[发明专利]单线阵激光雷达设备中心标定的方法

摘要

本发明提供了一种单线阵激光雷达设备中心标定的方法。该方法针对激光雷达设备中心高精度标定问题，采用激光雷达三角形反射靶标，通过对激光雷达三角反射靶标多次扫描成像，将激光雷达设备中心定标问题，改化为直线与直线求交问题，从而降低激光雷达设备中心定标与设备工作原理相关性，简化激光雷达设备中心定标流程，从而提高激光雷达设备中心定标与测距评估的精度。

主权项

一种单线阵激光雷达设备中心标定的方法，其特征在于，包括：步骤A：提供正方形靶标，在该正方形靶标的一对角线分布两相同的等腰直角三角形，该两等腰直角三角形分别关于该对角线对称，且直角顶点均位于该对角线上，该两等腰直角三角形内部区域及正方形靶标的两对角线的区域为激光信号反射区域，外部的区域为激光信号吸收区域；步骤B：在正方形靶标上的等腰直角三角形的区域设置四个标记点‑A、B、C、D，该四个标记点过同一条直线，且该直线平行于等腰直角三角形的对称线，由两等腰直角三角形的顶点坐标及边长，求取该四个标记点在正方形靶标上的二维坐标的表达式；该步骤B中，两个等腰直角三角形的直角顶点分别为(a,a)和(b,b)；四个标记点A，B，C，D的坐标分别为：(a,ya)，(xb,2a+l‑xb)，(b,yc)，(xd,2a+l‑xd)，其中，ya、xb、yc、xd为未知量，l为等腰直角三角形的直角边的边长；步骤C：将激光雷达设备放置于转台上；将全站仪放置于激光雷达设备与靶标能同时通视处；求取正方形靶标放置于第一位置时，四个标记点在三维空间的对应点‑PA、PB、PC、PD在全站仪坐标系下的坐标；该步骤C包括：子步骤C1，由激光雷达对正方形靶标上的四个标记点进行探测，记录该四个标记点与激光雷达的距离值ρA，ρB，ρC，ρD；A、B两点之间的长度LAB和相对于激光雷达中心的分束角θAB；及C、D两点之间的长度LCD和相对于激光雷达中心的分束角θCD；子步骤C2：构建关于四个标记点的四元方程组，计算该四个标记点在正方形靶标上的二维坐标；子步骤C3：设过正方形靶标上坐标原点且垂直于正方形靶标平面的矢量为Z轴，该轴以沿靶标面向外为正方向，建立靶标三维坐标系，得到四个标记点在三维空间的对应点在三维靶标坐标系下的三维坐标；子步骤C4：利用全站仪对正方形靶标进行探测，获得全站仪坐标系至靶标坐标系的旋转矩阵R和平移向量T；以及步骤C5：由全站仪坐标系至靶标坐标系的旋转矩阵R和平移向量T，将四个标记点在三维空间的对应点在靶标坐标系下的三维坐标转换为在全站仪坐标系下的三维坐标；步骤D：朝向远离激光雷达设备的方向移动正方形靶标至第二位置，求取正方形靶标放置于第二位置时，四个标记点在三维空间的对应点‑PA′、PB′、PC′、PD′在全站仪坐标系下的坐标；步骤E：在全站仪坐标系下，对于四个标记点中的每一个标记点，求取过Pi点与Pi′点的直线Pi,i′的方程，其中，i＝A、B、C、D；以及步骤F：在全站仪坐标系下，求取四条直线‑PA,A′、PB,B′、PC,C′、和PD,D′的交点，该交点即为激光雷达坐标系中心在全站仪坐标系下的坐标值，完成单线阵激光雷达设备中心标定。