车辆的高精度定位信息进行激光雷达和车体的本发明坐标系转换关系的高精度标定，实现高效、高精度的外参标定。

本发明提供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(vx,vy)＝|vx|+|vy|；

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，如下所示：

z＝vxx+vyy+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。

作为优选，在所述步骤5中，对于其中一个标志物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。