CN112119326A - 数据校正方法、移动平台及非易失性计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种数据校正方法、移动平台(100)及非易失性计算机可读存储介质(200)。移动平台(100)包括激光雷达(30)和里程计(20)。数据校正方法包括:(01)获取激光雷达(30)测量的初始测量数据以及里程计(20)测量的移动平台(100)的第一位姿数据;(02)根据第一位姿数据确定激光雷达(30)的第二位姿数据;(03)根据第二位姿数据校正初始测量数据,以得到校正测量数据,其中,初始测量数据或校正测量数据用于指示移动平台的障碍物的位置信息。
Description
技术领域
本申请涉及激光雷达技术领域,特别涉及一种数据校正方法、移动平台及非易失性计算机可读存储介质。
背景技术
激光雷达作为一种全向距离测量传感器,一般被应用在自主移动机器人上,可以完成机器人在未知环境的避障,定位,规划和导航功能。激光雷达的基本工作原理为:激光雷达在一个连续的时间序列上进行多次测距以完成一帧距离数据的测量,在一帧距离数据的测量过程中,激光雷达通过电机的旋转来实时改变激光雷达的测距朝向。然而,激光雷达在一帧距离数据的测量过程中,不同测距方向上的测距原点不在世界坐标系下的同一个位置,这会导致测量出来的数据存在运动畸变误差,影响激光雷达的测量精度。
发明内容
本申请实施方式提供一种数据校正方法、移动平台及非易失性计算机可读存储介质。
本申请实施方式的数据校正方法,用于移动平台。所述移动平台包括激光雷达和里程计。所述数据校正方法包括:获取所述激光雷达测量的初始测量数据以及所述里程计测量的所述移动平台的第一位姿数据;根据所述第一位姿数据确定所述激光雷达的第二位姿数据;根据所述第二位姿数据校正所述初始测量数据,以得到校正测量数据;其中,所述初始测量数据或所述校正测量数据用于指示所述移动平台的障碍物的位置信息。
本申请实施方式的移动平台包括激光雷达、里程计及处理器。所述处理器用于:获取所述激光雷达测量的初始测量数据以及所述里程计测量的所述移动平台的第一位姿数据;根据所述第一位姿数据确定所述激光雷达的第二位姿数据;根据所述第二位姿数据校正所述初始测量数据,以得到校正测量数据;其中,所述初始测量数据或所述校正测量数据用于指示所述移动平台的障碍物的位置信息。
本申请实施方式的包含计算机指令的非易失性计算机可读存储介质,所述计算机可读指令被处理器执行时,使得所述处理器执行上述的数据校正方法。
本申请实施方式的数据校正方法、移动平台及非易失性计算机可读存储介质根据第一位姿数据确定出激光雷达的第二位姿数据,并根据第二位姿数据校正初始测量数据从而得到校正测量数据,校正测量数据的精度较高。移动平台可以基于精确度较高的校正测量数据构建出准确的场地的地图。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请某些实施方式的移动平台的结构示意图。
图2是本申请某些实施方式的数据校准方法的场景示意图。
图3是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图4是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图5是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图6是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图7是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图8是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图9是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图10是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图11是本申请某些实施方式的数据校准方法的流程示意图。
图12是本申请某些实施方式的非易失性计算机可读存储介质与处理器的交互示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,实施方式的示例在附图中示出,其中,相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
请参阅图1,本申请提供一种移动平台100。移动平台100可以是无人机、移动机器人、智能小车、智能船舶等等,在此不作限制。移动平台100包括移动平台本体10、里程计20、激光雷达30、及处理器40。其中,里程计20、激光雷达30、及处理器40均安装在移动平台本体10上,里程计20和激光雷达30均与处理器40电连接。里程计20可以用于测量移动平台100的位姿数据,位姿数据包括移动平台100在场地坐标系(即图2所示的第二坐标系x2-O-y2)下的坐标,以及移动平台100在移动过程中的朝向相对于移动平台100在初始位置(即点O所在位置,点O为移动平台刚刚上电的时刻移动平台的位置)下的朝向的变化角度,或即在场地坐标系下相对于点O的平移信息以及旋转信息。多个位姿数据可以按照测量时间的先后顺序存储在一个队列中,其中,位于队首的位姿数据的测量时间最早。激光雷达30可以用于测量移动平台100移动的场地中的障碍物(如图2中的圆柱体、长方体所示)相对于移动平台100的距离信息,以及测量每个距离信息时激光雷达30自身的旋转的角度信息。
请参阅图3,本申请还提供一种用于图1所示的移动平台100的数据校正方法。数据校正方法包括:
01:获取激光雷达30测量的初始测量数据以及里程计20测量的移动平台100的第一位姿数据;
02:根据第一位姿数据确定激光雷达30的第二位姿数据;和
03:根据第二位姿数据校正初始测量数据,以得到校正测量数据。
请再参阅图1,步骤01、步骤02及步骤03均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40可以用于获取激光雷达30测量的初始测量数据以及里程计20测量的移动平台100的第一位姿数据、根据第一位姿数据确定激光雷达30的第二位姿数据、以及根据第二位姿数据校正初始测量数据以得到校正测量数据。其中,初始测量数据包括移动平台100与障碍物之间的距离信息和角度信息。其中,初始测量数据或校正测量数据用于指示移动平台100的障碍物的位置信息,即初始测量得到的距离信息、角度信息,或校正后得到的距离信息、角度信息可以用于来确定移动平台100的障碍物在场地中的位置信息。
可以理解,激光雷达30通过一个电机的旋转来实时改变自身的测距朝向,从而可以在一个连续的时间序列上进行多次测距以完成一帧初始测量数据的测量。当激光雷达30安装在移动平台100上时,在激光雷达30测量一帧初始测量数据的过程中,假设激光雷达30旋转一周完成了360次的测距(即测距分辨率为1度),测量时间为ts-te。由于激光雷达30在测量一帧初始测量数据的过程中,移动平台100携带激光雷达30产生了运动(平移或旋转),那么,激光雷达30在自身朝向为1度时(即ts时间下)所在的位置(图2中的点A)与激光雷达30在朝向为360度时(即te时间下)所在的位置(图2中的点B)并不在第二坐标系x2-O-y2下的同一个位置,而激光雷达30在点B对应时间下测量到的初始测量数据是按照激光雷达30在ts时间下所处的位置(图2中的点A)为测距原点计算得到的,这就导致激光雷达30在te时间下测量到的初始测量数据存在从ts时间到te时间的变换误差,如此,激光雷达30的测量到的初始测量数据精度不高。
本申请实施方式的数据校正方法可以对激光雷达30测量到的初始测量数据做校正以得到精度较高的校正测量数据。具体地,处理器40可以从激光雷达30处获取激光雷达30测量到的初始测量数据,还可以从里程计20中获取里程计20测量的移动平台100的第一位姿数据。处理器40可以根据第一位姿数据来确定激光雷达30的第二位姿数据。可以理解,激光雷达30与移动平台本体10是相对固定的,里程计20与移动平台本体10也是相对固定的,当移动平台100移动时,激光雷达30和里程计20也会随着移动平台100的移动而移动。那么,处理器40就可以将里程计20的第一位姿数据作为获取激光雷达30的第二位姿数据的依据。在获得激光雷达30的第二位姿数据后,处理器40再根据第二位姿数据对初始测量数据做校正,从而得到校正测量数据。校正测量数据包括障碍物与第二坐标系x2-O-y2的原点O的校正距离信息以及校正角度信息。校正测量数据为精确度较高的数据。校正测量数据可以指示障碍物距离第二坐标系的原点O的距离以及障碍物相对于第二坐标系的原点O的放置角度。在移动平台100移动的过程中,激光雷达30持续测量出多个初始测量数据,里程计20持续测量出多个第一位姿数据,处理器40就可以根据多个第一位姿数据确定出激光雷达30的多个第二位姿数据,并根据多个第二位姿数据校正多个初始测量数据从而得到多个校正测量数据。最后,处理器40可以根据多个校正测量数据构建出准确度较高的场地的地图,从而实现即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)。
请参阅图4,在某些实施方式中,步骤02根据第一位姿数据确定激光雷达30的第二位姿数据,包括:
021:确定第一位姿数据对应的第一测量时间以及初始测量数据对应的第二测量时间;和
022:根据第一位姿数据、第一测量时间、第二测量时间确定激光雷达30的第二位姿数据。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤021及步骤022均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40可以用于确定第一位姿数据对应的第一测量时间以及初始测量数据对应的第二测量时间。处理器40还可以用于根据第一位姿数据、第一测量时间、第二测量时间确定激光雷达30的第二位姿数据。
具体地,在处理器40获取到第一位姿数据、第一测量时间、及第二测量时间时,处理器40可以根据第一测量时间和第二测量时间是否相同来决定根据第一位姿数据确定第二位姿数据的具体实现方式。根据第一位姿数据确定第二位姿数据的具体实现方式将会在下文中加以描述。
请参阅图5,在某些实施方式中,步骤022根据第一位姿数据、第一测量时间、第二测量时间确定激光雷达30的第二位姿数据,包括:
0221:当第一测量时间与第二测量时间相同时,将里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据确定为激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤0221可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还可用于在第一测量时间与第二测量时间相同时,将里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据确定为激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
具体地,假设里程计20在第一测量时间t1测量到移动平台100的第一位姿数据,激光雷达30在第二测量时间t2测量到了初始测量数据,且t1=t2,由于激光雷达30与移动平台本体10是相对固定的,那么处理器40可以直接将里程计20在第一测量时间t1测量到的第一位姿数据作为激光雷达30在第二测量时间t2的第二位姿数据。如此,处理器40即可根据第一位姿数据确定出第二位姿数据。
请参阅图6,在某些实施方式中,步骤02根据第一位姿数据确定激光雷达30的第二位姿数据,还包括:
023:当第一测量时间不同于第二测量时间时,获取里程计20在第三测量时间测量的移动平台100的第三位姿数据;
步骤022根据第一位姿数据、第一测量时间、第二测量时间确定激光雷达30的第二位姿数据,包括:
0222:根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据以及在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据,其中,第一测量时间、第三测量时间中的一个早于第二测量时间,第一测量时间、第三测量时间中的另一个晚于第二测量时间。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤023及步骤0222均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还可以用于在第一测量时间不同于第二测量时间时,获取里程计20在第三测量时间测量的移动平台100第三位姿数据。处理器40还可以用于根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据以及在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。其中,第一测量时间、第三测量时间中的一个早于第二测量时间,第一测量时间、第三测量时间中的另一个晚于第二测量时间。
可以理解,当第一测量时间与第二测量时间不同时,处理器40不能直接将第一位姿数据作为激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据,此时,处理器40需要根据第一测量时间下的第一位姿数据以及里程计20在其他测量时间(如第三测量时间)测量到的位姿数据(如第三位姿数据)来计算激光雷达30第二测量时间下的第二位姿数据。具体地,假设里程计20分别在第一测量时间t11下测量到第一位姿数据p11,在第三测量时间t31下测量到第三位姿数据p31,激光雷达30在第二测量时间t21下测量到初始测量数据,其中,t11<t21<t31或者t31<t21<t11。那么,处理器40可根据第一测量时间t11、第三测量时间t31、第一位姿数据p31、第三位姿数据p31、及第二测量时间t21来计算出激光雷达30在第二测量时间t21下的第二位姿数据p21。示例地,当t11<t21<t31时,可以根据来计算出第二位姿数据p21;当t31<t21<t11时,可以根据来计算出第二位姿数据p21。
在一个例子中,第一测量时间可以是与第二测量时间相邻的一个测量时间。在另一个例子中,第一测量时间与第二测量时间之间也可以间隔有至少一个测量时间,例如,在第一测量时间t11与第二测量时间t21之间间隔有测量时间t01、t02,其中,t11<t01<t02<t21,或者t21<t01<t02<t11等。
同样地,在一个例子中,第三测量时间可以是与第二测量时间相邻的一个测量时间。在另一个例子中,第三测量时间与第二测量时间之间也可以间隔有至少一个测量时间,例如,在第三测量时间t31与第二测量时间t21之间间隔有测量时间t03、t04,其中,t21<t01<t02<t31,或者t31<t01<t02<t21等。
当然,为保证处理器40根据第一位姿数据以及第三位姿数据确定出的激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据的准确性,第一测量时间与第二测量时间之间的差值的绝对值应该小于第一差值,第三测量时间与第二测量时间之间的差值的绝对值应该小于第二差值。第一差值和第二差值可以相等也可以不相等。
其中,第一测量时间与第二测量时间相邻,以及第三测量时间与第二测量时间相邻,指的是在同一个时钟下,激光雷达30的测量时间与里程计20的测量时间的相邻性。
在某些实施方式中,初始测量数据为激光雷达30在一测量时段内测量到的多个初始测量数据中的一个初始测量数据。其中,测量时段中的第一个初始测量数据的第二测量时间为起始时间,测量时段中的最后一个初始测量数据的第二测量时间为截止时间,第一测量时间、第三测量时间中的一个相对靠近起始时间,第一测量时间、第三测量时间中的另一个相对靠近截止时间。
在一个例子中,测量时段可为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1。示例地,激光雷达30旋转一周测量360个初始测量数据d2i,激光雷达30测量第一个初始测量数据d21的第二测量时间t21即为测量时段T1的起始时间ts,即ts=t21,激光雷达30测量最后一个初始测量数据d2360的第二测量时间t2360即为测量时段T1的截止时间te,即te=t2360。此时,第一测量时间t11、第三测量时间t31、起始时间ts、及截止时间te之间的相对关系可以为:(1)|t11-ts|<|t31-ts|,|t11-te|>|t31-te|,即第一测量时间t11相对于第三测量时间t3更靠近起始时间ts,第三测量时间t3相对于第一测量时间t1更靠近截止时间te;(2)|t11-ts|>|t31-ts|,|t11-te|<|t31-te|,即第三测量时间t3相对于第一测量时间t1更靠近起始时间ts,第一测量时间t1相对于第三测量时间t3更靠近截止时间te。本实施例中将激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1作为一个测量时段T1,在其他实施例中,也可以将激光雷达30测量多帧初始测量数据所用的测量时段作为一个测量时段,在此不作限制。
在另一个例子中,激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段为T1,将时段T1划分为多个子时段T2,测量时段即为多个子时段T2中的任意一个子时段T2。示例地,激光雷达30旋转一周测量360个初始测量数据d2i,将时段T1划分为36个子时段T2,第1个子时段包括第二测量时间t21、t22、t23、t24、t25、t26、t27、t28、t29、t210,第2个子时段包括第二测量时间t211、t212、t213、t214、t215、t216、t217、t218、t219、t220,依此类推,第36个子时段包括t2351、t2352、t2353、t2354、t2355、t2356、t2357、t2358、t2359、t2360,则每个测量时段T2中的第一个初始测量数据的第二测量时间即为测量时段T2的起始时间ts,每个测量时段T2中的最后一个初始测量数据的第二测量时间即为测量时段T2的截止时间te。以测量时段T2为第1个子时段为例,第1个子时段中的第二测量时间t21即为测量时段T2的起始时间ts,即ts=t21,第1个子时段中的第二测量时间t210即为测量时段T2的截止时间te,即te=t210。此时,第一测量时间t11、第三测量时间t31、起始时间ts、及截止时间te之间的相对关系可以为:(1)|t11-ts|<|t31-ts|,|t11-te|>|t31-te|,即第一测量时间t11相对于第三测量时间t31更靠近起始时间ts,第三测量时间t31相对于第一测量时间t11更靠近截止时间te;(2)|t11-ts|>|t31-ts|,|t11-te|<|t31-te|,即第三测量时间t31相对于第一测量时间t11更靠近起始时间ts,第一测量时间t11相对于第三测量时间t31更靠近截止时间te。需要说明的是,前述的36段仅为示例,在其他例子中,还可以是10段、12段、20段、30段等等,在此不作限制。另外,本实施例是将时段T1均分为36个子时段T2,每个子时段T2中的第二测量时间的个数是相同的。在其他实施例中,每个子时段T2中的第二测量时间的个数也可以不相同。
如此,将多个第二测量时间划分为多个测量时段,每个测量时段中包括多个第二测量时间,可以细化激光雷达30的第二位姿数据的计算,提升第二位姿数据计算的准确性。
在一个例子中,第一测量时间可以是与起始时间相邻的一个测量时间。在另一个例子中,第一测量时间与起始时间之间也可以间隔有至少一个测量时间,例如,在第一测量时间t11与起始时间ts之间间隔有测量时间t01、t02,其中,t11<t01<t02<ts,或者ts<t01<t02<t11等。
同样地,在一个例子中,第三测量时间可以是与截止时间相邻的一个测量时间。在另一个例子中,第三测量时间与截止时间之间也可以间隔有至少一个测量时间,例如,在第三测量时间t31与截止时间te之间间隔有测量时间t03、t04,其中,te<t01<t02<t31,或者t31<t01<t02<te等。
当然,为保证处理器40根据第一位姿数据以及第三位姿数据确定出的激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据的准确性,第一测量时间与起始时间之间的差值的绝对值应该小于第三差值,第三测量时间与截止时间之间的差值的绝对值应该小于第四差值。第三差值和第四差值可以相等也可以不相等。
其中,第一测量时间与起始时间相邻,以及第三测量时间与截止时间相邻,指的是在同一个时钟下,激光雷达30的测量时间与里程计20的测量时间的相邻性。
请参阅图7及图8,在某些实施方式中,第一测量时间相对第三测量时间靠近起始时间,第三测量时间相对第一测量时间靠近截止时间。步骤0222根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据以及在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据,包括:
0223:根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据,确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据,并根据里程计20在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据;和
0224:根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
其中,根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据,确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据,包括:
02231:当第一测量时间相同于起始时间时,将第一位姿数据作为激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据;和
02232:当第一测量时间不同于起始时间时,根据起始时间确定里程计20在第四测量时间测量的移动平台的第四位姿数据,并根据第一位姿数据、第一测量时间、第四位姿数据、第四测量时间确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据,起始时间位于第一测量时间与第四测量时间之间,且第四测量时间与第一测量时间相邻。
根据里程计20在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据,包括:
02233:当第三测量时间相同于截止时间时,将第三位姿数据作为激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据;
02234:当第三测量时间不同于截止时间时,根据截止时间确定里程计20在第五测量时间测量的移动平台的第五位姿数据,并根据第三位姿数据、第三测量时间、第五位姿数据、第五测量时间确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据,截止时间位于第三测量时间与第五测量时间之间,且第五测量时间与第三测量时间相邻。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤0223、步骤0224、步骤0223、步骤02231、步骤02233及步骤02234均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还以可用于根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据,确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据,并根据里程计20在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据。处理器40还可以用于根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。处理器40还以可用于当第一测量时间相同于起始时间时,将第一位姿数据作为激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据。处理器40还可以用于当第一测量时间不同于起始时间时,根据起始时间确定里程计20在第四测量时间测量的第四位姿数据,并根据第一位姿数据、第一测量时间、第四位姿数据、第四测量时间确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据;其中,起始时间位于第一测量时间与第四测量时间之间,且第四测量时间与第一测量时间相邻。处理器40还以可用于当第三测量时间相同于截止时间时,将第三位姿数据作为激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据。处理器40还可以用于当第三测量时间不同于截止时间时,根据截止时间确定里程计20在第五测量时间测量的第五位姿数据,并根据第三位姿数据、第三测量时间、第五位姿数据、第五测量时间确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据,截止时间位于第三测量时间与第五测量时间之间,且第五测量时间与第三测量时间相邻。
其中,第四测量时间与第一测量时间相邻,以及第五测量时间与第三测量时间相邻,是指在里程计20的测量频率中两个相邻测量频点对应的两个相邻测量时间。
下面以测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1,起始时间为ts,截止时间为te为例进行说明。
对于起始位姿数据ps,在一个例子中,里程计20获取第一位姿数据p1的第一测量时间t1刚好与起始时间ts相同时,处理器40可以直接将第一位姿数据p1作为激光雷达30在起始时间ts下的起始位姿数据ps,即ps=p1。在另一个例子中,里程计20获取第一位姿数据p1的第一测量时间t1早于起始时间ts时,处理器40可以再获取一个里程计20在第四测量时间t4测量的第四位姿数据p4,其中,起始时间ts位于第一测量时间t1与第四测量时间t4之间,即t1<ts<t4;第四测量时间t4与第一测量时间t1相邻,此时第一位姿数据p1与第四位姿数据p4为里程计20在两个相邻时刻下测得的位姿数据。处理器40可以根据第一位姿数据p1及第四位姿数据p4来计算起始位姿ps,示例地,可以根据来计算出起始位姿ps。由于起始时间ts位于第一测量时间t1与第四测量时间t4之间,并且第一测量时间t1与第四测量时间t4相邻,那么起始位姿ps也是位于第一位姿数据p1与第四位姿数据p4之间的,根据第一位姿数据p1与第四位姿数据p4计算出的起始位姿ps的精确度较高。
对于截止位姿数据pe,在一个例子中,里程计20获取第三位姿数据p3的第三测量时间t3刚好与截止时间te相同时,处理器40可以直接将第三位姿数据p3作为激光雷达30在截止时间te下的截止位姿数据pe,即pe=p3。在另一个例子中,里程计20获取第三位姿数据p3的第三测量时间t3晚于截止时间te时,处理器40可以再获取一个里程计20在第五测量时间t5测量的第五位姿数据p5,其中截止时间te位于第三测量时间t3与第五测量时间t5之间,即t5<te<t3;第五测量时间t5与第三测量时间t3相邻,此时第五位姿数据p5与第三位姿数据p3为里程计20在两个相邻时刻下测得的位姿数据。处理器40可以根据第五位姿数据p5及第三位姿数据p3来计算截止位姿pe,示例地,可以根据来计算出截止位姿pe。由于截止时间te位于第三测量时间t3与第五测量时间t5之间,并且第五测量时间t5与第三测量时间t3相邻,那么截止位姿pe也是位于第五位姿数据p5及第三位姿数据p3之间的,根据第五位姿数据p5及第三位姿数据p3计算出的截止位姿pe的精确度较高。
处理器40计算出起始位姿数据ps及截止位姿数据pe后,即可根据起始位姿数据ps、起始时间ts、截止位姿数据pe、截止时间te,确定出激光雷达30在第二测量时间t2下的第二位姿数据p2。
测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1中的任意一个子时段t2时,起始时间ts、截止位姿数据pe、及第二位姿数据p2的计算方式与测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1时的计算方式相同,在此不再赘述。
请参阅图9,步骤0224根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据,包括:
02241:根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间确定激光雷达30在测量时段内的一次位姿函数;和
02242:根据一次位姿函数及第二测量时间确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤02241、步骤02242均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还以可用于根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间确定激光雷达30在测量时段内的一次位姿函数。处理器40还可以用于根据一次位姿函数及第二测量时间确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
下面以测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1,起始时间为ts,截止时间为te,起始位姿数据为ps,截止位姿数据为pe为例进行说明。处理器40获取到起始时间为ts、截止时间为te、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe后,处理器40可以根据这四个已知数据拟合出激光雷达30在测量时段T1内的第二位姿数据的一次曲线,该一次曲线可以由一次位姿函数来描述。具体地,假设一次位姿函数为p2=at2+b,其中,p2为第二位姿数据,t2为第二测量时间,a、b为常数,那么处理器40可以将(ts,ps)及(te,pe)分别代入p2=at2+b中,并计算出常数a和b,从而得到最终的一次位姿函数。对于测量时段T1中的任意一个第二测量时间对应的第二位姿数据均可以根据一次位姿函数p2=at2+b计算得到。
当测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1中的任意一个子时段T2时,处理器40可以根据每一个子时段T2的起始时间为ts、截止时间为te、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe来计算出该子时段T2的一次位姿函数。由此,每个子时段T2均对应一个一次位姿函数,每个子时段T2中的第二位姿数据均可以根据该子时段T2中的一次位姿函数计算得到。
请参阅图10,在某些实施方式中,数据校准方法还包括:
04:在起始时间及截止时间之间确定一个中间时间;和
05:根据第一位姿数据、第三位姿数据、第一测量时间、第三测量时间、及中间时间,确定激光雷达30在中间时间下的中间位姿数据;
步骤0224根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据,还包括:
02243:根据起始位姿数据、截止位姿数据、中间位姿数据、起始时间、截止时间、及中间时间,确定激光雷达30在测量时段内的二次位姿函数;和
02244:根据二次位姿函数及第二测量时间确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤04、步骤05、步骤02243及步骤02244均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还可以用于在起始时间及截止时间之间确定一个中间时间、以及根据第一位姿数据、第三位姿数据、第一测量时间、第三测量时间、及中间时间,确定激光雷达30在中间时间下的中间位姿数据。处理器40还可以用于根据起始位姿数据、截止位姿数据、中间位姿数据、起始时间、截止时间、及中间时间,确定激光雷达30在测量时段内的二次位姿函数。处理器40还可以用于根据二次位姿函数及第二测量时间确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
下面以测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1,起始时间为ts,截止时间为te,起始位姿数据为ps,截止位姿数据为pe为例进行说明。处理器40获取到起始时间为ts、截止时间为te、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe后,处理器40可以首先在起始时间ts与截止时间te之间确定一个中间时间th。示例地,中间时间th可为:th=(ts+te)/2;当然,中间时间th也可以为起始时间ts与截止时间te之间的任意一个时间,在此不作限制。在确定出中间时间th后,处理器40可以根据起始时间为ts、截止时间为te、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe、及中间时间th来计算出激光雷达30在中间时间th下的中间位姿数据ph,示例地,可以根据来计算中间位姿数据ph。随后,处理器40可以根据起始时间为ts、截止时间为te、中间时间th、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe、及中间位姿数据ph这六个已知数据拟合出激光雷达30在测量时段T1内的第二位姿数据的二次曲线,该二次曲线可以由二次位姿函数来描述。具体地,假设一次位姿函数为其中,p2为第二位姿数据,t2为第二测量时间,a、b、c均为常数,那么处理器40可以将(ts,ps)、(te,pe)、(th,ph)分别代入中,并计算出常数a、b和c,从而得到最终的二次位姿函数。对于测量时段T1中的任意一个第二测量时间对应的第二位姿数据均可以根据二次位姿函数计算得到。
当测量时段为激光雷达30测量一帧初始测量数据所用的时段T1中的任意一个子时段T2时,处理器40也可以先根据每一个子时段T2的起始时间ts及截止时间te确定一个中间时间th,再根据每一个子时段T2的起始时间为ts、截止时间为te、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe、及中间时间th来计算出激光雷达30在该子时段T2的中间时间th下的中间位姿数据ph,随后,再根据每一个子时T2段的起始时间为ts、截止时间为te、中间时间th、起始位姿数据为ps、截止位姿数据为pe、及中间位姿数据ph来计算出该子时段T2的二次位姿函数。由此,每个子时段T2均对应一个二次位姿函数,每个子时段T2中的第二位姿数据均可以根据该子时段T2中的二次位姿函数计算得到。
请参阅图11,在某些实施方式中,步骤03根据第二位姿数据校正初始测量数据,以得到校正测量数据,包括:
031:根据初始测量数据确定障碍物在第一坐标系下的第一坐标;
032:根据第一坐标及第二位姿数据确定障碍物在第二坐标系下的第二坐标;和
033:根据第二坐标确定初始测量数据的校正测量数据。
请再参阅图1,在某些实施方式中,步骤031、步骤032及步骤033均可以由处理器40实现。也即是说,处理器40还可以用于根据初始测量数据确定障碍物在第一坐标系下的第一坐标、根据第一坐标及第二位姿数据确定障碍物在第二坐标系下的第二坐标、以及根据第二坐标确定初始测量数据的校正测量数据。
处理器40在获取到激光雷达30在测量每个初始测量数据的第二测量时间下的第二位姿数据后,即可根据第二位姿数据来校正对应该第二位姿数据的初始测量数据。具体地,初始测量数据包括距离信息和角度信息。处理器40可以首先根据距离信息及角度信息计算出每一个初始测量距离对应的障碍物在第一坐标系(即移动平台100坐标系,该坐标系随着移动平台100的移动而不断变化,如图2所示,第一坐标系可为x1-A-y1、x1-B-y1等)中的第一坐标x1i。随后处理器40再根据第一坐标x1i计算出障碍物在第二坐标系下的第二坐标x2i,示例地,其中,pi为每一个初始测量距离对应的激光雷达30的第二位姿数据。随后,处理器40可以根据第二坐标x2i计算初始测量数据的校正测量数据,其中,校正测量数据可以包括障碍物与第二坐标系的原点O的校正距离信息以及校正角度信息。示例地,假设第二坐标x2i为(px,py),则校正距离信息range=sqrt(px*px+py*py),校正角度信息angle=atan2(py,px)。如此,处理器40即可计算出精确度较高的校正测量数据,根据精确度较高的校正测量数据可以建立出准确度较高的场地的地图,移动平台100可以实现即时定位与地图构建,移动平台100的智能性得以提升。
请参阅图12,本申请还提供一种包含计算机可读指令的计算机可读存储介质200。计算机可读指令被处理器200执行时,使得处理器200执行上述任意一项实施方式所述的数据校正方法。处理器200可以为图1中的处理器40。
请结合图1、图3、及图12,例如,计算机可读指令被处理器200执行时,使得处理器200执行以下步骤:
01:获取激光雷达30测量的初始测量数据以及里程计20测量的第一位姿数据;
02:根据第一位姿数据确定激光雷达30的第二位姿数据;和
03:根据第二位姿数据校正初始测量数据,以得到校正测量数据,其中,初始测量数据包括移动平台100与障碍物之间的距离信息和角度信息。
请结合图7和图12,再例如,计算机可读指令被处理器40执行时,使得处理器40执行以下步骤:
0223:根据里程计20在第一测量时间测量到的第一位姿数据,确定激光雷达30在起始时间下的起始位姿数据,并根据里程计20在第三测量时间测量到的第三位姿数据,确定激光雷达30在截止时间下的截止位姿数据;和
0224:根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间,确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
请结合图1、图9、及图12,再例如,计算机可读指令被处理器200执行时,使得处理器200执行以下步骤:
02241:根据起始位姿数据、起始时间、截止位姿数据、截止时间确定激光雷达30在测量时段内的一次位姿函数;和
02242:根据一次位姿函数及第二测量时间确定激光雷达30在第二测量时间下的第二位姿数据。
处理器200执行上述任意一项实施方式所述的数据校正方法时,其具体执行过程与处理器40执行上述任意一项实施方式所述的数据校正方法时的执行过程相同,在此不再赘述。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (23)
1.一种数据校正方法,用于移动平台,其特征在于,所述移动平台包括激光雷达和里程计,所述数据校正方法包括:
获取所述激光雷达测量的初始测量数据以及所述里程计测量的所述移动平台的第一位姿数据;
根据所述第一位姿数据确定所述激光雷达的第二位姿数据;和
根据所述第二位姿数据校正所述初始测量数据,以得到校正测量数据;
其中,所述初始测量数据或所述校正测量数据用于指示所述移动平台的障碍物的位置信息。
2.根据权利要求1所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述第一位姿数据确定所述激光雷达的第二位姿数据,包括:
确定所述第一位姿数据对应的第一测量时间以及所述初始测量数据对应的第二测量时间;和
根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第二测量时间确定所述激光雷达的第二位姿数据。
3.根据权利要求2所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第二测量时间确定所述激光雷达的第二位姿数据,包括:
当所述第一测量时间与所述第二测量时间相同时,将所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据确定为所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
4.根据权利要求2所述的数据校正方法,其特征在于,所述数据校正方法还包括:
当所述第一测量时间不同于所述第二测量时间时,获取所述里程计在第三测量时间测量的所述移动平台的第三位姿数据;
所述根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第二测量时间确定所述激光雷达的第二位姿数据,包括:
根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据以及在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据;
其中,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的一个早于所述第二测量时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的另一个晚于所述第二测量时间。
5.根据权利要求4所述的数据校正方法,其特征在于,所述初始测量数据为所述激光雷达在一测量时段内测量到的多个初始测量数据中的一个初始测量数据;
其中,所述测量时段中的第一个所述初始测量数据的第二测量时间为起始时间,所述测量时段中的最后一个所述初始测量数据的第二测量时间为截止时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的一个相对靠近所述起始时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的另一个相对靠近所述截止时间。
6.根据权利要求5所述的数据校正方法,其特征在于,所述第一测量时间相对所述第三测量时间靠近所述起始时间,所述第三测量时间相对所述第一测量时间靠近所述截止时间;
所述根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据以及在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据,包括:
根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据,确定所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据,并根据所述里程计在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据;和
根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间,确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
7.根据权利要求6所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据,确定所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据,包括:
当所述第一测量时间相同于所述起始时间时,将所述第一位姿数据作为所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据;
当所述第一测量时间不同于所述起始时间时,根据所述起始时间确定所述里程计在第四测量时间测量的所述移动平台的第四位姿数据,并根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第四位姿数据、所述第四测量时间确定所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据,所述起始时间位于所述第一测量时间与所述第四测量时间之间,且所述第四测量时间与所述第一测量时间相邻。
8.根据权利要求6所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述里程计在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述截止时间的截止位姿数据,包括:
当所述第三测量时间相同于所述截止时间时,将所述第三位姿数据作为所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据;
当所述第三测量时间不同于所述截止时间时,根据所述截止时间确定所述里程计在第五测量时间测量的所述移动平台的第五位姿数据,并根据所述第三位姿数据、所述第三测量时间、所述第五位姿数据、所述第五测量时间确定所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据,所述截止时间位于所述第三测量时间与所述第五测量时间之间,且所述第五测量时间与所述第三测量时间相邻。
9.根据权利要求6所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间,确定所述激光雷达在所述第二测量时间的第二位姿数据,包括:
根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间确定所述激光雷达在所述测量时段内的一次位姿函数;和
根据所述一次位姿函数及所述第二测量时间确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
10.根据权利要求6所述的数据校正方法,其特征在于,所述数据校准方法还包括:
在所述起始时间及所述截止时间之间确定一个中间时间;和
根据所述第一位姿数据、所述第三位姿数据、所述第一测量时间、所述第三测量时间、及所述中间时间,确定所述激光雷达在所述中间时间下的中间位姿数据;
所述根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间,确定所述激光雷达在所述第二测量时间的第二位姿数据,包括:
根据所述起始位姿数据、所述截止位姿数据、所述中间位姿数据、所述起始时间、所述截止时间、及所述中间时间,确定所述激光雷达在所述测量时段内的二次位姿函数;和
根据所述二次位姿函数及所述第二测量时间确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
11.根据权利要求1所述的数据校正方法,其特征在于,所述根据所述第二位姿数据校正所述初始测量数据,以得到校正测量数据,包括:
根据所述初始测量数据确定所述障碍物在第一坐标系下的第一坐标;
根据所述第一坐标及所述第二位姿数据确定所述障碍物在第二坐标系下的第二坐标;和
根据所述第二坐标确定所述初始测量数据的校正测量数据。
12.一种移动平台,其特征在于,所述移动平台包括激光雷达、里程计及处理器;所述处理器用于:
获取所述激光雷达测量的初始测量数据以及所述里程计测量的所述移动平台的第一位姿数据;
根据所述第一位姿数据确定所述激光雷达的第二位姿数据;和
根据所述第二位姿数据校正所述初始测量数据,以得到校正测量数据;
其中,所述初始测量数据或所述校正测量数据用于指示所述移动平台的障碍物的位置信息。
13.根据权利要求12所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
确定所述第一位姿数据对应的第一测量时间以及所述初始测量数据对应的第二测量时间;和
根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第二测量时间确定所述激光雷达的第二位姿数据。
14.根据权利要求13所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
当所述第一测量时间与所述第二测量时间相同时,将所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据确定为所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
15.根据权利要求13所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
当所述第一测量时间不同于所述第二测量时间时,获取所述里程计在第三测量时间测量的所述移动平台的第三位姿数据;和
根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据以及在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据;
其中,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的一个早于所述第二测量时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的另一个晚于所述第二测量时间。
16.根据权利要求15所述的移动平台,其特征在于,所述初始测量数据为所述激光雷达在一测量时段内测量到的多个初始测量数据中的一个初始测量数据;
其中,所述测量时段中的第一个所述初始测量数据的第二测量时间为起始时间,所述测量时段中的最后一个所述初始测量数据的第二测量时间为截止时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的一个相对靠近所述起始时间,所述第一测量时间、所述第三测量时间中的另一个相对靠近所述截止时间。
17.根据权利要求16所述的移动平台,其特征在于,所述第一测量时间相对所述第三测量时间靠近所述起始时间,所述第三测量时间相对所述第一测量时间靠近所述截止时间;所述处理器还用于:
根据所述里程计在所述第一测量时间测量到的所述第一位姿数据,确定所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据,并根据所述里程计在所述第三测量时间测量到的所述第三位姿数据,确定所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据;和
根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间,确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
18.根据权利要求17所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
当所述第一测量时间相同于所述起始时间时,将所述第一位姿数据作为所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据;
当所述第一测量时间不同于所述起始时间时,根据所述起始时间确定所述里程计在第四测量时间测量的所述移动平台的第四位姿数据,并根据所述第一位姿数据、所述第一测量时间、所述第四位姿数据、所述第四测量时间确定所述激光雷达在所述起始时间下的起始位姿数据,所述起始时间位于所述第一测量时间与所述第四测量时间之间,且所述第四测量时间与所述第一测量时间相邻。
19.根据权利要求17所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
当所述第三测量时间相同于所述截止时间时,将所述第三位姿数据作为所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据;
当所述第三测量时间不同于所述截止时间时,根据所述截止时间确定所述里程计在第五测量时间测量的所述移动平台的第五位姿数据,并根据所述第三位姿数据、所述第三测量时间、所述第五位姿数据、所述第五测量时间确定所述激光雷达在所述截止时间下的截止位姿数据,所述截止时间位于所述第三测量时间与所述第五测量时间之间,且所述第五测量时间与所述第三测量时间相邻。
20.根据权利要求17所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
根据所述起始位姿数据、所述起始时间、所述截止位姿数据、所述截止时间确定所述激光雷达在所述测量时段内的一次位姿函数;和
根据所述一次位姿函数及所述第二测量时间确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
21.根据权利要求17所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
在所述起始时间及所述截止时间之间确定一个中间时间;
根据所述第一位姿数据、所述第三位姿数据、所述第一测量时间、所述第三测量时间、及所述中间时间,确定所述激光雷达在所述中间时间下的中间位姿数据;
根据所述起始位姿数据、所述截止位姿数据、所述中间位姿数据、所述起始时间、所述截止时间、及所述中间时间,确定所述激光雷达在所述测量时段内的二次位姿函数;和
根据所述二次位姿函数及所述第二测量时间确定所述激光雷达在所述第二测量时间下的第二位姿数据。
22.根据权利要求12所述的移动平台,其特征在于,所述处理器还用于:
根据所述初始测量数据确定所述障碍物在第一坐标系下的第一坐标;
根据所述第一坐标及所述第二位姿数据确定所述障碍物在第二坐标系下的第二坐标;和
根据所述第二坐标确定所述初始测量数据的校正测量数据。
23.一种包含计算机指令的非易失性计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读指令被处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求1-11任意一项所述的数据校正方法。
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