[发明专利]一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法及系统

说明书

一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法，包括：步骤1、通过刚性连接，将惯性测量单元与旋转式激光雷达固定在同一刚体上；步骤2、将所述惯性测量单元连接至硬件同步处理板和上位机，将所述旋转式激光雷达连接至硬件同步处理板和上位机；步骤3、启动硬件同步触发板；硬件同步触发板同时向惯性测量单元与旋转式激光雷达发送PPS脉冲电平信号；在硬件同步触发板发送PPS脉冲信号后，向激光雷达发送基于GPRMC标准格式的时间数据；步骤4、上位机采集并缓存激光雷达数据和惯性测量单元数据；步骤5、时间校正；步骤6、数据校正。

技术领域

本发明涉及激光数据恢复重建领域，尤其涉及一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法及系统。

背景技术

随着近年来无人车的发展，多线激光雷达的应用需求越来越大。各大厂商都在加紧研制多线激光雷达。其中旋转式多线激光雷达具有重要的作用，因为其具有百米以上的探测距离，并且具备360度环视功能，且具有正负15度的视野，能较好地用于机器人定位建图。

旋转式激光雷达的工作方式是一个旋转的电机上装有多个激光发射和接收装置。电机旋转，带动激光收发器工作。在数据传输上，激光雷达的传感器每隔一小段时间向外发送一个激光测距的数据包，上位机接收数据包，当数据包累计角度超过360度后将所有激光数据点映射到激光雷达中心坐标系下，打包成帧向外发布。但由于激光雷达的这种旋转工作方式，会导致360度数据不是在同一时刻采集到的，而是需要一段采集时间，这会导致一个严重的问题，传感器在运动过程中采集到的数据不能直接映射到激光雷达中心坐标系下。

未校正映射方式：

激光数据点未校正映射方式如图1所示，其中，R为实测距离，ω为激光的垂直角度，α为激光的水平旋转角度，p_i为旋转式激光雷达计算出来的未校正的三维空间点，x、y、z为极坐标投影到X、Y、Z轴上的坐标。

但由于旋转式激光雷达存在水平运动和旋转运动，需要对采集到的数据进行校正，校正后映射方式：p_i＝f(R_i,ω_i,α_i,t_i)＝Rotation_i*f(R_i,ω_i,α_i)+Transpose_i。其中，Rotation_i为旋转变量，Transpose_i为平移变量。因此，当旋转式激光雷达存在运动时，需要对旋转式激光雷达数据进行校正。

发明内容

本发明提供了一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法及系统，实现了当旋转式激光雷达存在旋转运动时，对旋转式激光雷达数据进行校正。本发明采用以下技术方案。

一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、通过刚性连接，将惯性测量单元与旋转式激光雷达固定在同一刚体上，所述惯性测量单元坐标系与激光雷达坐标系朝向保持一致；

步骤2、将所述惯性测量单元连接至硬件同步处理板和上位机，将所述旋转式激光雷达连接至硬件同步处理板和上位机；

步骤3、启动硬件同步触发板；硬件同步触发板同时向惯性测量单元与旋转式激光雷达发送PPS脉冲电平信号；在硬件同步触发板发送PPS脉冲信号后，向激光雷达发送基于GPRMC标准格式的时间数据；时间数据会随着硬件同步触发板的主控模块的计时器的累加而改变，输出的时间范围为0-3600秒，超过3600秒后重新从0开始发送；