[发明专利]基于车体坐标系的激光雷达坐标转换方法

摘要

基于车体坐标系的激光雷达坐标转换方法,具体步骤为，瞬时激光束坐标系转化为激光扫描参考坐标系，根据瞬时激光与激光雷达坐标系的夹角和激光飞行的距离，解算出激光脚点相对于激光雷达坐标系的坐标，激光扫描参考坐标系转化惯性平台参考坐标系，测量激光雷达与惯性导航平台的安置夹角和位移，根据旋转平移公式，解算激光脚点相对于惯性平台参考坐标系的坐标；惯性平台参考坐标系转化为周期开始瞬时坐标系，本发明不需要将激光脚点数据转化为WGS‑84坐标系，而是转化为扫描周期开始时刻汽车载体瞬时坐标系，即减少了运算量和数据依赖，又能保持点和汽车之间的相对坐标；此方法不依赖于GPS数据，尤其是避免了GPS失效时带来的内插或预测误差。

主权项

基于车体坐标系的激光雷达坐标转换方法,其特征在于，具体步骤如下：S1：瞬时激光束坐标系转化为激光扫描参考坐标系，根据瞬时激光与激光雷达坐标系的夹角和激光飞行的距离，解算出激光脚点相对于激光雷达坐标系的坐标：XLYLZL=LcosacosβLcosasinβLsina]]>其中(XL YL ZL)T为激光脚点在激光扫描参考坐标系的坐标，该激光扫描参考坐标系为右手坐标系，a为瞬时激光束在XOZ平面内的投影与X轴的夹角；β为瞬时激光束在XOY平面的投影与X轴的夹角；S2：激光扫描参考坐标系转化惯性平台参考坐标系，测量激光雷达与惯性导航平台的安置夹角和位移，根据旋转平移公式，解算激光脚点相对于惯性平台参考坐标系的坐标；本步骤中的旋转平移公式为：XIYIZI=RIXLYLZL+ΔXLΔYLΔZL]]>其中，(XI YI ZI)T为激光脚点相对于惯性平台参考坐标系的坐标；RI为由激光扫描参考坐标系和惯性平台参考坐标系之间的安置夹角得到的旋转矩阵；(ΔXL ΔYL ΔZL)T为激光扫描参考坐标系原点和惯性平台参考坐标系原点之间的位移向量，激光雷达安装在车内后旋转矩阵和位移向量固定；S3：惯性平台参考坐标系转化为周期开始瞬时坐标系，其转化公式为：XnYnZn=Σi=0nΔXiΔYiΔZi]]>其中(Xn Yn Zn)T是相对于周期开始坐标轴n*t时刻的移动坐标；(ΔXi ΔXi ΔXi)T表示i时刻汽车行驶的位移向量；综上所述得到最终坐标转换公式：XnYnZn=RG[RIXLYLZL+ΔXLΔYLΔZL]+Σi=0nXiYiZi;]]>所述位移向量是通过以下步骤得出的：A1、在周期开始瞬时坐标系上，将汽车每个扫描周期内的行驶轨迹进行微分，该周期内汽车做匀速直线运动，则汽车行驶的距离为：l＝v×t其中v为汽车的速度，t为运行时间；A2、初始时A点经过t时间到达B点，将AB之间的距离看成等于A到B的行驶轨迹；此时AB向量相对于A瞬时的坐标(ΔX ΔY ΔZ)T有以下公式：ΔXΔYΔZ=RΔIl00]]>其中RΔI为旋转公式：RΔI＝R(H)R(P)R(R)R(R)=1000cosR-sinR0sinRconR]]>R(P)=cosP0sinP010-sinP0cosP]]>R(H)=cosH-sinH0sinHcosH0001]]>其中R(H)、R(R)、R(P)分别是惯性平台参考坐标系相对于周期开始瞬时坐标系的姿态角，l为在该时间段内汽车的位移；A3、计算出B点相对于起始时刻A的坐标为(XB YB ZB)T：XBYBZB=ΔXΔYΔZ]]>(ΔX ΔY ΔZ)T为汽车行驶的位移向量；由此可以得到各个点相对于A点瞬时坐标系的坐标。