[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于惯性测量单元的旋转式激光雷达数据校正方法，其特征在于，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；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；上位机的处理计算平台将采集753.58Hz的激光雷达数据包，和400Hz的惯性测量单元数据包并进行缓存，所述惯性测量单元数据包中携带有同步标志位；激光雷达缓存队列长度为76，惯性测量单元缓存队列长度为399；每当激光雷达数据的缓存队列到达76的长度就进行一次矫正处理；步骤5、时间校正；检测76个激光雷达数据包对应的PPS脉冲电平信号否存在跳变；如果不存在则不处理，如果存在跳变则在惯性测量单元数据包中查找同步标志位所在数据帧；查找到惯性测量单元同步帧后将同步帧的时间根据激光雷达数据包中的时间进行更新，并对同步帧之前和之后的数据进行更新；步骤6、数据校正；解析出旋转式激光雷达激光距离测量的时间戳Laseri.TimeStamp；在惯性测量单元缓存队列查找离Laseri.TimeStamp最近的两帧数据的时间戳，第一时间戳IMUj.TimeStamp和第二时间戳IMUj+1.TimeStamp，其中第一时间戳和第二时间戳满足：IMUj.TimeStamp≤Laseri.TimeStamp≤IMUj+1.TimeStamp，当上式不满足时可选择下式IMUj.TimeStamp≤IMUj+1.TimeStamp≤Laseri.TimeStamp；求解旋转变量IMUi.quaternion，使用四元数进行插值：；最后求解校正后的激光雷达数据：Laseri.XYZ_Correction＝IMUi.quaternion*Laseri.XYZ；其中，Laseri.TimeStamp，i∈[0,30000)是旋转式激光雷达激光距离测量的时间戳；slerp为四元差值函数；IMUi.quaternion，i∈[0,30000)是旋转式激光雷达激光距离测量对应的旋转变量；IMUj.quaternion，j∈[0,200)，是惯性测量单元采集的四元数；IMUj.TimeStamp，j∈[0,200)是惯性测量单元采集数据的时间戳；Laseri.XYZ是旋转式激光雷达计算出来的未校正的三维空间点；Laseri.XYZ_Correction是校正后的三维空间点。