CN111366908B - 一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法，本发明采用两阶段测量方法，第一阶段控制旋转平台匀速旋转，测量得到与被测物体之间无法重合的第一稠密点云；第二阶段预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云；最后将第一稠密点云和第一稀疏点云进行融合，得到无时间误差的第二稠密点云。本发明可以解决现有激光雷达转台对外部环境的测量效率低的问题。第一阶段保持转台快速匀速转动测量，第二阶段进行多个关键角度静止测量，最终进行配准，从而提高测量效率。

Description

一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及激光雷达测量装置和技术，特别是涉及一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法。

背景技术

激光测量技术是近年来迅速发展，快速应用的测量测绘技术。该技术的典型产品(激光雷达)广泛使用在如航空测绘、自动驾驶等工业领域。相比传统测量测绘技术，激光雷达具有数据量大，使用方便，生产效率高等特点；相比图像摄影测量技术，其具有分辨率高，精度高等特点，所以具有较强的不可替代性。

受制于激光雷达设备的生产调校工艺(主要依赖人工完成)，高线数激光雷达的成本高、价格昂贵，一定程度上限制了其应用；低线数激光雷达虽然价格便宜，但其测量视场角窄，测量范围受限，适用场景少。所以现有技术中提供了一种低线数激光雷达与旋转平台相结合的方法，大大扩展了低线数激光雷达的测量范围。

现有技术中已经提供对激光雷达本体相对转台之间位姿关系的标定方法，转台当前转角可以通过读取编码器获得。所以当转台位于某已知角度时，可以将激光雷达测量的三维点变换到转台基座坐标系中。为保证转台基座坐标系下测量点的准确性，关键需要保证转台精确角度与激光雷达本体坐标系下测量点的对应关系。

现有技术中存在多种方式实现上述激光雷达转台的测量方法。第一种方法是依靠高精度的时间对齐，上述时间对齐是指将激光雷达发生激光脉冲的时间与转台编码器记录转台角度的时间精确对应，时间对齐方法涉及多种，现有技术中主要以硬件授时同步较为常见，其时间对齐精度较高。在这种时间对齐精度的前提下，转台在任意转动动态下，均可保证以较高精度将激光雷达本体坐标系的三维点变换到转台基座坐标系下；第二种方法是通过静态关键角度采集完成测量，大部分的低成本激光雷达不具备上述第一种方法中硬件授时的条件，故现有技术中提供一种定角度采集的方法，具体为：预设的将转台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制转台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程。通过保证激光雷达静止采集，以获取较为精确的对应角度。

上述现有技术中第一种方法的缺点是成本高，能实现硬件授时的激光雷达一般具有高精度的嵌入式处理器，一般为FPGA，使设备整体的成本增加。

上述现有技术中第二种方法的缺点是效率低，通过以上对第二种现有技术的描述可见，转台在测量过程中处于“静止——转动”交替进行的状态，激光雷达转台对环境的有效测量均发生在静止阶段，且连续的加减速限制了其进行有效测量的时间占比，所以为完成相同密度的三维测量，该方法需要比上述第一种方法消耗数十倍的时间，不利于快速测量。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法，其可以应用在低成本激光雷达转台上的两阶段的时间对齐方法，以完成上述激光雷达转台对周围环境的测量。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光雷达转台，包括基座、旋转平台和连接件，其中，基座固定安装在其他载体上，旋转平台可旋转的安装在基座上，连接件固定安装在旋转平台上，且连接件用于安装雷达本体；旋转平台能够绕第二旋转轴相对基座转动，且连接件能够携雷达本体一起随旋转平台转动，雷达本体能够绕第一旋转轴相对于连接件转动；第一旋转轴和第二旋转轴彼此分离。

可选的，还包括第一驱动装置和第二驱动装置，其中第一驱动装置用于驱动旋转平台绕第二旋转轴相对于基座转动，第二驱动装置用于驱动雷达本体绕第一旋转轴相对于连接件转动。

可选的，雷达本体为旋转式激光雷达。

本发明还提供了一种用于上述激光雷达转台的测量装置，包括控制器、第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置，其中，第一驱动模块用于根据事先设定的旋转速度控制旋转平台绕第二旋转轴转动，第二驱动模块用于控制雷达本体绕第一旋转轴转动的速度，检测装置用于检测旋转平台绕第二旋转轴转动的角度，并通过旋转变换得到第二坐标系到第三坐标系的第二位姿变换，通过标定计算得到第一坐标系到第二坐标系的第一位姿变换；控制器对雷达本体扫描点进行采集处理，并用于控制第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置。

可选的，检测装置为编码器。

本发明还提供了一种用于上述激光雷达转台的测量方法，包括以下步骤：

(1)设定坐标系

定义激光雷达本体上的第一坐标系，旋转平台上的第二坐标系，基座上的第三坐标系，且第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系相互独立；

(2)第一阶段测量：控制旋转平台匀速旋转，测量得到与被测物体之间无法重合的第一稠密点云；

(3)第二阶段测量：预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云；

(4)将第一阶段测得的第一稠密点云和第二阶段测得的第一稀疏点云进行融合，得到无时间误差的第二稠密点云。

进一步的，步骤(2)中由于旋转平台的匀速转动，使得控制器接收到的同一时刻的第二坐标系下的第二点云和旋转平台的旋转角度之间的时间误差均为恒定的，定义时间误差为t，设置初始时间误差为0，旋转平台转动速度为ω，则由于时间误差导致的旋转平台的旋转角度误差为：

θ＝ωt；

则由于旋转角度误差导致了位姿变换误差，即为第三位姿变换；

由于时间误差确实存在，且为非0，故以时间误差为0时，此时测得的第一稠密点云与被测物体之间无法重合。

进一步的，步骤(4)具体为：

(41)设在无时间误差的第三坐标系下的第一稠密点云为P_U，无时间误差的第三坐标系到基座的第三坐标系之间的第三位姿变换为T，则在第三坐标系下的稠密点云即为第二稠密点云，记为P_D，P_D＝T*P_U；

(42)设在第三坐标系下的第一稀疏点云为P_S，P_S与被测物体表面重合；

(43)当恰当的估计了时间误差，即恰当的估计了第三位姿变换T，则对于上述第二稠密点云P_D应与被测物体表面重合；根据步骤(42)，也应与第一稀疏点云P_S重合；反之，当T与其真值存在误差时，第二稠密点云P_D与第一稀疏点云P_S存在匹配误差D；

(44)建立优化问题，以匹配误差D为优化目标，以第三位姿变换T为变量，得：

其中，匹配误差D是所有D_m之和，m为被测物体；

(45)通过优化得到的第三位姿变换T反向推导时间误差t，将得到的时间误差t及对应的第三位姿变换T带入步骤(41)中的第二稠密点云计算公式，即得到无时间误差的第二稠密点云。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)成本低：无需高精度的硬件授时设备(FPGA等)，可以应用在低成本激光雷达转台上的两阶段的时间对齐方法，以完成激光雷达转台对周围环境的测量。

(2)效率高：摆脱现有技术中静止测量的限制，可以进行连续转动采集测量，测量过程分为两阶段，第一阶段保持转台快速匀速转动测量，第二阶段进行多个关键角度静止测量，最终进行配准，从而达到提高测量效率的目标。

(3)测量密度大：在连续转动采集过程中，所有激光雷达测量点均可与某转台旋转角度相对应，克服了现有技术中仅静止状态下才可用的问题。

附图说明

图1是激光雷达转台的结构示意图；

图2是本发明测量方法流程图；

图3是激光雷达本体第一坐标系示意图；

图4是转台旋转平台第二坐标系示意图；

图5是转台基座第三坐标系示意图；

图6是第一坐标系和第二坐标系相对位置关系示意图；

图7是第二坐标系和第三坐标系相对位置关系示意图；

图8是激光雷达转台测量外部环境示意图；

图9是现有技术测量方法采集到的稠密点云和稀疏点云示意图；

图10是本发明方法第一阶段采集的含有时间误差的第一稠密点云示意图；

图11是本发明方法第二阶段采集的无时间误差的第一稀疏点云示意图；

图12是第一稠密点云与第一稀疏点云融合示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明提供的激光雷达转台标定方法。

本发明对激光雷达转台测量任务，新创性的采取了两阶段的方法，第一阶段采用匀速转动的运动模式，进行连续采集，获得密集点云；第二阶段使用关键角度采集方法，获得关键特征点云。本发明设计一种两阶段点云(密集点云，关键特征点云)的位姿配准方法，将所述密集点云配准到所述关键特征点云，得到最终测量点云。本发明融合了连续采集方法的快速性和关键角度采集方法的准确性。采用多阶段测量方法，将所述密集点云通过位姿变化配准到所述关键特征点云的方法，应视为在保护范围内。

如图1所示，激光雷达转台，包括连接件2、旋转平台3和转台基座4，低线数激光雷达本体1可旋转的固定到连接件2上，连接件2固定安装在旋转平台3上，旋转平台3可旋转的安装在基座4上，基座4可固定安装在其他载体上。低线数激光雷达本体1可绕第一旋转轴501旋转，旋转平台3可相对于静态基座4绕第二旋转轴502转动。

另外，该激光雷达转台还可以包括第一驱动装置和第二驱动装置，其中第一驱动装置用于驱动旋转平台绕第二旋转轴相对于基座转动，第二驱动装置用于驱动雷达本体绕第一旋转轴相对于连接件转动。低线数激光雷达本体1可以为旋转式激光雷达，此时就不需要第二驱动装置来驱动雷达本体了。

一种用于上所述激光雷达转台的测量方法，该测量方法采用的测量装置包括：控制器、第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置，其中，第一驱动模块用于根据事先设定的旋转速度控制旋转平台绕第二旋转轴转动，第二驱动模块用于控制雷达本体绕第一旋转轴转动的速度，检测装置用于检测旋转平台绕第二旋转轴转动的角度，并通过旋转变换得到第二坐标系到第三坐标系的第二位姿变换，通过标定计算得到第一坐标系到第二坐标系的第一位姿变换；控制器对雷达本体扫描点进行采集处理，并用于控制第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置。检测装置为编码器。

如图2所示，用于上所述激光雷达转台的测量方法，包括以下步骤：

(1)设定坐标系

定义激光雷达本体上的第一坐标系，旋转平台上的第二坐标系，基座上的第三坐标系，且第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系相互独立；

(2)第一阶段测量：控制旋转平台匀速旋转，测量得到与被测物体之间无法重合的第一稠密点云；

(3)第二阶段测量：预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云；

(4)将第一阶段测得的第一稠密点云和第二阶段测得的第一稀疏点云进行融合，得到无时间误差的第二稠密点云。

具体为：

设定坐标系：

定义激光雷达本体上的第一坐标系，旋转平台上的第二坐标系，基座上的第三坐标系，且第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系相互独立；

查阅公开的现有技术可知，激光雷达可以对外输出其测量的(多个)三维点的第一坐标，第一坐标是相对于激光雷达本体上的第一坐标系。如图3所示，其中1为激光雷达本体，11为第一坐标系，111为第一坐标系的第一坐标轴，112为第一坐标系的第二坐标轴，由于示意图为二维侧视图，未表示出与第一坐标轴和第二坐标轴均垂直的第三坐标轴。

第一坐标系的坐标原点位于第一旋转轴与连接件的连接点，第一坐标轴111与雷达本体随旋转平台转动的转动平面垂直，且方向远离旋转平台，第二坐标轴112位于雷达本体随旋转平台转动的转动平面上，第三坐标轴与第一坐标轴和第二坐标轴垂直。

按前述描述，激光雷达本体1通过连接件2固定的安装在旋转平台3上，定义了固连在旋转平台3上的第二坐标系31，如图4所示，其中311为第二坐标系的第四坐标轴，其被定义与旋转平台3的第二旋转轴502保持重合，312为第二坐标系的第五坐标轴，由于示意图为二维侧视图，未表示出与第四坐标轴和第五坐标轴均垂直的第六坐标轴。

第二坐标系的坐标原点位于第二旋转轴与基座的连接点，第四坐标轴311与第二旋转轴保持重合，第五坐标轴312位于旋转平台的旋转平面，第六坐标轴与第四坐标轴和第五坐标轴垂直。

按前述描述，旋转平台3旋转的安装在基座4上，定义了固连在基座4上的第三坐标系41，如图5所示，其中411为第三坐标系的第七坐标轴，其被定义与旋转平台3的第二旋转轴502保持重合，即与第二坐标系的第四坐标轴保持重合，412为第三坐标系的第八坐标轴，由于示意图为二维侧视图，未表示出与第七坐标轴和第八坐标轴均垂直的第九坐标轴。

第三坐标系的坐标原点位于基座底部中心，第七坐标轴411垂直基座，并指向旋转平台，第八坐标轴412位于基座底部平面，第九坐标轴与第七坐标轴和第八坐标轴垂直。

如图6所示，表明了激光雷达本体1与旋转平台3之间的安装关系，特别定义第一坐标系11与第二坐标系31之间的相对位置关系为第一位姿变换。

如图7所示，表明了旋转平台3与基座4之间的安装关系，特别定义第二坐标系31与第三坐标系41之间的相对位置关系为第二位姿变换。

如上所述，激光雷达本体1可以输出相对于第一坐标系11的(多个)三维点的所述第一坐标，因为激光雷达本体1通过连接件固定的安装在旋转平台3上，旋转平台3旋转的安装在基座4上，所以第一坐标系下的第一坐标经过第一位姿变换和第二位姿变换后的第二坐标，即为(多个)三维点在第三坐标系41下即基座4下的位置坐标。

第二位姿变换可以通过读取旋转平台的旋转角度，然后经过旋转变换直接得到，此处不详细表述。第一位姿变换可以通过精确测量或参数标定方法获得，且雷达本体和连接件一旦安装完成之后第一位姿变换即为常数。

所述(多个)三维点称为点云。通过控制旋转平台旋转，在不同旋转角度下，使得激光雷达本体1测得场景的与不同旋转角度对应的相对于第一坐标系11的第一点云(角度——点云对应关系)，并将第一点云通过第一位姿变换得到相对于第二坐标系31下的第二点云，进一步的通过第二位姿变换得到相对于第三坐标系41下的第三点云，即为激光雷达转台的测量过程。

上述测量过程中，可以理解为，除所述对应关系(即第一位姿和第二位姿变换)的获取外，其余过程均为常规数学推导或现有技术的组合。

进一步的，本发明提供的一种新创性的两阶段的激光雷达转台测量方法，即所述对应关系的获取方法具体为：

如图8所示为激光雷达转台测量外部环境的示意图，其中8为激光雷达转台设备，41为所述激光雷达转台基座的所述第三坐标系，5、6、7为所述外部环境中的被测物体，50n、60n、70n为所述激光雷达转台设备在转动过程中分别在所述被测物体上测得的所述点云。在理想情况下，在所述第三坐标系41上，所述点云x0n应精确与所述被测物体x(x为5、6、7)表面重合。所述理想情况为所述对应关系(即第一位姿和第二位姿变换)完全准确，没有系统误差。

按照现有技术中的测量方法，所述第一种方法由于采用了硬件时间对齐方法，每一组所述第一点云均可与旋转角度一一对应，所以其采集得到的所述第三点云为稠密点云；所述第二种方法采用静态关键角度采集方法，只有当转台处于静止时，其第一点云才能与旋转角度建立对应关系，所以其采集得到的所述第三点云为稀疏点云。如图9所示，其中x1(x为5、6、7)为所述第一种方法采集得到的所述稠密点云，x2(x为5、6、7)为所述第二种方法采集得到的所述稀疏点云。

如上对于稠密点云和稀疏点云的对比是基于相同采集时间而言的。如果对所述第二种方法采用无限制的采集时间，可以使用间距很小的大量关键角度采样，从而达到相近于所述稠密点云的密度。但此方法所需采样时间极长，不具有可行性。

本发明采用两阶段的激光雷达转台测量方法，其中第一阶段为旋转平台匀速旋转稠密测量。在现有旋转平台控制技术中，将旋转平台的转动速度维持在一稳定精度保持匀速是易于实现的。保证了旋转平台匀速转动特性后，计算机收到的同一时刻的第二坐标系下的第二点云和旋转平台的旋转角度之间的时间误差均为恒定。定义时间误差为t，设置一时间误差初始值，不妨为0。控制旋转平台旋转速度为ω，则由于时间误差导致的旋转平台的旋转角度误差为：

θ＝ωt；

则由于旋转角度误差导致了位姿变换误差，即为第三位姿变换。

在如上假设中，由于第三点云没有考虑到第三位姿变换，需要进一步的将第三点云通过第三位姿变换得到第四点云，才能与场景中的所述被测物体重合。

第四点云的概念，应理解为经过第三位姿变换后的点云。特别的：

第一稠密点云的概念，应理解为某特定第三位姿变换(时间误差设置为0情况)下的第四点云。第二稠密点云的概念，应理解为某特定第三位姿变换(经过融合优化，时间误差为某特殊值，非0)下的第四点云。第一、第二稠密点云是第四点云的两种特殊状态，为从属关系，不是并列关系。

由于时间误差确实存在，且为非0，故以时间误差为0(即所述第三位姿变换为单位矩阵)时，所述第四点云(第一稠密点云)与被测物体之间无法重合，如图10所示，x3(x为5、6、7)为第四点云，42为时间误差为0时的第三坐标系，即无时间误差的第三坐标系，是第三坐标系41的一种特殊状态。第三坐标系41是含有时间误差的第三坐标系。

进一步的，本发明提供的激光雷达转台测量的第二阶段为静止关键角度采集，与现有技术中的第二种方法一致，即预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云。如图11所示，得到稀疏测量点云x2(x为5、6、7)。需要注意的是，因为采用了静止测量的方法，此第二阶段的所述第三点云无所述时间误差，即与所述被测物体重合。

进一步的，本发明提供了一种点云融合方法，如图12所示，将上述第一阶段的含有时间误差的第四点云(第一稠密点云)和第二阶段的无所述时间误差的第三点云(第一稀疏点云)融合，得到无所述时间误差的第四点云(第二稠密点云)，过程为：

(1)设在无时间误差的第三坐标系42下的第一稠密点云x3(x为5、6、7)为P_U，无时间误差的第三坐标系42到所述激光雷达基座的第三坐标系41之间的第三位姿变换为T，则在第三坐标系41下的稠密点云即为第二稠密点云，记为P_D，P_D＝T*P_U。

(2)设在第三坐标系41下的第一稀疏点云x2(x为5、6、7)为P_S，P_S与被测物体表面重合。

(3)当恰当的估计了时间误差，即恰当的估计了第三位姿变换T，则对于上述第二稠密点云P_D应与被测物体表面重合。根据步骤(2)，也应与第一稀疏点云P_S重合。反之，当T与其真值存在误差时，第二稠密点云P_D与所述第一稀疏点云P_S存在匹配误差D。

(4)建立优化问题，以匹配误差D为优化目标，以第三位姿变换T为变量，得：

其中，匹配误差D是所有D_m之和，m为被测物体。

(5)通过优化得到的第三位姿变换T反向推导时间误差t，得到第三位姿变换T(时间误差t)。

将得到的时间误差t及对应的第三位姿变换T带入步骤(1)中的第二稠密点云计算公式，即可得到无时间误差的第四点云(第二稠密点云)。

特别注意本发明提供方法的第二阶段的静止采样关键角度数量远远少于现有技术中的第二种方法，故第二阶段的实施并不明显增加测量时长。

本发明对激光雷达转台测量任务，新创性的采取了两阶段的方法，第一阶段采用匀速转动的运动模式，进行连续采集，获得密集点云；第二阶段使用关键角度采集方法，获得关键特征点云。本发明设计一种两阶段点云(密集点云，关键特征点云)的位姿配准方法，将密集点云配准到关键特征点云，得到最终测量点云。本发明融合了连续采集方法的快速性和关键角度采集方法的准确性。采用多阶段测量方法，将所述密集点云通过位姿变化配准到关键特征点云的方法。

Claims (5)

1.一种用于激光雷达转台的测量方法，其特征在于，激光雷达转台，包括基座、旋转平台和连接件，其中，基座固定安装在载体上，旋转平台可旋转的安装在基座上，连接件固定安装在旋转平台上，且连接件用于安装雷达本体；旋转平台能够绕第二旋转轴相对基座转动，且连接件能够携雷达本体一起随旋转平台转动，雷达本体能够绕第一旋转轴相对于连接件转动；第一旋转轴和第二旋转轴彼此分离；测量方法包括以下步骤：

(1)设定坐标系；

定义激光雷达本体上的第一坐标系，旋转平台上的第二坐标系，基座上的第三坐标系，且第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系相互独立；

(2)第一阶段测量：控制旋转平台匀速旋转，测量得到与被测物体之间无法重合的第一稠密点云；具体的：

由于旋转平台的匀速转动，使得控制器接收到的同一时刻的第二坐标系下的第二点云和旋转平台的旋转角度之间的时间误差均为恒定的，定义时间误差为t，设置初始时间误差为0，旋转平台转动速度为ω，则由于时间误差导致的旋转平台的旋转角度误差为：

θ＝ωt；

则由于旋转角度误差导致了位姿变换误差，即为第三位姿变换；

由于时间误差确实存在，且为非0，故以时间误差为0时，此时测得的第一稠密点云与被测物体之间无法重合；

(3)第二阶段测量：预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云；

(4)将第一阶段测得的第一稠密点云和第二阶段测得的第一稀疏点云进行融合，得到无时间误差的第二稠密点云；具体为：

(41)设在无时间误差的第三坐标系下的第一稠密点云为P_U，无时间误差的第三坐标系到基座的第三坐标系之间的第三位姿变换为T，则在第三坐标系下的稠密点云即为第二稠密点云，记为P_D，P_D＝T*P_U；

(42)设在第三坐标系下的第一稀疏点云为P_S，P_S与被测物体表面重合；

(43)当恰当的估计了时间误差，即恰当的估计了第三位姿变换T，则对于上述第二稠密点云P_D应与被测物体表面重合；根据步骤(42)，也应与第一稀疏点云P_S重合；反之，当T与其真值存在误差时，第二稠密点云P_D与第一稀疏点云P_S存在匹配误差D；

(44)建立优化问题，以匹配误差D为优化目标，以第三位姿变换T为变量，得：

其中，匹配误差D是所有D_m之和，m为被测物体；

(45)通过优化得到的第三位姿变换T反向推导时间误差t，将得到的时间误差t及对应的第三位姿变换T带入步骤(41)中的第二稠密点云计算公式，即得到无时间误差的第二稠密点云。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光雷达转台的测量方法，其特征在于，激光雷达转台还包括第一驱动装置和第二驱动装置，其中第一驱动装置用于驱动旋转平台绕第二旋转轴相对于基座转动，第二驱动装置用于驱动雷达本体绕第一旋转轴相对于连接件转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光雷达转台的测量方法，其特征在于，雷达本体为旋转式激光雷达。

4.一种用于激光雷达转台的测量装置，其特征在于，激光雷达转台包括基座、旋转平台和连接件，其中，基座固定安装在载体上，旋转平台可旋转的安装在基座上，连接件固定安装在旋转平台上，且连接件用于安装雷达本体；旋转平台能够绕第二旋转轴相对基座转动，且连接件能够携雷达本体一起随旋转平台转动，雷达本体能够绕第一旋转轴相对于连接件转动；第一旋转轴和第二旋转轴彼此分离；

测量装置包括控制器、第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置，其中，第一驱动模块用于根据事先设定的旋转速度控制旋转平台绕第二旋转轴转动，第二驱动模块用于控制雷达本体绕第一旋转轴转动的速度，检测装置用于检测旋转平台绕第二旋转轴转动的角度，并通过旋转变换得到旋转平台上的第二坐标系到基座上的第三坐标系的第二位姿变换，通过标定计算得到激光雷达本体上的第一坐标系到旋转平台上的第二坐标系的第一位姿变换；控制器对雷达本体扫描点进行采集处理，并用于控制第一驱动模块、第二驱动模块和检测装置；具体的：

第一阶段测量：控制旋转平台匀速旋转，测量得到与被测物体之间无法重合的第一稠密点云；具体的：

由于旋转平台的匀速转动，使得控制器接收到的同一时刻的第二坐标系下的第二点云和旋转平台的旋转角度之间的时间误差均为恒定的，定义时间误差为t，设置初始时间误差为0，旋转平台转动速度为ω，则由于时间误差导致的旋转平台的旋转角度误差为：

θ＝ωt；

则由于旋转角度误差导致了位姿变换误差，即为第三位姿变换；

由于时间误差确实存在，且为非0，故以时间误差为0时，此时测得的第一稠密点云与被测物体之间无法重合；

第二阶段测量：预设的将旋转平台旋转至某角度，当编码器反馈已到达该角度时，对激光雷达本体扫描点进行采集，完成该角度采集后再控制旋转平台旋转至下一角度，重复多次完成若干角度的采集过程，测量得到与被测物体重合的第一稀疏点云；

将第一阶段测得的第一稠密点云和第二阶段测得的第一稀疏点云进行融合，得到无时间误差的第二稠密点云；具体为：

设在无时间误差的第三坐标系下的第一稠密点云为P_U，无时间误差的第三坐标系到基座的第三坐标系之间的第三位姿变换为T，则在第三坐标系下的稠密点云即为第二稠密点云，记为P_D，P_D＝T*P_U；

设在第三坐标系下的第一稀疏点云为P_S，P_S与被测物体表面重合；

当恰当的估计了时间误差，即恰当的估计了第三位姿变换T，则对于上述第二稠密点云P_D应与被测物体表面重合；根据步骤(42)，也应与第一稀疏点云P_S重合；反之，当T与其真值存在误差时，第二稠密点云P_D与第一稀疏点云P_S存在匹配误差D；

建立优化问题，以匹配误差D为优化目标，以第三位姿变换T为变量，得：

其中，匹配误差D是所有D_m之和，m为被测物体；

通过优化得到的第三位姿变换T反向推导时间误差t，将得到的时间误差t及对应的第三位姿变换T带入第二稠密点云计算公式P_D＝T*P_U，即得到无时间误差的第二稠密点云。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光雷达转台的测量装置，其特征在于，检测装置为编码器。

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