[发明专利]一种基于直角墙面的激光标定方法

权利要求书

1.一种基于直角墙面的激光标定方法，其特征在于包括求激光雷达的安装误差角、激光雷达中心到小车中心的距离和激光雷达中心在小车坐标系中的偏移角；

求激光雷达的安装误差角：

S1、将小车移动至直角墙面的墙角处，使小车正面和侧面分别与直角墙面的两面墙面平行；

S2、激光雷达采集小车正面墙面的激光点云数据，并做直线拟合将所述激光点云数据拟合成一条直线，求出该直线的斜率角，所述斜率角即为激光雷达的安装误差角；

求激光雷达中心到小车中心的距离和激光雷达中心在小车坐标系中的偏移角：

A1、控制小车原地旋转，记录旋转过程中激光雷达在墙面坐标系下的坐标值；

A2、将激光雷达在墙面坐标系下的运动轨迹点进行圆拟合，并求出半径，所述半径即为激光雷达中心到小车中心的距离；

A3、当激光雷达到小车正面墙面的距离最小时，记录小车的旋转角，所述旋转角即为激光雷达中心在小车坐标系中的偏移角。

2.根据权利要求1所述的一种基于直角墙面的激光标定方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S201、激光雷达采集小车正面墙面的激光点云数据，对该激光点云数据先进行RANSAC估计滤噪，再进行最小二乘直线拟合，求出拟合直线的斜率角；

S202、重复步骤S201，至少得到三组斜率角，对所有斜率角取平均斜率角值，所述平均斜率角值即为激光雷达的安装误差角。

3.根据权利要求1所述的一种基于直角墙面的激光标定方法，其特征在于，所述步骤A1中控制小车原地旋转，记录旋转过程中激光雷达在墙面坐标系下的坐标值：

(1)将直角墙面构建成墙面坐标系o-xy，墙角为坐标系原点，激光雷达扫描平面与墙面坐标系重合；

(2)小车原地旋转过程中，记录激光雷达旋转轨迹在墙面坐标系o-xy上的表示，建立激光雷达旋转模型1η_(ω)x和模型2η_(ω)y，η_(ω)x表示垂直于墙面1的激光束的方位角，η_(ω)y表示垂直墙面2的激光束的方位角；

η(ω)_x＝(δ-ω)·180/π+90 η,δ,ω∈(-π，π)

η(ω)_y＝(δ-ω)·180/π+180 η,δ,ω∈(-π，π)

模型1和模型2中，ω为车体累计旋转角，取车头方向为正，用弧度值表示；δ激光安装误差角，取车头方向为正，用弧度值表示；η表示垂直于墙面激光束的方位角，取激光雷达0°角方向为正，用角度值表示；

(3)获取每一帧点云集合，集合包括集合内所有点云到激光雷达的距离ρ，建立模型3；

模型3：i＝θ·n/360

ρi＝N[i]

模型3中，N为一帧点云集合，n为N内点云的数量，θ为点云的方位角，i为点云在N中的索引值，ρi为点云i到激光雷达的距离；

(4)将模型1和模型2分别带入模型3，求出垂直于墙面1的目标点云到激光雷达的距离ρx和垂直于墙面2的目标点云到激光雷达的距离ρy，在墙面坐标系o-xy下ρx表示激光雷达运行轨迹点的x值，ρy表示激光雷达运行轨迹点的y值，记录每一帧的(ρx,ρy)，将激光雷达运动轨迹构建一个运动轨迹集合∑ρxy，则∑ρxy反映了激光雷达在墙面坐标系o-xy下的运行轨迹；

其中，ρjx、ρjy为第j帧激光点云到墙壁1、2的垂直距离。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于直角墙面的激光标定方法，其特征在于，所述步骤A2中激光雷达在墙面坐标系下的运动轨迹点采用RANSAC估计进行圆拟合：

(1)将激光雷达运动轨迹上所有点的坐标值构成一个运动轨迹集合，在集合中随机选择三个点构建模型；

(2)设容错值e为0.02m，计算集合中剩余点到圆心的距离R'，e'＝|R-R'|，当e'e时，表示该点为局内点，累计局内点个数；

(3)迭代重复步骤(1)和(2)，当当前模型局内点数比上一次的更多时，更新当前模型为最优模型，并更新最优模型的局内点集合；

(4)选择最优模型的局内点重新进行RANSAC估计，并设容错值e为0.01m；

(5)最后根据重新估计的模型计算得到半径R。

5.根据权利要求3所述的一种基于直角墙面的激光标定方法，其特征在于，所述步骤A3包括：遍历所述集合，寻找最小Y轴值，并记录最小Y轴值时小车的旋转角，即为激光雷达中心在小车坐标系中的偏移角。