CN112198495B - 激光雷达仿真及其参数标定方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及智能驾驶领域，提供了一种激光雷达仿真及其参数标定方法、装置和设备。所述方法包括：预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数；获取光波能量衰减模型所包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值；将得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。相比于现有技术，本申请提供的技术方案实施简单，从而在标定激光雷达参数时成本变低。

Description

激光雷达仿真及其参数标定方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及智能驾驶领域，特别涉及一种激光雷达仿真及其参数标定方法、装置和设备。

背景技术

LiDAR即激光雷达或激光测距(Light Detection and Ranging)的简称，其原理类似于声呐，通过向四周发射激光束，计算反射回来的信号，绘制出周围环境的3D信息。根据获取的信息或作用领域不同，LiDAR可分为遥感、军用和民用(车载)等类别。

LiDAR的仿真模型对LiDAR应用于实际场景作用巨大，优良的仿真模型有赖于对LiDAR各种参数的精确标定。然而，现有技术中，由于仿真模型覆盖了诸如激光波长、脉宽、能量、光束大小、大气传输和目标物理属性等多个物理参数，若要对LiDAR进行仿真，这些物理参数的标定不仅在实验室难以完成，在大型工程实践中也有一定难度。

综上，现有技术在标定激光雷达参数时方案过于复杂，实施成本较高，不利于对LiDAR的仿真。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光雷达仿真及其参数标定方法、装置和设备，以解决现有激光雷达参数标定方法时方案过于复杂，实施成本较高，不利于对LiDAR的仿真的问题。该技术方案如下：

一方面，提供了一种激光雷达参数标定方法，该方法包括：

预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

获取所述三个可测参数的值，得到至少一组参数值；

将所述至少一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取所述一组光波能量衰减比值中最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值。

一方面，提供了一种激光雷达参数标定装置，该装置包括：

模型简化模块，用于预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

参数测定模块，用于获取所述三个可测参数的值，得到至少一组参数值；

标定值确定模块，用于将所述至少一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取所述一组光波能量衰减比值中最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值。

一方面，提供一种激光雷达仿真方法，该方法包括：

预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型仅包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

获取所述三个可测参数的值，得到至少一组参数值；

将所述至少一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取所述一组光波能量衰减比值中最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值；

向所述光波能量衰减模型输入所述三个可测参数对应的仿真数据以对所述激光雷达进行仿真。

一方面，提供了一种计算机设备，该计算设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序代码由该一个或多个处理器加载并执行以实现该激光雷达参数标定方法或激光雷达仿真方法所执行的操作。

一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序由处理器加载并执行以实现该激光雷达参数标定方法或激光雷达仿真方法所执行的操作。

从上述本申请提供的技术方案可知，通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，使得到的光波能量衰减模型中的参数减少并易于测定，因此，相比于现有技术，本申请提供的技术方案实施简单，从而在标定激光雷达参数时成本变低，有利于对激光雷达进行仿真。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请实施例提供的激光雷达参数标定方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的光线照射至某个物体的表面时光线之间的间距的示意图；

图3是本申请实施例提供的激光雷达仿真方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的一种激光雷达参数标定装置的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例基于计算机设备作为执行主体来进行介绍。此处的计算机设备可以是服务器，也可以是终端，其中，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器，而终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。上述终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本申请在此不做限制。

现有的激光雷达参数标定方法，其仿真模型覆盖了诸如激光波长、脉宽、能量、光束大小、大气传输和目标物理属性等多个物理参数，若要对它们进行标定，不仅在实验室难以完成，在大型工程实践中也有一定难度。鉴于此，本申请提供一种实施简单、成本低廉的激光雷达参数标定方法。参见图1，是本申请实施例提供的一种激光雷达参数标定方法，该方法主要包括以下步骤S101至S103，详细说明如下：

步骤S101：预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型仅包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数。

作为公知技术，激光雷达的回波信号功率标准模型为

此处，P_r为激光雷达收到的回波信号功率，E_p为激光雷达的发射信号功率，R为目标与激光雷达光源之间的距离，η_syst为激光雷达系统参数(例如，光学因子)，e^-2σR为激光雷达发出的光信号在大气传输过程中的影响因子，φ为双向反射分布函数的反射率，A_r为孔径半径，τ可以取值2。从回波信号功率标准模型的表达式可知，η_syst和e^-2σR等参数难以获取(在一般的实验室也难以标定)，或者，获取的成本较高，例如，需要比较尖端、昂贵的仪器仪表测定，或者，需要由更为高级、先进的实验室标定。因此，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，使得到的光波能量衰减模型包含更少的可测参数是破解上述难题的一种方案。需要说明的是，本申请实施例中可测参数的“可测”，意在表明这些参数的测定成本相对回波信号功率标准模型中的η_syst和e^-2σR等参数的测定成本较低，并不意味着回波信号功率标准模型中的η_syst和e^-2σR等参数不可测。

作为本申请一个实施例，预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型可通过如下步骤S1011和步骤S1012实现：

步骤S1011：通过对回波信号功率标准模型中获取成本相对较高的参数合并，得到包含六个参数的回波信号功率中间简化模型。

如前所述，η_syst和e^-2σR等参数为回波信号功率标准模型中难以测定或者获取成本相对较高的参数，为了避免直接获取这些参数导致的成本攀升，本申请实施例是通过对回波信号功率标准模型中获取成本相对较高的参数合并，具体方法是引入中间参数η_atm和A，其中，η_atm＝e^-2σR，

从而将回波信号功率标准模型简化为

上述回波信号功率的简化模型中，引入的中间参数A不可测定，并且，虽然相对于回波信号功率标准模型中的η_syst和e^-2σR等参数，双向反射分布函数的反射率即φ的获取成本相对较低，但仍然属于难以测定的参数。以下可以根据光学原理，将φ替换为更加易于测定的参数：

如附图2所示，当光线垂直照射至某个物体的表面(例如，镜面)时，光线之间的间距为d，而当光线倾斜照射至该物体的表面时，由于光线向量l与表面的法向量n之间存在夹角θ，因此，这种情况下，光线之间的间距变为d/cosθ，即光线间距相对垂直照射时变大，也即倾斜照射时通量密度降低，因此得到φ＝ρ×cosθ，此处，ρ为光线垂直照射至某个物体表面时该物体的反射率。

经上述分析可知，

可以转换为

即为回波信号功率中间简化模型，除P_r之外，该中间简化模型包含E_p、A、ρ、θ和R这五个参数。

步骤S1012：通过将六个参数中的三个参数转化为光波能量衰减比值，将回波信号功率中间简化模型转化为光波能量衰减模型。

上述回波信号功率中间简化模型，仍然包含不可测定的中间参数A，将六个参数中的三个参数转化为光波能量衰减比值，即将

进一步变换，并引入光波能量衰减比值T这一概念，得到：

即，

至此，光波能量衰减模型

只包含ρ、θ和R这三个参数，相比于回波信号功率标准模型中的η_syst和e^-2σR等参数，ρ、θ和R属于可测参数。为了与后续测定这三个可测参数时使用到的激光源区别，此处将ρ、θ以及R分别定义为目标件的反射率、第一激光源的激光束与目标件表面法向的夹角以及目标件与第一激光源之间的距离R。

步骤S102：获取光波能量衰减模型所包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值。

具体而言，步骤S102的实现可以是：根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和所述目标件表面时第二激光源随时间变化信号，计算得到目标件的反射率ρ，或者以太阳光为主光源和以发光二极管所发的光为辅光源，通过简易算法测得到目标件的反射率ρ；将第一激光源的激光束垂直于目标件的法平面，测得激光束与目标件表面法向的夹角θ；变换第一激光源与目标件表面之间距离的大小，测量得到n组第一激光源与目标件表面之间的距离R_i，直至将ρ、θ与R_i代入光波能量衰减模型

得到一个最小光波能量衰减比值时停止第一激光源与目标件表面之间距离的测量，其中，n为不小于2的自然数，i∈{1,2,...，n}。需要说明的是，此处将第一激光源的激光束垂直于目标件的法平面，是考虑到第一激光源的激光束垂直于目标件的法平面时，激光束与目标件表面法向的夹角θ为0，此时cosθ的值易于计算(此时cosθ＝1)。

此外，由于第一激光源发出的光束直径非常小，为了正确获取激光束与目标件表面法向的夹角θ，目标件的表面应该光滑、平整，最好是接近于镜面，以防止漫反射的发生。因此，在本申请实施例中，在测定ρ、θ和R这三个可测参数，得到至少一组参数值之前，还包括：对目标件表面的光滑度或平整度进行检测。具体地，对目标件表面的光滑度或平整度进行检测的方法可以是：以第三激光源射向目标件表面，通过变换第三激光源光束的入射角得到反射率-入射角曲线，以衰减全反射吸收峰下降沿的中点作为第三激光源固定的入射角，根据反射光斑中光强分布确定目标件表面是否光滑或平整；若目标件表面的光滑度或平整度低于预设阈值，则需要更换光滑度或平整度更高的目标件。

作为本申请一个实施例，根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和目标件表面时第二激光源随时间变化信号，计算得到目标件的反射率ρ可以通过如下步骤S1021至步骤S1025实现：

步骤S1021：当第二激光源射向标准件时，通过第一光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_0α(t)；

步骤S1022：当第二激光源射向标准件时，通过第二光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_0β(t)；

步骤S1023：当第二激光源射向目标件时，通过第一光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_1α(t)；

步骤S1024：当第二激光源射向目标件时，通过第二光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_1β(t)；

步骤S1025：根据公式

计算得到目标件的反射率ρ。

上述步骤S1021至步骤S1025的实施例，光电探测器属于较为普通的光电设备，并且，其能够精确测定激光源射向标准件或目标件时激光源随时间变化信号，因此，上述实施例对目标件的反射率ρ的测定具有成本低廉和结果精确的特点。

作为本申请另一实施例，根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和目标件表面时第二激光源随时间变化信号，计算得到目标件的反射率ρ可以通过如下步骤S’1021至步骤S’1023实现：

步骤S’1021：将半圆罩置于目标件的上方，测量太阳光照射到目标件时的入射光强I_in和反射光强I_re。

步骤S’1022：打开半圆罩下中心处的发光二极管，以发光二极管所发的光调节太阳光的反射光，得到一个半径为r的反射光圈。

步骤S’1023：根据公式

计算得到目标件的反射率ρ，其中，h为半圆罩的顶点至目标件法平面的垂直距离，k为调节参数，k取[2.1，2.25]之间的值。

上述步骤S’1021至步骤S’1023的实施例，在有太阳光的环境中，采用光强计很容易测定入射光强I_in和反射光强I_re，只需增加一个发光二极管等易于获取的辅助光源，即可实现目标件的反射率ρ的测定，因此测量成本低廉且方便。

步骤S103：将经步骤S102得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。

由光波能量衰减模型

可知，光波能量衰减比值T最小时，对应激光源与目标件表面之间的距离R最大，这与在对激光雷达的仿真过程中，将光波能量衰减比值T小于其最小值T_min时得到的数据(激光雷达光线所探测的点的反射率以及距离激光雷达光源的距离等)抛弃不用相应，因为此时激光雷达距离目标已经超过了最大值。因此，将经步骤S102得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小的光波能量衰减比值即T_min，可以作为光波能量衰减比值的标定值。

从上述附图1示例的技术方案可知，通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，使得到的光波能量衰减模型中的参数减少并易于测定，因此，相比于现有技术，本申请提供的技术方案实施简单，从而在标定激光雷达参数时成本变低。

参见图3，是本申请实施例提供的一种激光雷达仿真方法，该方法主要包括以下步骤S301至S304，详细说明如下：

步骤S301：预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型仅包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数。

步骤S301的实现与前述实施例步骤S101完全相同，相关技术特征可参阅前述实施例的说明。

步骤S302：获取光波能量衰减模型所包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值。

步骤S302的实现与前述实施例步骤S102完全相同，相关技术特征可参阅前述实施例的说明。

步骤S303：将经步骤S302得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。

步骤S303的实现与前述实施例步骤S103完全相同，相关技术特征可参阅前述实施例的说明。

步骤S304：向光波能量衰减模型输入三个可测参数对应的仿真数据以对激光雷达进行仿真。

如前所述，三个可测参数即ρ、θ和R，向光波能量衰减模型输入三个可测参数对应的仿真数据是指向光波能量衰减模型输入ρ、θ和R对应的值，该值是用于仿真的数据。在向光波能量衰减模型输入三个可测参数对应的仿真数据时，若得到的光波能量衰减比值T小于T_min，则将此时激光雷达光线所探测的点的反射率以及距离激光雷达光源的距离等数据弃之不用，否则，输出激光雷达光线所探测的点的反射率以及距离激光雷达光源的距离等数据。

请参阅附图4，是本申请实施例提供的一种激光雷达参数标定装置的结构示意图，该装置可以集成在终端等计算机设备中，该装置包括模型简化模块401、参数值获取模块402和标定值确定模块403，其中：

模型简化模块401，用于预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数；

参数值获取模块402，用于获取光波能量衰减模型包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值；

标定值确定模块403，用于将参数测定模块402测定的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。

在一种可能实现方式中，模型简化模块401包括合并单元和转化单元，其中：

合并单元，用于通过对回波信号功率标准模型中获取成本相对较高的参数合并，得到包含六个参数的回波信号功率中间简化模型；

转化单元，用于通过将回波信号功率中间简化模型包含的六个参数中的三个参数转化为光波能量衰减比值，将回波信号功率中间简化模型转化为光波能量衰减模型。

在一种可能实现方式中，光波能量衰减模型包含的三个可测参数包括第一激光源的激光束与目标件表面法向的夹角θ、目标件的反射率ρ以及目标件与第一激光源之间的距离R，参数测定模块402包括反射率测量单元、夹角测量单元和距离测量单元，其中：

反射率测量单元，用于根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和目标件表面时第二激光源随时间变化信号，计算得到目标件的反射率ρ，或者以太阳光为主光源和以发光二极管所发的光为辅光源，通过简易算法测得到目标件的反射率ρ；

夹角测量单元，用于将第一激光源的激光束垂直于目标件的法平面，测得第一激光源的激光束与目标件表面法向的夹角θ；

距离测量单元，用于变换第一激光源与目标件表面之间距离的大小，测量得到n组第一激光源与所述目标件表面之间的距离R_i，直至将ρ、θ与R_i代入光波能量衰减模型，得到一个最小光波能量衰减比值时停止第一激光源与目标件表面之间距离的测量，其中，n为不小于2的自然数，i∈{1,2,...，n}。

在一种可能实现方式中，反射率测量单元包括第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元、第四获取单元和第一计算单元，或者，反射率测量单元包括光强测量单元、调节单元和第二计算单元，其中：

第一获取单元，用于当第二激光源射向标准件时，通过第一光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_0α(t)；

第二获取单元，用于当第二激光源射向标准件时，通过第二光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_0β(t)；

第三获取单元，用于当第二激光源射向目标件时，通过第一光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_1α(t)；

第四获取单元，用于当第二激光源射向目标件时，通过第二光电探测器获取第二激光源随时间变化信号V_1β(t)；

第一计算单元，用于根据公式

计算得到目标件的反射率ρ；

光强测量单元，用于将半圆罩置于目标件的上方，测量太阳光照射到目标件时的入射光强I_in和反射光强I_re；

调节单元，用于打开半圆罩下中心处的发光二极管，以发光二极管所发的光调节太阳光的反射光，得到一个半径为r的反射光圈；

第二计算单元，用于根据公式

计算得到目标件的反射率ρ，其中，h为半圆罩的顶点至目标件法平面的垂直距离，k为调节参数，k取[2.1，2.25]之间的值。

在一种可能实现方式中，附图4示例的装置还包括检测模块，用于参数测定模块402测定所述三个可测参数，得到至少一组参数值之前，对目标件表面的光滑度或平整度进行检测。

在一种可能实现方式中，检测模块包括曲线获取单元和确定单元，其中：

曲线获取单元，用于以第三激光源射向目标件表面，通过变换第三激光源光束的入射角得到反射率-入射角曲线；

确定单元，用于以衰减全反射吸收峰下降沿的中点作为第三激光源固定的入射角，根据反射光斑中光强分布确定目标件表面是否光滑或平整。

需要说明的是，上述实施例提供的激光雷达参数标定装置在标定激光雷达参数时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的激光雷达参数标定装置与激光雷达参数标定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程以及技术效果详见方法实施例，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机设备，该计算机设备可以为终端或者服务器等设备，如图5所示，其示出了本申请实施例所涉及的计算机设备的结构示意图，具体来讲：

该计算机设备可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器501、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器502、电源503和输入单元504等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的计算机设备结构并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器501是该计算机设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器502内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器502内的数据，执行计算机设备的各种功能和处理数据，从而对计算机设备进行整体监控。可选的，处理器501可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器501可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器501中。

存储器502可用于存储软件程序以及模块，处理器501通过运行存储在存储器502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502可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器502还可以包括存储器控制器，以提供处理器501对存储器502的访问。

计算机设备还包括给各个部件供电的电源503，可选地，电源503可以通过电源管理系统与处理器501逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源503还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

该计算机设备还可包括输入单元504，该输入单元504可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

尽管未示出，计算机设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本实施例中，计算机设备中的处理器501会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器502中，并由处理器501来运行存储在存储器502中的应用程序，从而实现各种功能，如下：预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数；获取光波能量衰减模型所包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值；将得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。

以上个操作的具体实施例可参见前面的实施例，在此不再赘述。

由以上可知，通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，使得到的光波能量衰减模型中的参数减少并易于测定，因此，相比于现有技术，本申请提供的技术方案实施简单，从而在标定激光雷达参数时成本变低。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请实施例所提供的任一种激光雷达参数标定方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，其中，光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，光波能量衰减比值为待标定参数；获取光波能量衰减模型所包含的三个可测参数的值，得到至少一组参数值；将得到的至少一组参数值代入光波能量衰减模型得到至少一组光波能量衰减比值，取一组光波能量衰减比值中最小值作为光波能量衰减比值的标定值。

以上各个操作的具体实施方式可参见前面的实施例，在此不再赘述。

其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请实施例所提供的任一种激光雷达参数标定方法中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的任一种激光雷达参数标定方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上对本申请实施例所提供的一种激光雷达参数标定方法、设备和计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述方法包括：

预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

获取所述三个可测参数的值作为一组参数值；

将至少一个所述一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一个光波能量衰减比值，取所述至少一个光波能量衰减比值中的最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值。

2.如权利要求1所述激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，包括：

通过对所述回波信号功率标准模型中获取成本相对较高的参数合并，得到包含六个参数的回波信号功率中间简化模型；

通过将所述六个参数中的三个参数转化为所述光波能量衰减比值，将所述回波信号功率中间简化模型转化为所述光波能量衰减模型。

3.如权利要求1所述激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述三个可测参数包括第一激光源的激光束与目标件表面法向的夹角θ、所述目标件的反射率ρ以及所述目标件与所述第一激光源之间的距离R，所述获取所述三个可测参数的值，得到至少一组参数值，包括：

根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和所述目标件表面时所述第二激光源随时间变化信号，计算得到所述目标件的反射率ρ，或者以太阳光为主光源和以发光二极管所发的光为辅光源，通过简易算法测得到所述目标件的反射率ρ；

将所述第一激光源的激光束垂直于所述目标件的法平面，测得所述激光束与所述目标件表面法向的夹角θ；

变换所述第一激光源与所述目标件表面之间距离的大小，测量得到n组所述第一激光源与所述目标件表面之间的距离R_i，直至将所述ρ、θ与R_i代入所述光波能量衰减模型，得到一个最小光波能量衰减比值时停止所述第一激光源与所述目标件表面之间距离的测量，所述n为不小于2的自然数，所述i∈{1,2,...，n}。

4.如权利要求3所述激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述根据光电探测器测得第二激光源射向标准件和所述目标件表面时所述第二激光源随时间变化信号，计算得到所述目标件的反射率ρ，包括：

当所述第二激光源射向所述标准件时，通过第一光电探测器获取所述第二激光源随时间变化信号V_0α(t)；

当所述第二激光源射向所述标准件时，通过第二光电探测器获取所述第二激光源随时间变化信号V_0β(t)；

当所述第二激光源射向所述目标件时，通过第一光电探测器获取所述第二激光源随时间变化信号V_1α(t)；

当所述第二激光源射向所述目标件时，通过第二光电探测器获取所述第二激光源随时间变化信号V_1β(t)；

根据公式

计算得到所述目标件的反射率ρ。

5.如权利要求3所述激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述以太阳光为主光源和以发光二极管所发的光为辅光源，通过简易算法测得到所述目标件的反射率ρ，包括：

将半圆罩置于所述目标件的上方，测量太阳光照射到所述目标件时的入射光强I_in和反射光强I_re；

打开所述半圆罩下中心处的发光二极管，以所述发光二极管所发的光调节所述太阳光的反射光，得到一个半径为r的反射光圈；

根据公式

计算得到所述目标件的反射率ρ，所述h为所述半圆罩的顶点至所述目标件法平面的垂直距离，所述k为调节参数，所述k取[2.1，2.25]之间的值。

6.如权利要求3至5任意一项所述激光雷达参数标定方法，其特征在于，所述获取所述三个可测参数的值，得到至少一组参数值之前，所述方法还包括：

以第三激光源射向所述目标件表面，通过变换所述第三激光源光束的入射角得到反射率-入射角曲线；

以衰减全反射吸收峰下降沿的中点作为所述第三激光源固定的入射角，根据反射光斑中光强分布确定所述目标件表面是否光滑或平整。

7.一种激光雷达仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

获取所述三个可测参数的值作为一组参数值；

将至少一个所述一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一个光波能量衰减比值，取所述至少一个光波能量衰减比值中的最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值；

向所述光波能量衰减模型输入所述三个可测参数对应的仿真数据以对所述激光雷达进行仿真。

8.一种激光雷达参数标定装置，其特征在于，所述装置包括：

模型简化模块，用于预先通过参数合并的方式，将激光雷达的回波信号功率标准模型简化，得到光波能量衰减模型，所述光波能量衰减模型仅包含三个可测参数和光波能量衰减比值，所述光波能量衰减比值为待标定参数；

参数值获取模块，用于获取所述三个可测参数的值作为一组参数值；

标定值确定模块，用于将至少一个所述一组参数值代入所述光波能量衰减模型得到至少一个光波能量衰减比值，取所述至少一个光波能量衰减比值中的最小值作为所述光波能量衰减比值的标定值。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述方法或权利要求7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如权利要求1至6任意一项所述方法或权利要求7所述方法的步骤。

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