CN110118571A - 一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法 - Google Patents

Abstract

一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，包括：获取移动设备的位置信息和姿态信息；根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。本发明所述方法不依赖于物理参考物，直接读取移动设备的位置信息和姿态信息，通过简单的公式计算得出移动设备实际行驶方向与激光传感器的安装偏角，降低了对激光传感器机械安装的要求；通过算法修正后的激光传感器的安装偏角可以有效提高定位的准确性；并且能够更加有助于移动设备在场景中的应用和活动，提高与其他需要协同合作的设备对接的精确性。

Description

一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法

技术领域

本发明涉及自动导引技术领域，尤其涉及一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法。

背景技术

基于激光传感器定位与导航的AGV(Autonomous Guided Vehicle)是通过位于AGV上安装的激光传感器来对环境进行扫描并结合其他的传感器实现对AGV的定位。在获取AGV的准确位置后，结合目标控制点的位置进行路径规划，并在运行过程中同时更新AGV的位置。因此在运动控制中，激光传感器相当于人的眼睛，在安装过程中的任何微小的差异都会影响定位的准确性并造成最终精度的差异性。

激光传感器通过机械方式安装在AGV上，由于机械安装的局限性，存在一个安装偏角，即激光传感器0度方向与车身0度方向的夹角（理想情况下，激光传感器方向与车身方向保持一致）。当激光传感器安装偏角达到2度时，在AGV行驶速度3m/s，激光更新时间100ms的情况下，由安装偏角带来的横向偏差为：

由此可见，当存在较大的激光安装偏角时，实际车身位置与激光传感器读取位置有较大的误差，会给运动控制带来较大的影响，甚至在某些精度要求高的特定场景会影响其安全性。如何快速精确地在AGV运行场地下有效地对激光传感器安装偏角进行标定，并对其在算法中进行补偿，是本专利要解决的问题。

可以理解的是，激光传感器也可以安装在其他移动设备上，且同样需要对激光传感器的安装角度误差进行计算，得到准确的安装角度误差才能够更好的控制移动设备的运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法、装置和计算机可读存储介质，以解决现有技术中的激光传感器安装角度误差对移动设备的影响问题；

本发明的另一目的在于提供一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法、装置和计算机可读存储介质，以对移动设备的姿态进行补偿，进而能够更好的进行移动设备的运动控制。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，包括：

获取移动设备的位置信息和姿态信息；

根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；

根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

进一步地，所述移动设备的位置信息基于所述激光传感器确定。

进一步地，获取所述移动设备的至少两个位置信息。

进一步地，相邻所述两个位置之间的距离大于或等于3米。

进一步地，相邻所述两个位置之间的距离大于6米。

另一方面，提供了一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取装置获取移动设备的位置信息和姿态信息；

计算模块，所述计算模块根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；并且，根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括处理器，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如上任一项所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法。

另一方面，提供一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法，包括如上任一项所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，以及将所述安装角度误差补偿至所述移动设备的姿态信息。

另一方面，一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿装置，包括：

姿态获取模块，所述姿态获取模块获取所述移动设备的姿态；

误差获取模块，所述误差获取模块获取所述安装角度误差；

补偿模块，所述补偿模块连接所述姿态获取模块和所述误差获取模块，根据所述安装角度补偿对所述姿态信息进行补偿。

另一方面，一种计算机可读存储介质，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如上文所述的安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法。

本发明的有益效果：

本发明所述方法不依赖于物理参考物，直接读取移动设备的位置信息和姿态信息，通过简单的公式计算得出移动设备实际行驶方向与激光传感器的安装偏角，降低了对激光传感器机械安装的要求；通过算法修正后的激光传感器的安装偏角可以有效提高定位的准确性；并且能够更加有助于移动设备在场景中的应用和活动，提高与其他需要协同合作的设备对接的精确性。

附图说明

图1为本发明所述一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法的流程图；

图2为一实施例所述移动设备的位姿信息和第一角度参数示意图；

图3为一实施例中所述一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的装置的框图；

图4为一实施例中所述一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法的流程图；

图5为一实施例中所述一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿装置的框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

本发明实施例提供了一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，参考图1，包括：

获取移动设备的位置信息和姿态信息；

根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；

根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

所述获取移动设备的位置信息和姿态信息包括获得所述移动设备的位置坐标和角度，位置坐标为场景坐标系下的坐标，角度一般根据需要求进行定义，优选定义为移动设备的正向与场景坐标系下的Y轴或者X轴的夹角，Y轴或者X轴位于与水平面平行或者重合的平面上。

在一实施例中，所述移动设备为AGV式叉车，所述场景为仓库，定义一个仓库坐标系，X轴和Y轴平面即水平地面，Y轴为高度方向，仓库坐标系的原点位于仓库的某一个墙角点，所述AGV式叉车的正向为从AGV式叉车的叉牙朝向所述AGV式叉车的车头的方向，所述角度为AGV式叉车的正向与Y轴中间的夹角，在AGV式叉车在仓库中工作的过程中，AGV式叉车会通过一些方式实时进行定位和导航，这里的一些方式为现有技术中的常见方式，根据技术的发展，目前较为常用的为激光导航和定位方式，AGV式叉车在运行过程会通过激光导航和定位的方式实时获取到其的位姿信息，即包括AGV式叉车的位置，通常以坐标的方式表示，以及包括AGV式叉车的姿态信息，通常以所述角度的方式进行表示。

在理想状态下，激光传感器的正向与AGV式叉车的正向之间的夹角为0°；所述激光传感器的正向指过激光传感器发射出激光的发射器的中心点且平行与坐标系的XY平面的射线，方向为沿激光发射的方向；但是在实际安装过程中，存在激光传感器的正向与所述AGV式叉车的正向之间夹角大于0°的情况，如果不考虑安装误差将降低AGV式叉车的运动控制的精确性；而激光传感器的正向与AGV式叉车的正向之间的误差即为所述安装角度误差。

所述第一角度参数α为移动设备行走过程中的实际航向，参照图2，移动设备在场景中工作，从第一位置运动到第二位置的过程中会获得第一位置和第二位置的位置信息，也就是坐标信息，第一位置坐标为，第二位置坐标为，第一角度参数的计算公式为：

。

在一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，第一位置到第二位置之间为直线段，AGV式叉车在运动过程中会实时通过激光定位和导航模块获取其自身的位置信息，AGV式叉车的实际航向即为第一角度参数。优选第一位置距离第二位置之间的距离大于或等于3米，因为过小不利于后续安装角度误差计算的结果的可靠性，更为优选地，当应用在AGV式叉车的情况下，第一位置距离第二位置之间的距离大于或等于6米，6米为经过测试验证的数据，后续计算得到的安装角度误差更准确。

另一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，从第二位置运动到第三位置，从第三位置运动到第四位置，从第四位置运动到第五位置，从第五位置运动到第六位置，分别实时获取到第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置和第六位置的位置信息，相邻的任意两个位置之间的距离大于3米或等于3米，优选为大于6米或等于6米，依次计算从第一位置运动到第二位置，从第二位置运动到第三位置，从第三位置运动到第四位置，从第四位置运动到第五位置，从第五位置运动到第六位置的第一角度参数α的五个数据，将其平均，最终获得第一角度参数α。

另一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，AGV式叉车在其中的运动路线为非直线，这样的情况下，第一角度参数α仍然可以通过上述公式进行计算，值得注意的是，第一位置与第二位置之间的直线距离也要大于3米或者3米以上，优选为大约6米或6米以上，更为优选地大于9米或9米以上。

所述第二角度参数β为激光传感器反馈的角度的平均值，参照图2，移动设备在场景中工作，从第一位置运动到第二位置的过程中会获得第一位置和第二位置的姿态信息，也就是角度信息，第一位置时移动设备的角度为，第二位置时移动设备的角度为，那么第二角度参数的计算公式为：

。

在一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，第一位置到第二位置之间为直线段，AGV式叉车在运动过程中会实时通过激光传感器获取其在第一位置和第二位置的角度信息，优选第一位置距离第二位置之间的距离大于或等于3米，因为过小不利于后续安装角度误差计算的结果的可靠性，更为优选地，当应用在AGV式叉车的情况下，第一位置距离第二位置之间的距离大于或等于6米，6米为经过测试验证的数据，后续计算得到的安装角度误差更准确。

另一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，从第二位置运动到第三位置，从第三位置运动到第四位置，从第四位置运动到第五位置，从第五位置运动到第六位置，分别获取到AGV式叉车在第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置和第六位置的角度信息，相邻的任意两个位置之间的距离大于3米或等于3米，优选为大于6米或等于6米，依次计算从第一位置运动到第二位置，从第二位置运动到第三位置，从第三位置运动到第四位置，从第四位置运动到第五位置，从第五位置运动到第六位置的第二角度参数β的五个数据，将其平均，最终获得第二角度参数β。

另一实施例中，AGV式叉车从第一位置运动到第二位置，AGV式叉车在其中的运动路线为非直线，这样的情况下，第二角度参数β仍然可以通过上述公式进行计算，值得注意的是，第一位置与第二位置之间的直线距离也要大于3米或者3米以上，优选为大约6米或6米以上，更为优选地大于9米或9米以上。

所述根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差是指第一角度参数和第二角度参数之差即等于安装角度误差，计算公式如下：

。

在一实施例中，AGV式叉车的第一角度参数α和第二角度参数β计算出来之后，将两者相减则得到了安装角度误差

在另一实施例中，AGV式叉车依次经历了多个位置，并且分别计算了多个第一角度参数α、第二角度参数β，也计算得到了多个安装角度误差，那么最终的安装角度误差优选为多个安装角度误差的平均值。

参考图3，本发明实施例还提供了一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取移动设备的位置信息和姿态信息；

计算模块，所述计算模块根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；并且，根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

在一实施例中，移动设备为AGV式叉车，AGV式叉车设置有信息获取模块，所述信息获取模块包括激光传感器，所述信息获取模块获取AGV式叉车的位置信息和姿态信息，即位置坐标和在当前位置的AGV式叉车的角度信息；获取模块获取到位置信息和姿态信息后，将位置信息和姿态信息发送给计算模块，计算模块根据位置信息和姿态信息分别计算第一角度参数α和第二角度参数β，然后计算出安装角度误差。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括处理器，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如上文任一项所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法；所述计算机可读存储介质为现有技术中的常见存储介质。

本发明实施例还提供一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法，参照图4，包括：

获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差；

将所述安装角度误差补偿至所述移动设备的姿态信息。

在一实施例中，所述获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差包括：获取移动设备的位置信息和姿态信息；根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

所述将所述安装角度误差补偿至所述移动设备的姿态信息包括：确定移动设备在当前位置的角度信息是加上所述安装角度误差。

在一实施例中，AGV式叉车在当前的角度信息为50°，计算得到的安装角度误差为1°，则AGV式叉车在当前的角度信息为51°；如果计算出来的安装角度信息为-1°，则AGV式叉车在当前的角度信息为49°；获取了移动设备更准确的位姿信息将有助于移动设备与与其对接的装置之间的配合，比如说AGV式叉车要插取货物的情况等。

本发明实施例还提供了一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿装置，参照图5，包括：

姿态获取模块，所述姿态获取模块获取所述移动设备的姿态；

误差获取模块，所述误差获取模块获取所述安装角度误差；

补偿模块，所述补偿模块连接所述姿态获取模块和所述误差获取模块，根据所述安装角度补偿对所述姿态信息进行补偿。

在一实施例中，移动设备为AGV式叉车，AGV式叉车设置有信息获取模块，所述信息获取模块包括激光传感器，所述信息获取模块获取AGV式叉车的位置信息和姿态信息，即位置坐标和在当前位置的AGV式叉车的角度信息；获取模块获取到位置信息和姿态信息后，将位置信息和姿态信息发送给计算模块，计算模块根据位置信息和姿态信息分别计算第一角度参数α和第二角度参数β，然后计算出安装角度误差；然后计算模块获取到信息获取模块中的角度信息和所述计算模块中的安装角度误差，对角度信息进行补偿，得到实际的AGV式叉车在当前位置的角度。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括处理器，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如上文所述的安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法。

本发明所述方法不依赖于物理参考物，直接读取移动设备的位置信息和姿态信息，通过简单的公式计算得出移动设备实际行驶方向与激光传感器的安装偏角，降低了对激光传感器机械安装的要求；通过算法修正后的激光传感器的安装偏角可以有效提高定位的准确性；并且能够更加有助于移动设备在场景中的应用和活动，提高与其他需要协同合作的设备对接的精确性。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，其特征在于，包括：

获取移动设备的位置信息和姿态信息；

根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；

根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

2.如权利要求1所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，其特征在于，所述移动设备的位置信息基于所述激光传感器确定。

3.如权利要求2所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，其特征在于，获取所述移动设备的至少两个位置信息。

4.如权利要求3所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，其特征在于，相邻所述两个位置之间的距离大于或等于3米。

5.如权利要求4所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，其特征在于，相邻所述两个位置之间的距离大于6米。

6.一种获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，所述信息获取装置获取移动设备的位置信息和姿态信息；

计算模块，所述计算模块根据移动设备的位置信息计算第一角度参数，根据移动设备的姿态信息计算第二角度参数；并且，根据第一角度参数和第二角度参数计算安装角度误差。

7.一种计算机可读存储介质，包括处理器，其特征在于，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如权利要求1-5任一项所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法。

8.一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的获取移动设备上的激光传感器的安装角度误差的方法，以及将所述安装角度误差补偿至所述移动设备的姿态信息。

9.一种安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿装置，其特征在于，包括：

姿态获取模块，所述姿态获取模块获取所述移动设备的姿态；

误差获取模块，所述误差获取模块获取所述安装角度误差；

补偿模块，所述补偿模块连接所述姿态获取模块和所述误差获取模块，根据所述安装角度补偿对所述姿态信息进行补偿。

10.一种计算机可读存储介质，包括处理器，其特征在于，当所述处理器读取所述计算机可读存储介质时，执行如权利要求8所述的安装有激光传感器的移动设备的姿态补偿方法。