CN111208523A - 一种空间动态角度的测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种空间动态角度的测量方法及测量装置，其中，该测量方法包括：启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描；获取被测对象的第一长度和第二长度；基于第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离；基于第二旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离；基于第一长度、第二长度、初始方位角、初始俯仰角、实时第一距离、实时第二距离、实时方位角、实时俯仰角以及预设的计算公式计算被测对象的实时空间动态角度；输出被测对象的实时空间动态角度。本申请能节省测量空间动态角度的测量成本。

Description

一种空间动态角度的测量方法及测量装置

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种空间动态角度的测量方法及测量装置。

背景技术

空间动态角度测量是目标定向的重要组成部分，随着科学技术高速发展，在航空航天、工业生产、大地测量、军事等诸多领域均需要用到空间动态角度测量这一技术。因此，研制低成本、高精度的空间动态角度测量装置及方法具有重要意义。

现有技术中，空间动态角度的测量主要运用动态惯性测量方法对空间动态角度进行测量。动态惯性测量方法利用自准直原理发射平行光束，之后通过反射光束与预设的多种适配器进行配合从而测得空间动态角度。然而，动态惯性测量方法需要设置众多适配器配合才能完成测量。因此，动态惯性测量方法存在测量成本较高的缺陷。

发明内容

本发明提供一种空间动态角度的测量方法及测量装置，能节省测量空间动态角度的测量成本。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种空间动态角度的测量方法，其中，上述测量方法包括：

启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，上述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；

获取上述被测对象的第一长度和第二长度，其中，上述第一长度等于上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第一转轴的中心点之间的距离，上述第二长度等于上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第二转轴的中心点之间的距离；

基于上述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取上述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，上述实时第一距离为上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，上述第一反射点为上述第一旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

基于上述第二旋转式单线激光雷达和上述目标参照物，获取上述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，上述实时第二距离为上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，上述第二反射点为上述第二旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

输出上述被测对象的实时空间动态角度。

基于本申请第一方面，在第一种可能实现的方式中，上述计算公式包括：第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式；上述第二长度等于上述第一长度；

上述基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度包括：

基于上述第一长度、上述初始方位角、上述实时第一距离、上述实时方位角和上述第一计算公式计算上述被测对象水平转动角度；

基于上述第二长度、上述初始俯仰角、上述实时第二距离、上述实时俯仰角和上述第二计算公式计算上述被测对象垂直转动角度；

基于上述被测对象水平转动角度、上述被测对象垂直转动角度和上述第三计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

其中，上述第一计算公式为：

在上述第一计算公式中，δ₁为上述被测对象水平转动角度、n₁为上述实时第一距离、R₁为上述第一长度、α₁为上述初始方位角、β₁为上述实时方位角；

上述第二计算公式为：

在上述第二计算公式中，δ₂为上述被测对象垂直转动角度、n₂为上述实时第二距离、R₂为上述第二长度、α₂为上述初始俯仰角、β₂为上述实时俯仰角；

上述第三计算公式为：

在上述第三计算公式中，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，R等于上述第一长度或上述第二长度，δ₁同上述第一计算公式中的δ₁，δ₂同上述第二计算公式中的δ₂。

基于本申请第一方面或第一方面的第一种可能实现方式，在第二种可能实现方式中，上述基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度之后，还包括：

获取预设的测量误差值；

基于上述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

基于本申请第一方面的第二种可能实现方式，在第三种可能实现方式中，上述输出上述被测对象的实时空间动态角度包括：

向上述被测对象的控制装置输出上述校准后的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于上述校准后的实时空间动态角度对上述被测对象进行相应的控制。

基于本申请第一方面的第二种可能实现方式，在第四种可能实现方式中，上述输出上述被测对象的实时空间动态角度包括：

通过显示器输出上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值，以便上述显示器分别显示上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值。

本申请第二方面提供一种空间动态角度的测量装置，上述测量装置包括：启动模块、第一获取模块、第二获取模块、计算模块、输出模块；

上述启动模块用于：启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，上述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；

上述第一获取模块用于：获取上述被测对象的第一长度和第二长度，其中，上述第一长度等于上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第一转轴的中心点之间的距离，上述第二长度等于上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第二转轴的中心点之间的距离；

上述第二获取模块用于：基于上述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取上述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，上述实时第一距离为上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，上述第一反射点为上述第一旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

基于上述第二旋转式单线激光雷达和上述目标参照物，获取上述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，上述实时第二距离为上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，上述第二反射点为上述第二旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

上述计算模块用于：基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

上述输出模块用于：输出上述被测对象的实时空间动态角度。

基于本申请第二方面，在第一种可能实现的方式中，上述第二长度等于上述第一长度；

上述计算模块具体用于：基于上述第一长度、上述初始方位角、上述实时第一距离、上述实时方位角和第一计算公式计算上述被测对象水平转动角度；

基于上述第二长度、上述初始俯仰角、上述实时第二距离、上述实时俯仰角和第二计算公式计算上述被测对象垂直转动角度；

基于上述被测对象水平转动角度、上述被测对象垂直转动角度和第三计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

其中，上述第一计算公式为：

在上述第一计算公式中，δ₁为上述被测对象水平转动角度、n₁为上述实时第一距离、R₁为上述第一长度、α₁为上述初始方位角、β₁为上述实时方位角；

上述第二计算公式为：

在上述第二计算公式中，δ₂为上述被测对象垂直转动角度、n₂为上述实时第二距离、R₂为上述第二长度、α₂为上述初始俯仰角、β₂为上述实时俯仰角；

上述第三计算公式为：

在上述第三计算公式中，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，R等于上述第一长度或上述第二长度，δ₁同上述第一计算公式中的δ₁，δ₂同上述第二计算公式中的δ₂。

基于本申请第二方面或第二方面的第一种可能实现方式，在第二种可能实现方式中，上述测量装置还包括校准模块；

上述校准模块用于：获取预设的测量误差值；

基于上述测量误差值对上述计算模块计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

本申请第三方面提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，上述存储器存储有计算机程序，其特征在于，上述处理器执行上述计算机程序时实现前述第一方面或第一方面的任一可能实现方式中的方法步骤。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现前述第一方面或第一方面的任一可能实现方式中的方法步骤。

由上可见，本申请提供的空间动态角度的测量方法通过启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描；与此同时，获取被测对象的第一长度和第二长度，并基于第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，基于第二旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，；之后基于第一长度、第二长度、初始方位角、初始俯仰角、实时第一距离、实时第二距离、实时方位角、实时俯仰角以及预设的计算公式计算被测对象的实时空间动态角度；最后输出被测对象的实时空间动态角度。由于上述第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，能够跟随被测对象进行转动，因此，可基于上述第一旋转式单线激光雷达、第二旋转式单线激光雷达和目标参照物获取测量被测对象空间动态角度所需的参数，从而根据上述参数计算得到被测对象实时空间动态角度。相对于传统的动态惯性测量方法，本申请并不需要设置众多适配器完成测量，故能节省测量空间动态角度的测量成本。

附图说明

为了清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种空间动态变化角度的测量方法的流程示意图。

图2为本申请实施例为说明第一计算公式推导过程所提供的几何关系模型图。

图3为本申请实施例为说明第三计算公式推导过程所提供的几何关系模型图。

图4为本申请实施例提供的一种空间动态变化角度的测量装置的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的一种计算机设备结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

下面以一实施例对本申请提供的一种空间动态变化角度的测量方法进行描述。上述测量方法可通过图1进行说明，在通过图1介绍本申请实施例的测量方法之前需要说明的是：图1只是对步骤12、步骤13和步骤14执行顺序的一种示意，在实际应用中，步骤12、步骤13和步骤14可以同时执行。具体的，如图1所示，本申请实施例中的测量方法包括：

步骤11、启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描；

其中，在上述步骤11中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，上述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；其中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达指的是在无刷直流电机机构的驱动下，激光雷达测距中心进行顺时针旋转，并发射激光信号，实现对周围环境的360°全方位的扫描的单线激光雷达。

在具体应用场景中，上述被测对象可以是机械臂等可以进行空间转动并产生空间动态角度的旋转对象，此处不做具体限定。

步骤12、获取上述被测对象的第一长度和第二长度；

其中，在上述步骤12中，上述第一长度等于上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第一转轴的中心点之间的距离，上述第二长度等于上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第二转轴的中心点之间的距离。

具体的可预先通过激光测距仪等设备测量上述被测对象的第一长度和第二长度并存储，以便步骤12通过调用的方式获取该被测对象的第一长度和第二长度。

步骤13、基于上述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取上述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离；

其中，在上述步骤13中，上述实时第一距离为上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，上述第一反射点为上述第一旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点。

下面对步骤13获取初始方位角、实时方位角以及实时第一距离的原理进行说明：在上述第一旋转式激光雷达启动后，上述第一旋转式激光雷达发射经调制的激光信号，激光信号投射到上述目标参照物进行漫反射后被上述第一旋转式激光雷达的光电探测系统接收，经第一旋转式激光雷达内部的处理器实时数据处理，即可计算出目标参照物到激光雷达的实时第一距离以及初始方位角、实时方位角。其中，上述初始方位角指的是上述被测物体处于初始零位状态下的方位角。

步骤14、基于上述第二旋转式单线激光雷达和上述目标参照物，获取上述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离；

其中，在上述步骤14中，上述实时第二距离为上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，上述第二反射点为上述第二旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

下面对步骤14获取初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离的原理进行说明：在上述第二旋转式激光雷达启动后，上述第二旋转式激光雷达发射经调制的激光信号。激光信号投射到上述目标参照物进行漫反射后被上述第一旋转式激光雷达的光电探测系统接收，经上述第二旋转式激光雷达内部的处理器实时数据处理，计算出目标参照物到激光雷达的实时第二距离以及初始俯仰角、实时俯仰角。其中，上述初始俯仰角指的是上述被测物体处于初始零位状态下的俯仰角。

需要说明的是，之所以在相同原理下，步骤13获取的方位角是初始方位角和实时方位角，而步骤14获取的方位角是初始俯仰角和实时俯仰角，是因为上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，故所测得的方位角也有相应不同。

可选的，上述步骤13以及上述步骤14中，上述目标参照物可以是十字形金属架或者方形金属框，并且，上述十字形金属架或方形金属框的边框为圆柱形，以便于上述激光信号准确地反馈上述初始方位角、上述实时方位角、上述初始俯仰角以及上述实时俯仰角。

步骤15、基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

在一种应用场景中，上述步骤15的计算公式包括：第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式；上述第二长度等于上述第一长度；并且，上述步骤15中的基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度包括：

基于上述第一长度、上述初始方位角、上述实时第一距离、上述实时方位角和上述第一计算公式计算上述被测对象水平转动角度；

基于上述第二长度、上述初始俯仰角、上述实时第二距离、上述实时俯仰角和上述第二计算公式计算上述被测对象垂直转动角度；

基于上述被测对象水平转动角度、上述被测对象垂直转动角度和上述第三计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

其中，上述第一计算公式为：

在上述第一计算公式中，δ₁为上述被测对象水平转动角度、n₁为上述实时第一距离、R₁为上述第一长度、α₁为上述初始方位角、β₁为上述实时方位角；

上述第二计算公式为：

在上述第二计算公式中，δ₂为上述被测对象垂直转动角度、n₂为上述实时第二距离、R₂为上述第二长度、α₂为上述初始俯仰角、β₂为上述实时俯仰角；

上述第三计算公式为：

在上述第三计算公式中，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，R等于上述第一长度或上述第二长度，δ₁同上述第一计算公式中的δ₁，δ₂同上述第二计算公式中的δ₂。

下面以图2对上述第一计算公式推导过程进行详细说明。如图2所示，以上述被测对象的中心点作为原点O建立数学模型。上述被测对象转动时，上述被测对象的运动看作沿

的运动。其中，O为上述被测对象的中心点(即第一转轴的中心点)，A和B为上述第一旋转式单线雷达随被测对象转动前后的扫描中心所在位置(上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心所在位置)，OA以及OB为上述第一长度R₁，BP₁的长度为上述实时第一距离n₁,初始方位角为α₁，实时方位角为β₁，δ₁为上述被测对象水平转动角度。

上述第一计算公式的推导过程如下：

首先，利用三角几何关系和三角正弦定理得到A、B点之间的距离l；其中，上述距离l的计算公式为：

具体的，上述三角几何关系如下：

α₁+ω+θ₂＝π

2ω+δ₁＝π

α₁+β₁＝δ₁+θ₁

具体的，上述三角正弦定理关系如下：

最后，通过上述中间推导过程即可推导出上述第一计算公式，即：

同理的，上述第二计算公式的推导过程与上述第一计算公式的推导过程类似，因此不再赘述。

下面再以图3对上述第三计算公式的推导过程进行详细说明。如图3所示，以上述被测对象的中心点作为原点O建立数学模型。上述被测对象从A点运动到B点产生上述被测对象水平转动角度δ₁，上述被测对象从B点运动到C点产生上述被测对象垂直转动角度δ₂，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，OA、OB、OC为R；

具体的，上述第三计算公式的推导过程如下：

在平面AON中，

根据三角正弦定理，得到AN和ON的长度，公式如下：

AN＝Rsinδ₁

在平面ONM中，

则根据三角正弦定理可得NM和OM的长度，公式如下：

在平面ANM中，NM、AN、∠ANM已知，根据勾股定理可得如下公式：

在平面OAM中，AM、OA、OM可知，则可得到如下公式：

对上式进行求解，则得到上述被测对象实时空间动态角度δ，公式如下：

需要说明的是，上述应用场景是以第一长度等于第二长度为例，给出了步骤15的具体计算过程，在其它应用场景中，第一长度也可以不等于第二长度，则基于步骤15阐述的计算实时空间动态角度思想，步骤15的具体计算方式也会有所不同，此处不做限定。

为了进一步获取更准确的实时空间动态角度，在上述步骤15之后，本申请实施例中的测量方法还可包括：获取预设的测量误差值；基于上述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

具体的，上述测量误差值可预先通过如下方式确定并存储：当上述被测对象处于某一位置时，基于预先设置的两个不同的目标参照物(例如两个不同的目标参照物为目标参照物1以及目标参照物2)获取处于该位置的上述被测对象的两个空间动态角度值，之后重复三次或三次以上变换上述被测对象的位置，获得上述被测对象处于不同位置对应的两个空间动态角度值，再通过基于上述两个不同的目标参照物将获得的空间动态角度值分为两组数值(例如基于目标参照物1获得的空间动态角度值为第一组；基于目标参照物2获得的空间动态角度值为第二组)，最后基于上述两组数值通过标准差计算公式计算得到上述测量误差值。

步骤16、输出上述被测对象的实时空间动态角度；

在上述步骤16中，上述输出上述被测对象的实时空间动态角度可以以有线传输或无线传输的方式输出上述被测对象的实时空间动态角度，此处不做具体限定。

可选的，步骤16包括：向上述被测对象的控制装置输出步骤15计算得到的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于该实时空间动态角度对该被测对象进行相应的控制；和/或，通过显示器输出步骤15计算得到的实时空间动态角度，以便上述显示器显示步骤15计算得到的实时空间动态角度。

进一步，若本申请实施例中的测量方法还可包括前述“获取预设的测量误差值；基于上述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度”的步骤，则步骤16可包括：向上述被测对象的控制装置输出上述校准后的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于上述校准后的实时空间动态角度对上述被测对象进行相应的控制；和/或，通过显示器输出上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值，以便上述显示器分别显示上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值。

由上可见，本申请提供的空间动态角度的测量方法通过启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描；获取被测对象的第一长度和第二长度；并基于第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离；基于第二旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离；基于第一长度、第二长度、初始方位角、初始俯仰角、实时第一距离、实时第二距离、实时方位角、实时俯仰角以及预设的计算公式计算被测对象的实时空间动态角度；最后输出被测对象的实时空间动态角度。由于上述第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，能够跟随被测对象进行转动，因此，可基于上述第一旋转式单线激光雷达、第二旋转式单线激光雷达和目标参照物获取测量被测对象空间动态角度所需的参数，从而根据上述参数计算得到被测对象实时空间动态角度。相对于传统的动态惯性测量方法，本申请并不需要设置众多适配器完成测量，故能节省测量空间动态角度的测量成本。

下面以另一实施例对本申请提供的一种空间动态变化角度的测量装置进行描述，如图4所示，上述测量装置40包括：启动模块41、第一获取模块42、第二获取模块43、计算模块44、输出模块45；

上述启动模块41用于：启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，上述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达指的是在无刷直流电机机构的驱动下，激光雷达测距中心进行顺时针旋转，并发射激光信号，实现对周围环境的360°全方位的扫描的单线激光雷达。

上述第一获取模块42用于：获取上述被测对象的第一长度和第二长度，其中，上述第一长度等于上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第一转轴的中心点之间的距离，上述第二长度等于上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第二转轴的中心点之间的距离。

上述第二获取模块43用于：基于上述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取上述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，上述实时第一距离为上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，上述第一反射点为上述第一旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点。

基于上述第二旋转式单线激光雷达和上述目标参照物，获取上述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，上述实时第二距离为上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，上述第二反射点为上述第二旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点。

可选的，上述目标参照物可以是十字形金属架或者方形金属框，并且，上述十字形金属架或方形金属框的边框为圆柱形，以便于上述激光信号准确地反馈上述初始方位角、上述实时方位角、上述初始俯仰角以及上述实时俯仰角。

上述计算模块44用于：基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

在一种应用场景中，上述计算公式包括：第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式；上述第二长度等于上述第一长度；上述计算模块具体用于：基于上述第一长度、上述初始方位角、上述实时第一距离、上述实时方位角和第一计算公式计算上述被测对象水平转动角度；

基于上述第二长度、上述初始俯仰角、上述实时第二距离、上述实时俯仰角和第二计算公式计算上述被测对象垂直转动角度；

基于上述被测对象水平转动角度、上述被测对象垂直转动角度和第三计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

其中，上述第一计算公式为：

在上述第一计算公式中，δ₁为上述被测对象水平转动角度、n₁为上述实时第一距离、R₁为上述第一长度、α₁为上述初始方位角、β₁为上述实时方位角；

上述第二计算公式为：

在上述第二计算公式中，δ₂为上述被测对象垂直转动角度、n₂为上述实时第二距离、R₂为上述第二长度、α₂为上述初始俯仰角、β₂为上述实时俯仰角；

上述第三计算公式为：

在上述第三计算公式中，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，R等于上述第一长度或上述第二长度，δ₁同上述第一计算公式中的δ₁，δ₂同上述第二计算公式中的δ₂。

上述对于第一计算公式、第二计算公式以及第三计算公式推导过程的详细说明在本申请上述实施例提供的测量方法中已有详细说明，因此，在此不再赘述。

在另一种应用场景中，上述测量模块44还包括校准模块(图示未画出)；

上述校准模块用于：获取预设的测量误差值；

基于上述测量误差值对上述计算模块计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

上述输出模块45用于：输出上述被测对象的实时空间动态角度；

可选的，上述输出模块45具体用于：向上述被测对象的控制装置输出计算模块44计算得到的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于该实时空间动态角度对该被测对象进行相应的控制；和/或，通过显示器输出计算模块44计算得到的实时空间动态角度，以便上述显示器显示计算模块44计算得到的实时空间动态角度。

进一步，若本申请实施例中的测量装置还可包括前述“获取预设的测量误差值；基于上述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度”的步骤，则输出模块45具体用于：向上述被测对象的控制装置输出上述校准后的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于上述校准后的实时空间动态角度对上述被测对象进行相应的控制；和/或，通过显示器输出上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值，以便上述显示器分别显示上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值。

由上可见，本申请提供的空间动态角度的测量装置通过提供启动模块、第一获取模块、第二获取模块、计算模块、输出模块对空间动态角度进行测量。其中，启动模块用于启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描；第一获取模块用于获取被测对象的第一长度和第二长度；第二获取模块用于基于第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离；基于第二旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离；计算模块用于基于第一长度、第二长度、初始方位角、初始俯仰角、实时第一距离、实时第二距离、实时方位角、实时俯仰角以及预设的计算公式计算被测对象的实时空间动态角度；输出模块用于输出被测对象的实时空间动态角度。由于上述第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，能够跟随被测对象进行转动，因此，可基于上述第一旋转式单线激光雷达、第二旋转式单线激光雷达和目标参照物获取测量被测对象空间动态角度所需的参数，从而根据上述参数计算得到被测对象实时空间动态角度。相对于传统的动态惯性测量方法，本申请并不需要设置众多适配器完成测量，故能节省测量空间动态角度的测量成本。

本申请实施例还提供了一种计算机设备，如图5所示，包括存储器51、处理器52以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，其中，存储器51用于存储软件程序以及模块，处理器52通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，存储器51和处理器52之间通过总线53连接。具体地，处理器通过运行存储在存储器的上述计算机程序时实现以下步骤：

启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且上述第一旋转式单线激光雷达以及上述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，上述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；

获取上述被测对象的第一长度和第二长度，其中，上述第一长度等于上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第一转轴的中心点之间的距离，上述第二长度等于上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与上述第二转轴的中心点之间的距离；

基于上述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取上述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，上述实时第一距离为上述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，上述第一反射点为上述第一旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

基于上述第二旋转式单线激光雷达和上述目标参照物，获取上述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，上述实时第二距离为上述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，上述第二反射点为上述第二旋转式单线激光雷达照射在上述目标参照物的点；

基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

输出上述被测对象的实时空间动态角度。

可选的，上述计算公式包括：第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式；上述第二长度等于上述第一长度；

上述基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度包括：

基于上述第一长度、上述初始方位角、上述实时第一距离、上述实时方位角和上述第一计算公式计算上述被测对象水平转动角度；

基于上述第二长度、上述初始俯仰角、上述实时第二距离、上述实时俯仰角和上述第二计算公式计算上述被测对象垂直转动角度；

基于上述被测对象水平转动角度、上述被测对象垂直转动角度和上述第三计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度；

其中，上述第一计算公式为：

在上述第一计算公式中，δ₁为上述被测对象水平转动角度、n₁为上述实时第一距离、R₁为上述第一长度、α₁为上述初始方位角、β₁为上述实时方位角；

上述第二计算公式为：

在上述第二计算公式中，δ₂为上述被测对象垂直转动角度、n₂为上述实时第二距离、R₂为上述第二长度、α₂为上述初始俯仰角、β₂为上述实时俯仰角；

上述第三计算公式为：

在上述第三计算公式中，δ为上述被测对象的实时空间动态角度，R等于上述第一长度或上述第二长度，δ₁同上述第一计算公式中的δ₁，δ₂同上述第二计算公式中的δ₂。

可选的，上述基于上述第一长度、上述第二长度、上述初始方位角、上述初始俯仰角、上述实时第一距离、上述实时第二距离、上述实时方位角、上述实时俯仰角以及预设的计算公式计算上述被测对象的实时空间动态角度之后，还包括：

获取预设的测量误差值；

基于上述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

可选的，上述输出上述被测对象的实时空间动态角度包括：

向上述被测对象的控制装置输出上述校准后的实时空间动态角度，以便上述控制装置基于上述校准后的实时空间动态角度对上述被测对象进行相应的控制。

可选的，上述输出上述被测对象的实时空间动态角度包括：

通过显示器输出上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值，以便上述显示器分别显示上述校准后的实时空间动态角度和上述测量误差值。

具体的，存储器51可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器52提供指令和数据。存储器51的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器；处理器52可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。具体的，该计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式中的一种，此处不作限定；该计算机可读存储介质可以为能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质中的一种，此处不作限定。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

需要说明的是，上述实施例所提供的方法及其细节举例可结合至实施例提供的装置和设备中，相互参照，不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空间动态角度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，所述第一旋转式单线激光雷达以及所述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且所述第一旋转式单线激光雷达以及所述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，所述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；

获取所述被测对象的第一长度和第二长度，其中，所述第一长度等于所述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与所述第一转轴的中心点之间的距离，所述第二长度等于所述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与所述第二转轴的中心点之间的距离；

基于所述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取所述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，所述实时第一距离为所述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，所述第一反射点为所述第一旋转式单线激光雷达照射在所述目标参照物的点；

基于所述第二旋转式单线激光雷达和所述目标参照物，获取所述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，所述实时第二距离为所述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，所述第二反射点为所述第二旋转式单线激光雷达照射在所述目标参照物的点；

基于所述第一长度、所述第二长度、所述初始方位角、所述初始俯仰角、所述实时第一距离、所述实时第二距离、所述实时方位角、所述实时俯仰角以及预设的计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度；

输出所述被测对象的实时空间动态角度。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述计算公式包括：第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式；所述第二长度等于所述第一长度；

所述基于所述第一长度、所述第二长度、所述初始方位角、所述初始俯仰角、所述实时第一距离、所述实时第二距离、所述实时方位角、所述实时俯仰角以及预设的计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度包括：

基于所述第一长度、所述初始方位角、所述实时第一距离、所述实时方位角和所述第一计算公式计算所述被测对象水平转动角度；

基于所述第二长度、所述初始俯仰角、所述实时第二距离、所述实时俯仰角和所述第二计算公式计算所述被测对象垂直转动角度；

基于所述被测对象水平转动角度、所述被测对象垂直转动角度和所述第三计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度；

其中，所述第一计算公式为：

在所述第一计算公式中，δ₁为所述被测对象水平转动角度、n₁为所述实时第一距离、R₁为所述第一长度、α₁为所述初始方位角、β₁为所述实时方位角；

所述第二计算公式为：

在所述第二计算公式中，δ₂为所述被测对象垂直转动角度、n₂为所述实时第二距离、R₂为所述第二长度、α₂为所述初始俯仰角、β₂为所述实时俯仰角；

所述第三计算公式为：

在所述第三计算公式中，δ为所述被测对象的实时空间动态角度，R等于所述第一长度或所述第二长度，δ₁同所述第一计算公式中的δ₁，δ₂同所述第二计算公式中的δ₂。

3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于，所述基于所述第一长度、所述第二长度、所述初始方位角、所述初始俯仰角、所述实时第一距离、所述实时第二距离、所述实时方位角、所述实时俯仰角以及预设的计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度之后，还包括：

获取预设的测量误差值；

基于所述测量误差值对计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述输出所述被测对象的实时空间动态角度包括：

向所述被测对象的控制装置输出所述校准后的实时空间动态角度，以便所述控制装置基于所述校准后的实时空间动态角度对所述被测对象进行相应的控制。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述输出所述被测对象的实时空间动态角度包括：

通过显示器输出所述校准后的实时空间动态角度和所述测量误差值，以便所述显示器分别显示所述校准后的实时空间动态角度和所述测量误差值。

6.一种空间动态角度的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：启动模块、第一获取模块、第二获取模块、计算模块、输出模块；

所述启动模块用于：启动第一旋转式单线激光雷达以及第二旋转式单线激光雷达进行持续扫描，其中，所述第一旋转式单线激光雷达以及所述第二旋转式单线激光雷达分别安装于被测对象上，且所述第一旋转式单线激光雷达以及所述第二旋转式单线激光雷达的扫描平面呈正交状态，所述被测对象可沿第一转轴在水平方向上转动且可沿第二转轴在竖直方向上转动；

所述第一获取模块用于：获取所述被测对象的第一长度和第二长度，其中，所述第一长度等于所述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心与所述第一转轴的中心点之间的距离，所述第二长度等于所述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心与所述第二转轴的中心点之间的距离；

所述第二获取模块用于：基于所述第一旋转式单线激光雷达和目标参照物，获取所述被测对象的初始方位角、实时方位角以及实时第一距离，其中，所述实时第一距离为所述第一旋转式单线激光雷达的扫描中心至第一反射点的实时距离，所述第一反射点为所述第一旋转式单线激光雷达照射在所述目标参照物的点；

基于所述第二旋转式单线激光雷达和所述目标参照物，获取所述被测对象的初始俯仰角、实时俯仰角以及实时第二距离，其中，所述实时第二距离为所述第二旋转式单线激光雷达的扫描中心至第二反射点的实时距离，所述第二反射点为所述第二旋转式单线激光雷达照射在所述目标参照物的点；

所述计算模块用于：基于所述第一长度、所述第二长度、所述初始方位角、所述初始俯仰角、所述实时第一距离、所述实时第二距离、所述实时方位角、所述实时俯仰角以及预设的计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度；

所述输出模块用于：输出所述被测对象的实时空间动态角度。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述第二长度等于所述第一长度；

所述计算模块具体用于：基于所述第一长度、所述初始方位角、所述实时第一距离、所述实时方位角和第一计算公式计算所述被测对象水平转动角度；

基于所述第二长度、所述初始俯仰角、所述实时第二距离、所述实时俯仰角和第二计算公式计算所述被测对象垂直转动角度；

基于所述被测对象水平转动角度、所述被测对象垂直转动角度和第三计算公式计算所述被测对象的实时空间动态角度；

其中，所述第一计算公式为：

在所述第一计算公式中，δ₁为所述被测对象水平转动角度、n₁为所述实时第一距离、R₁为所述第一长度、α₁为所述初始方位角、β₁为所述实时方位角；

所述第二计算公式为：

在所述第二计算公式中，δ₂为所述被测对象垂直转动角度、n₂为所述实时第二距离、R₂为所述第二长度、α₂为所述初始俯仰角、β₂为所述实时俯仰角；

所述第三计算公式为：

在所述第三计算公式中，δ为所述被测对象的实时空间动态角度，R等于所述第一长度或所述第二长度，δ₁同所述第一计算公式中的δ₁，δ₂同所述第二计算公式中的δ₂。

8.根据权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括校准模块；

所述校准模块用于：获取预设的测量误差值；基于所述测量误差值对所述计算模块计算得到的实时空间动态角度进行校准，得到校准后的实时空间动态角度。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

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