CN111458715A - 一种距离测量和校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光雷达测距校准方法技术领域，且公开了一种距离测量和校准方法，包括以下步骤：前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物，连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑，数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑。该距离测量和校准方法，可以准确、快速的进行距离和角度的自动化测量与校准，系统构架简单，易于实现，降低了人力成本，免去了使用者的烦恼，方便了使用者的使用。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达测距校准方法技术领域，具体为一种距离测量和校准方法。
背景技术
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态甚至形状等参数，从而对飞机和导弹等目标进行探测、跟踪和识别，它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
激光雷达是一种利用激光作为光源实现同时距离测量和角度测量的装置，传统激光雷达距离精度测量方式，是在激光雷达不旋转的情况下单独测量距离精度，这种测量方式无法正确评估旋转对距离精度的影响，同时也无法正确评估角度和距离在数据上的相关性影响，因此无法体现激光雷达真正的距离精度指标，单独测量距离，自动化测量需要专业的测试设备，如果采用人工测量，测量结果容易受到人为因素的干扰，而且也会增加激光雷达的生产成本，使用者对此颇为烦恼，故而提出一种距离测量和校准方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种距离测量和校准方法，具备可以准确、快速的进行距离和角度的自动化测量与校准，系统构架简单，易于实现，降低了人力成本等优点，解决了传统的测量方式无法正确评估旋转对距离精度的影响，同时也无法正确评估角度和距离在数据上的相关性影响，因此无法体现激光雷达真正的距离精度指标，单独测量距离，自动化测量需要专业的测试设备，如果采用人工测量，测量结果容易受到人为因素的干扰，而且也会增加激光雷达的生产成本，使用者对此颇为烦恼的问题。
(二)技术方案
为实现上述可以准确、快速的进行距离和角度的自动化测量与校准，系统构架简单，易于实现，降低了人力成本的目的，本发明提供如下技术方案：一种距离测量和校准方法，包括以下步骤：
1)前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物；
2)连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑；
3)数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑；
4)数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤；
5)精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤；
6)精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四。
优选的，所述测量平台的上表面水平，所述测量平台包含配合待测设备设计的定位装置，可以将待测设备固定在测量平台中心。
优选的，所述目标物包括第一替换目标物、第二替换目标物和第三替换目标物，第一替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的平面，在旋转方向上占据的角度为α，α大于45°，所述第一替换目标物在激光雷达扫描的平面上的点距离测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的距离为应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，完全涵盖激光雷达量程，第二替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴平面的曲面，第三替换目标物为以特定的角度间隔分布在意测量平台外围的多个物体，彼此在激光雷达旋转扫描路径上，彼此重合或不重合，所述目标物距离旋转平台中心垂线的距离不同，并且应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，并且距离间隔足够精细。
优选的，所述控制电脑的内部预装有专业测试程序，所述测量和校准的环境为安静的且没有强烈信号干扰的环境。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种距离测量和校准方法，具备以下有益效果：
1.该距离测量和校准方法，通过将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑，数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑，数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤，精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤和精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四，这种距离测量和校准方法，可以准确、快速的进行距离和角度的自动化测量与校准，系统构架简单，易于实现，降低了人力成本，免去了使用者的烦恼，方便了使用者的使用。
2.该距离测量和校准方法，通过第一替换目标物、第二替换目标物和第三替换目标物，第一替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的平面，在旋转方向上占据的角度为α，α大于45°，所述第一替换目标物在激光雷达扫描的平面上的点距离测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的距离为应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，完全涵盖激光雷达量程，第二替换目标物一个平行于测量平台中心垂线，第三替换目标物为以特定的角度间隔分布在意测量平台外围的多个物体，彼此在激光雷达旋转扫描路径上，彼此重合或不重合，所述目标物距离旋转平台中心垂线的距离不同，并且应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，并且距离间隔足够精细，三个目标物可以使得检测校准的数据具有普遍性，更加准确。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：一种距离测量和校准方法，包括以下步骤：
1)前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物；
2)连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑；
3)数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑；
4)数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤；
5)精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤；
6)精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四。
测量平台的上表面水平，测量平台包含配合待测设备设计的定位装置，可以将待测设备固定在测量平台中心。
目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的平面，在旋转方向上占据的角度为α，α大于45°，目标物在激光雷达扫描的平面上的点距离测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的距离为应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，完全涵盖激光雷达量程。
控制电脑的内部预装有专业测试程序，测量和校准的环境为安静的且没有强烈信号干扰的环境。
实施例二：一种距离测量和校准方法，包括以下步骤：
1)前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物；
2)连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑；
3)数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑；
4)数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤；
5)精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤；
6)精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四。
测量平台的上表面水平，测量平台包含配合待测设备设计的定位装置，可以将待测设备固定在测量平台中心。
目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴平面的曲面。
控制电脑的内部预装有专业测试程序，测量和校准的环境为安静的且没有强烈信号干扰的环境。
实施例三：一种距离测量和校准方法，包括以下步骤：
1)前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物；
2)连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑；
3)数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑；
4)数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤；
5)精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤；
6)精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四。
测量平台的上表面水平，测量平台包含配合待测设备设计的定位装置，可以将待测设备固定在测量平台中心。
目标物为以特定的角度间隔分布在意测量平台外围的多个物体，彼此在激光雷达旋转扫描路径上，彼此重合或不重合，目标物距离旋转平台中心垂线的距离不同，并且应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，并且距离间隔足够精细。
控制电脑的内部预装有专业测试程序，测量和校准的环境为安静的且没有强烈信号干扰的环境。
本发明的有益效果是：该距离测量和校准方法，通过将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑，数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑，数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤，精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤和精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四，这种距离测量和校准方法，可以准确、快速的进行距离和角度的自动化测量与校准，系统构架简单，易于实现，降低了人力成本，免去了使用者的烦恼，方便了使用者的使用，通过第一替换目标物、第二替换目标物和第三替换目标物，第一替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的平面，在旋转方向上占据的角度为α，α大于45°，第一替换目标物在激光雷达扫描的平面上的点距离测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的距离为应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，完全涵盖激光雷达量程，第二替换目标物一个平行于测量平台中心垂线，第三替换目标物为以特定的角度间隔分布在意测量平台外围的多个物体，彼此在激光雷达旋转扫描路径上，彼此重合或不重合，目标物距离旋转平台中心垂线的距离不同，并且应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，并且距离间隔足够精细，三个目标物可以使得检测校准的数据具有普遍性，更加准确，解决了传统的测量方式无法正确评估旋转对距离精度的影响，同时也无法正确评估角度和距离在数据上的相关性影响，因此无法体现激光雷达真正的距离精度指标，单独测量距离，自动化测量需要专业的测试设备，如果采用人工测量，测量结果容易受到人为因素的干扰，而且也会增加激光雷达的生产成本，使用者对此颇为烦恼的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种距离测量和校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)前期，准备测量平台、固定在测量平台中心的待测设备、与待测设备相连接的控制电脑和目标物；
2)连接，将待测物体放置在测量平台上并且用夹持装置固定，使用通讯电缆信号连接待测物体与控制电脑；
3)数据测量，通过控制电脑运行测量校准软件，待测物体开始旋转并且测量距离和角度数据，并将距离、角度和信号强度数据通过通讯电缆传输给控制电脑；
4)数据处理，测量校准软件分析待测物体传输来的距离和角度数据，根据内部算法判断待测物体距离和角度精度是否满足规格要求，如果判断结果不满足规格要求，则测量校准软件输出错误代码，待测物体需要根据错误代码进行返修，如果判断结果满足规格要求，则进入校准步骤；
5)精度校准，在内部校准算法中，代入测量数据，结合校准点的相应参数值和待测物体规格要求，计算出精度校准参数，并将校准参数通过通讯电缆回传到待测物体，存入待测物体的特定存储单元，完成校准步骤；
6)精度确认，测量校准软件控制已经完成校准步骤的待测物体进行距离和角度测量，确认测量结果满足规格要求，则完成自动测量和校准流程，如果确认测量结果不满足规格要求，则返回运行步骤四。
2.根据权利要求1所述的一种距离测量和校准方法，其特征在于：所述测量平台的上表面水平，所述测量平台包含配合待测设备设计的定位装置，可以将待测设备固定在测量平台中心。
3.根据权利要求1所述的一种距离测量和校准方法，其特征在于：所述目标物包括第一替换目标物、第二替换目标物和第三替换目标物，第一替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的平面，在旋转方向上占据的角度为α，α大于45°，所述第一替换目标物在激光雷达扫描的平面上的点距离测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴的距离为应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，完全涵盖激光雷达量程，第二替换目标物为一个平行于测量平台中心垂线或者激光雷达旋转轴平面的曲面，第三替换目标物为以特定的角度间隔分布在意测量平台外围的多个物体，彼此在激光雷达旋转扫描路径上，彼此重合或不重合，所述目标物距离旋转平台中心垂线的距离不同，并且应该涵盖激光雷达尽可能大的量程范围，并且距离间隔足够精细。
4.根据权利要求1所述的一种距离测量和校准方法，其特征在于：所述控制电脑的内部预装有专业测试程序，所述测量和校准的环境为安静的且没有强烈信号干扰的环境。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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