CN109597054B - 激光雷达的标定方法 - Google Patents

激光雷达的标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109597054B
CN109597054B CN201811573896.7A CN201811573896A CN109597054B CN 109597054 B CN109597054 B CN 109597054B CN 201811573896 A CN201811573896 A CN 201811573896A CN 109597054 B CN109597054 B CN 109597054B
Authority
CN
China
Prior art keywords
distance
calibration
value
reflectivity
laser radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811573896.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109597054A (zh
Inventor
何贤英
赵静维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Onsight Co ltd
Original Assignee
Ningbo Onsight Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Onsight Co ltd filed Critical Ningbo Onsight Co ltd
Priority to CN201811573896.7A priority Critical patent/CN109597054B/zh
Publication of CN109597054A publication Critical patent/CN109597054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109597054B publication Critical patent/CN109597054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光雷达的标定方法。该标定方法包括：利用所述激光雷达获取多个标定距离值下的标定物体的距离测量值以及对应的反射率测量值；按照所述距离测量值的大小将所述距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组；按照每一组内的所述反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组；根据每一子组内的所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以所述反射率测量值为输入变量的误差校正函数。通过上述方式，本发明能够在不同生产批次以及同一批次的激光雷达具有通用性，又能提高测量精度，从而进一步降低生产成本。

Description

激光雷达的标定方法
技术领域
本发明涉及激光雷达测绘技术领域，特别是涉及一种激光雷达的标定方法。
背景技术
扫描激光雷达系统是利用激光束对周围物体进行感知的设备，以点云数据的形式反映周围物体的位置及形貌。刚生产出来的激光雷达系统是不能直接投入使用的，需要根据实际数据进行标定，标定后的雷达并测试符合要求的雷达才能正式投入使用。
经申请人在长期的研发过程中，发现现有技术的扫描激光雷达的不同生产批次以及同一批次的激光雷达都有一定的差异，现有的标定算法不能满足不同生产批次以及同一批次的激光雷达上的适用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种激光雷达的标定方法，能够在不同生产批次以及同一批次的激光雷达上具有通用性，且测量精度高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光雷达的标定方法。所述标定方法包括：
利用所述激光雷达获取多个标定距离值下的标定物体的距离测量值以及对应的反射率测量值；
按照所述距离测量值的大小将所述距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组；
按照每一组内的所述反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组；
根据每一子组内的所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以所述反射率测量值为输入变量的误差校正函数。
本发明的有益效果是：本发明提供一种激光雷达的标定方法，利用所述激光雷达获取多个标定距离值下的距离测量值以及对应的反射率测量值；按照所述距离测量值的大小将所述距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组；按照每一组内的所述反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组；根据每一子组内的所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以所述反射率测量值为输入变量的误差校正函数。通过上述方式，本发明能够在不同生产批次以及同一批次的激光雷达具有通用性，又能提高测量精度，从而进一步降低生产成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中激光雷达的标定示意图；
图2是本发明一实施例中激光雷达的标定方法流程示意图；
图3是本发明一实施例中激光雷达的发射信号与接收信号的上升沿时间间隔的示意图；
图4是本发明一实施例中激光雷达的误差值以及对应的反射率测量值在坐标系的示意图；
图5是本发明另一实施例中激光雷达的误差值以及对应的反射率测量值在坐标系的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步地详细描述。
参阅图1，示出本发明一实施例中激光雷达的标定示意图。
图1中，激光雷达1、标定物体2。
参阅图2，示出本发明一实施例中激光雷达的标定方法流程示意图。
以下具体结合图2介绍本发明提供的一种激光雷达的标定方法，该标定方法可包括如下操作。
S100：利用激光雷达获取多个标定距离值下的标定物体的距离测量值以及对应的反射率测量值。
具体的，激光雷达与不同颜色的标定物体的几何中心对准设置，以使得激光雷达的激光光束打到不同颜色的标定物体的中心上。在每一个标定距离值下设置不同颜色的标定物体。不同颜色的标定物体在标定总长度范围内以标定距离值每移动一次，激光雷达采集一次距离测量值以及对应的反射率测量值。激光雷达针对不同颜色的标定物体分别获取距离测量值以及对应的反射率测量值。标定物体可为挡板。不同颜色可包括黑色、白色、红色、绿色、黄色和蓝色等。不同颜色可以任意颜色，例如单色或几种颜色组合都可以，在此不做限定。提供不同颜色的标定物体能够使得激光雷达适应复杂使用环境中能够保持较高精准的测量精度。
参阅图3，距离测量值由激光雷达的发射信号的上升沿到激光雷达的接收信号的上升沿之间的第一时间间隔tdc1计算获得。容易理解的是，距离测量值等于光的速度乘以第一时间间隔的乘积的二分之一，即为(v×tdc1)/2。
反射率测量值由激光雷达的发射信号的上升沿到激光雷达的接收信号的下降沿之间的第二时间间隔tdc2与第一时间间隔tdc1的差值所表征。容易理解的是，反射率测量值等于第二时间间隔tdc2减去第一时间间隔tdc1，即为tdc2-tdc1。
标定距离值为激光器到不同颜色的标定物体的距离。标定总长度为激光雷达所标定有效距离内能够达到标定的精度要求。
标定总长度可以任意长度。标定距离值的总长度例如，0～2m、0～5m、0～10m、0～15m、0～20m、0～25m、0～30m、0～35m、0～40m等。标定距离值也可以任意长度。标定距离值例如，5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、100cm等。在激光雷达的标定过程可选取上述列举标定距离值中任选1个、2个或多个标定距离值以上组合，以适用不同的标定总长度内的标定的精度要求。
例如，在标定总长度为0～2m时，可选取标定距离值为5cm，也可选取标定距离值为10cm。在标定总长度为0～10m时，可选取标定距离值为5cm，同样也可选取标定距离值为10cm，还可以选取多个标定距离值为5cm与10cm组合以适用不同的标定距离值的标定的精度要求。具体的，选取多个标定距离值时，例如在标定总长度2m以内时，以标定距离值为5cm；在标定总长度2m以上时，以标定距离值为10cm。
上述例子中并不是指标定距离值与标定总长度唯一对应关系，而是根据标定总长度内根据实际标定的精度要求选取适合的标定距离值。标定距离值的选取按照标定总长度越小所选取的标定距离值就越小，以使得激光雷达在所标定有效距离内能够满足标定的精度要求。
S102：按照距离测量值的大小将距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组。
具体的，以在特定标定距离值下获得的标定物体的距离测量值作为距离分割阈值；将小于或等于距离分割阈值的距离测量值及其对应的反射率测量值归为一组；将大于距离分割阈值的距离测量值及其对应的反射率测量值归为另一组。
以标定总长度为0～30m为例进行详细介绍，进一步的可按照距离测量值的大小分为0～2m和2～30m进行分段。距离测量值的大小分两段也是根据标定总长度内根据实际标定的精度要求而定。在其他实施例中，也可以是三段、四段在此不做限定。
例如，在距离测量值为0～2m时，可选取按照上述列举的方式选取合适的标定距离值。在保证激光雷达的标定精度下，可选取标定距离值为10cm。不同颜色的标定物体在距离测量值为0～2m内以标定距离值10cm每移动一次，激光雷达采集一次距离测量值以及对应的反射率测量值。
例如，在距离测量值为2～30m时，可选取按照上述列举的方式选取合适的标定距离值。在保证激光雷达的标定精度下，可选取标定距离值为50cm。不同颜色的标定物体在距离测量值为2～30m内以标定距离值50cm每移动一次，激光雷达采集一次距离测量值以及对应的反射率测量值。
S104：按照每一组内的反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组。
具体的，参阅图4至图5，以距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值作为一坐标轴，并以反射率测量值作为另一坐标轴，以形成一坐标系。利用所获得的距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值在坐标系中形成数据点云。以数据点云的转折点所对应的反射率测量值作为反射率分割阈值；将小于或等于反射率分割阈值的反射率测量值及其对应的距离测量值归为一子组；将大于反射率分割阈值的的反射率测量值及其对应的距离测量值归为另一子组。反射率分割阈值进一步包括反射率分割阈值Q1和反射率分割阈值Q2。
在图3至图4中，横坐标为反射率测量值，单位：ns(纳秒)；纵坐标为误差值，单位：ns(纳秒)。
S106：根据每一子组内的距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以反射率测量值为输入变量的误差校正函数。
具体的，反射率测量值小于反射率分割阈值Q1、反射率分割阈值Q2的子组所对应的误差校正函数包括以反射率测量值为输入变量的三次多项式。
反射率测量值大于或等于反射率分割阈值Q1、反射率分割阈值Q2的子组所对应的误差校正函数包括以反射率测量值为输入变量的二次多项式。
基于上述方法整理可获得以反射率测量值为输入变量的误差校正函数如下：
当tdc1＜T，x＜Q1时，y＝0.15×[tdc1+p1×x3+p2×x2+p3×x+p4]；
当tdc1＜T，x≥Q1时，y＝0.15×[tdc1+p1×x2+p2×x+p3]；
当tdc1≥T，x＜Q2时，y＝0.15×[tdc1+p1×x3+p2×x2+p3×x+p4]；
当tdc1≥T，x≥Q2时，y＝0.15×[tdc1+p1×x2+p2×x+p3]。
上述误差校正函数中，tdc1为第一时间间隔；T为测量距离值2m；x为反射率测量值，即为tdc2-tdc1；Q1、Q2为反射率分割阈值；y为标定距离值；p1、p2、p3、p4为误差校正函数的常量；0.15为常量，该常量是由距离测量值＝光的速度×第一时间间隔/2＝3.0×108m/s×tdc1×10-9/2＝0.15tdc1计算获得，其中tdc1以ns(纳秒)为单位。
从上述四组误差校正函数很容理解的是，每组的误差校正函数对应不同距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值。
另一实施例中，一种激光雷达的标定方法，该标定方法可使用如上所述的标定方法，还包括利用激光雷达获取对实际物体的距离测量值以及对应的反射率测量值；利用误差校正函数和实际物体的反射率测量值对实际物体的距离测量值进行校正。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：提供一种激光雷达的标定方法，利用激光雷达获取多个标定距离值下的距离测量值以及对应的反射率测量值；按照距离测量值的大小将距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组；按照每一组内的反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组；根据每一子组内的距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以反射率测量值为输入变量的误差校正函数。通过上述方式，本发明能够在不同生产批次以及同一批次的激光雷达具有通用性，又能提高测量精度，从而进一步降低生产成本。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光雷达的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：
利用所述激光雷达获取多个标定距离值下的标定物体的距离测量值以及对应的反射率测量值；
按照所述距离测量值的大小将所述距离测量值以及对应的反射率测量值拆分成至少两组，其中，所述拆分成至少两组的方法包括：以在特定标定距离值下获得的所述标定物体的距离测量值作为距离分割阈值；将小于或等于所述距离分割阈值的所述距离测量值及其对应的反射率测量值归为一组；将大于所述距离分割阈值的所述距离测量值及其对应的反射率测量值归为另一组；
按照每一组内的所述反射率测量值的大小将每一组内的距离测量值以及对应的反射率测量值进一步拆分成至少两子组，其中，所述拆分成至少两子组的方法包括：以所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值作为一坐标轴，并以所述反射率测量值作为另一坐标轴，以形成一坐标系；利用所获得的所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值在所述坐标系中形成数据点云；以所述数据点云的转折点所对应的反射率测量值作为反射率分割阈值；将小于或等于所述反射率分割阈值的所述反射率测量值及其对应的距离测量值归为一子组；将大于所述反射率分割阈值的所述反射率测量值及其对应的距离测量值归为另一子组；
根据每一子组内的所述距离测量值和对应的标定距离值之间的误差值以及对应的反射率测量值分别拟合出以所述反射率测量值为输入变量的误差校正函数。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述距离测量值由所述激光雷达的发射信号的上升沿到所述激光雷达的接收信号的上升沿之间的第一时间间隔计算获得。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述反射率测量值由所述激光雷达的发射信号的上升沿到所述激光雷达的接收信号的下降沿之间的第二时间间隔与所述第一时间间隔的差值所表征。
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述反射率测量值小于所述反射率分割阈值的子组所对应的误差校正函数包括以所述反射率测量值为输入变量的三次多项式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反射率测量值大于或等于所述反射率分割阈值的子组所对应的误差校正函数包括以所述反射率测量值为输入变量的二次多项式。
6.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述利用所述激光雷达获取多个标定距离值下的标定物体的距离测量值以及对应的反射率测量值的步骤包括：
在每一个所述标定距离值下设置不同颜色的标定物体；
针对所述不同颜色的标定物体分别获取所述距离测量值以及对应的反射率测量值。
7.根据权利要求6所述的标定方法，其特征在于，所述不同颜色至少包括黑色、白色和蓝色。
8.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述标定方法进一步包括：
利用所述激光雷达获取对实际物体的距离测量值以及对应的反射率测量值；
利用所述误差校正函数和所述实际物体的反射率测量值对所述实际物体的距离测量值进行校正。
CN201811573896.7A 2018-12-21 2018-12-21 激光雷达的标定方法 Active CN109597054B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811573896.7A CN109597054B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 激光雷达的标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811573896.7A CN109597054B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 激光雷达的标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109597054A CN109597054A (zh) 2019-04-09
CN109597054B true CN109597054B (zh) 2023-06-02

Family

ID=65963424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811573896.7A Active CN109597054B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 激光雷达的标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109597054B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110988847A (zh) 2019-04-22 2020-04-10 上海禾赛光电科技有限公司 可用于激光雷达的噪点识别方法以及激光雷达系统
CN110515047A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 浙江合众新能源汽车有限公司 调节毫米波雷达垂直角度的方法
CN112630751A (zh) * 2019-10-09 2021-04-09 中车时代电动汽车股份有限公司 一种激光雷达的标定方法
CN113179653A (zh) * 2019-11-25 2021-07-27 深圳市大疆创新科技有限公司 反射率的测量方法、装置、可移动平台和计算机可读介质
WO2021189439A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 深圳市速腾聚创科技有限公司 基于连续波测距的补偿方法、装置和激光雷达
CN112965075B (zh) * 2021-02-26 2022-11-15 深圳市灵明光子科技有限公司 寻址判定方法、装置、设备及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109031253A (zh) * 2018-08-27 2018-12-18 森思泰克河北科技有限公司 激光雷达标定系统及标定方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPR301401A0 (en) * 2001-02-09 2001-03-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Lidar system and method
US9875557B2 (en) * 2012-11-05 2018-01-23 The Chancellor Masters And Scholars Of The University Of Oxford Extrinsic calibration of imaging sensing devices and 2D LIDARs mounted on transportable apparatus
JP6366405B2 (ja) * 2014-07-25 2018-08-01 三菱電機株式会社 レーザレーダ装置
CN106154279B (zh) * 2016-07-22 2019-03-01 武汉海达数云技术有限公司 一种激光测距仪校正方法
CN106707290A (zh) * 2017-03-08 2017-05-24 深圳市芯盛传感科技有限公司 一种光学测距模组
CN108646232A (zh) * 2018-05-15 2018-10-12 宁波傲视智绘光电科技有限公司 一种激光雷达的校正系统和激光雷达测距装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109031253A (zh) * 2018-08-27 2018-12-18 森思泰克河北科技有限公司 激光雷达标定系统及标定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109597054A (zh) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109597054B (zh) 激光雷达的标定方法
CN104483664B (zh) 单线阵激光雷达设备中心标定的方法
CN111311689A (zh) 一种激光雷达与相机相对外参的标定方法及系统
CN107656284B (zh) 测距装置及测距方法
EP1637835A3 (en) Reference coordinate calculating method, reference coordinate calculating program, recording medium thereof, reference plate and form measuring machine
CN111913169B (zh) 激光雷达内参、点云数据的修正方法、设备及存储介质
CN108008373B (zh) 一种基于脉冲式激光测距的回波补偿系统
CN108303702B (zh) 一种相位式激光测距系统及方法
CN105807271A (zh) 激光雷达的校准系统及方法
CN105336635B (zh) Cd-sem装置的校正方法、应用cd-sem装置的方法及cd-sem装置
CN113748359B (zh) 基于连续波测距的补偿方法、装置和激光雷达
CN110806561A (zh) 一种多基站的自标定方法
CN115081240A (zh) 一种提升仿真激光雷达数据真实性的点云数据处理方法
CN110988829B (zh) 一种基于uwb定位的车辆传感器标定方法及系统
CN113138373B (zh) 激光雷达测量值修正方法、误差补偿模型以及激光雷达
CN116699559A (zh) 一种应用于多激光雷达的耦合系统的耦合方法
CN106405566A (zh) 测量精度高的激光雷达测距方法
CN110986784B (zh) 基准坐标获取方法及其用途
CN110986787B (zh) 基于点云数据的变电站支撑式管母形变预警方法
CN112014829A (zh) 一种激光雷达扫描仪的性能指标测试方法与装置
CN105301577B (zh) 一种激光强度校准方法及装置
CN115755078A (zh) 一种激光雷达的测距方法、激光雷达及存储介质
WO2022160879A1 (zh) 一种转换参数的确定方法和装置
CN103308084A (zh) 一种用于增量式位移测量装置的光电接收传感器
CN106383352A (zh) 激光雷达测距方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant