[发明专利]一种基于标定场的激光雷达两步标定方法

说明书

本发明公开了一种基于标定场的激光雷达两步标定方法，包括步骤：建立标定场、定标、角度标定准备、经纬仪组网、激光雷达扫描、经纬仪测量、建立角度修正方程、计算角度修正系数、建立基线场、激光雷达测量、经纬仪测量、建立距离修正方程、计算距离修正系数；本发明通过采用不需要精密设计与加工的标定装置作为标定基准，实现了对激光雷达的快速标定；解决了常规方法对测试场地、标定场以及标定装置要求过高的问题；通过转台配合实现整个测试过程，降低了测试难度，克服了常规方法难以保证全视场角度修正精度的难题；通过标定场与基线场的分步测试，达到了从标定模型中，分离距离修正的效果，弥补了常规方法距离参数与角度参数相互耦合的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达的标定方法，属于成像敏感器标定技术领域。

背景技术

激光雷达是用于对空间非合作目标进行目标捕获、距离和角度测量、位置和姿态测量以及三维重构的新型激光测量敏感器。为保证激光雷达对非合作目标的成功捕获概率，要求该敏感器在整个测程内，均具有较高的角度测量精度。因此，如何高精度的修正激光雷达的测角和测距误差、确定激光雷达测量本体系的位置和姿态，是实现敏感器高精度测量的前提，也是激光雷达标定需解决的问题。

现有技术中，常规方法多采用平面度较好的平板、利用平面特征约束标定激光雷达，上述方法一方面对标定装置具有较高的设计和加工要求；另一方面，虽然能够在一定程度上，修正激光雷达测量的系统误差，但由于标定时，距离测量参数与角度参数相互耦合，使得其角度标定受到距离测量精度的影响难以保证其标定精度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于标定场的激光雷达两步标定方法，通过采用不需要精密设计与加工的标定装置作为标定基准，实现了对激光雷达的快速标定；解决了常规方法对测试场地、标定场以及标定装置要求过高的问题；通过转台配合实现整个测试过程，降低了测试难度，克服了常规方法难以保证全视场角度修正精度的难题；通过标定场与基线场的分步测试，达到了从标定模型中，分离距离修正的效果，弥补了常规方法距离参数与角度参数相互耦合的缺陷。

本发明的技术解决方案是：

一种基于标定场的激光雷达两步标定方法，包括如下步骤：

步骤一：将N个反射目标布设在黑色背景板上，建立激光雷达角度标定场；

步骤二：利用摄影测量相机定标标定场，测量N个反射目标的几何中心在标定场本体坐标系下的位置，坐标值设为(X_Ci，Y_Ci，Z_Ci)；

步骤三：将激光雷达安装于转台上，设置激光雷达的初始扫描范围及转台角度，并在激光雷达的出光方向上放置标定场；

步骤四：架设第一经纬仪A1、第二经纬仪A2和第三经纬仪A3，通过互瞄内觇标和绝对长度测量对第一经纬仪A1、第二经纬仪A2和第三经纬仪A3进行绝对定向；

步骤五：定义激光雷达基准镜坐标系，利用第一经纬仪A1、第二经纬仪A2和第三经纬仪A3准直建立激光雷达基准镜坐标系；

步骤六：从N个反射目标中选取U个目标，利用第二经纬仪A2和第三经纬仪A3测量U个目标的几何中心在激光雷达基准镜坐标系下的位置，对应的坐标值分别设为(X_JPk，Y_JPk，Z_JPk)，X_JPk，Y_JPk，Z_JPk分别为第k个反射目标在激光雷达基准镜坐标系X方向、Y方向和Z方向的坐标分量；