[发明专利]一种基于三维激光扫描的导航传感器参数标定方法和装置

说明书

本发明提供一种基于三维激光扫描的导航传感器参数标定方法和装置，标定方法包括如下步骤：建立辅助测量坐标系，并获取辅助测量坐标系与POS坐标系之间的联系，其中POS坐标系的中心与惯性测量装置的坐标中心重合；获取GNSS天线几何中心在辅助测量坐标系中的坐标，以及激光扫描仪测量坐标与辅助测量坐标之间的关系；根据辅助测量坐标系与POS坐标系之间的联系：建立激光扫描测量坐标与POS坐标系之间的联系，计算出激光扫描仪相对于POS系统的安置参数；计算GNSS天线的几何中心在POS坐标系中的坐标和GNSS天线的杆臂值参数。本发明提供的技术方案，避免了由于GNSS天线杆臂值标定误差对导航数据处理精度造成的影响。

技术领域

本发明属于定位导航技术领域，具体涉及一种基于三维激光扫描的导航传感器参数标定方法和装置。

背景技术

随着“数字地球”、“智慧城市”等理念的不断推进及普及，人们对室内外高精度定位、导航、授时服务(PNT)的数量、质量及其更新速度的需求日趋复杂。传统、单一的导航定位手段已无法满足位置服务的需求。融合多种传感器(如GNSS、IMU、磁力计、相机、LiDAR、蓝牙、气压计、无线网络等)，适应复杂应用环境(如城市峡谷、室内、水下等场景)，高效、稳健的室内外无缝导航定位系统成为了实时获取空间信息的一种新趋势。室内外无缝导航定位实际上是综合现有导航定位手段(卫星导航定位技术、地基无线网络导航定位技术、自包含传感器导航定位技术)，融合异质、异构、异步的导航源数据，应对室内外环境及其切换过程的鲁棒、高效组合导航定位技术。目前学者常采用的融合方式有：(1)基于无线网络导航定位技术和卫星导航定位技术的无缝导航；(2)基于自包含传感器导航定位技术和卫星导航定位技术的无缝导航；(3)综合三种导航定位技术的无缝导航。

室内外无缝导航定位导航的关键技术有：(1)多传感器空间关系标定；(2)传感器同步控制与信息融合；(3)导航传感器在线优化选择；(4)高效能的融合导航定位滤波算法。其中在对多传感器空间关系标定时，多传感器组合导航定位是建立在传感器安置关系已知的基础上进行的，若安置参数存在较大的误差，会影响导航定位的整体精度。

目前，多传感器组合导航定位系统中组合导航传感器常用的标定方法主要包括平台标定发和在线标定法两种，其中平台标定法是指通过设备给定的中心和三轴指向建立传感器之间的位姿关系，对各传感器进行标定；在线标定法是根据组合导航定位模型，将传感器之间的位置姿态偏差作为系统误差，对定位结果进行评估、补偿和校准。

在室内外无缝导航定位导航系统中，传感器位姿关系标定主要包含POS系统内部GNSS天线几何中心与INS中心的位置关系标定，POS系统中心与测量传感器(激光扫描仪、CCD相机等)，以及多个测量传感器之间的安置参数标定。由于POS系统的GNSS中心与INS中心不一致，两者之间存在固定的偏差，即GNSS天线杆臂值，杆臂值的标定误差会对导航数据处理精度造成直接影响。

发明内容

本发明提供一种基于三维激光扫描的导航传感器参数标定方法和装置，用于解决GNSS天线杆臂值标定误差造成的导航数据处理精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

方法方案1：一种基于三维激光扫描的导航传感器参数标定方法，包括如下步骤：

(1)建立辅助测量坐标系，并获取辅助测量坐标系与POS坐标系之间的联系，其中POS坐标系的中心与惯性测量装置的坐标中心重合；

(2)获取GNSS天线几何中心在辅助测量坐标系中的坐标，以及激光扫描仪测量坐标与辅助测量坐标之间的关系；

(3)根据辅助测量坐标系与POS坐标系之间的联系：

建立激光扫描测量坐标与POS坐标系之间的联系，计算出激光扫描仪相对于POS系统的安置参数；

计算GNSS天线的几何中心在POS坐标系中的坐标，并计算出GNSS天线的杆臂值参数。