CN112884842B - 双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法及可移动平台 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法及可移动平台，采用运动学描述双舵轮数学模型，通过正运动学规划轨迹，逆运动学分析调整双舵轮角度，解决了双舵轮之间舵轮零位标定存在耦合干扰的问题，同时解决了舵轮零位标定和采集装置外参标定存在耦合干扰的问题，使舵轮零位标定精度高，标定效率高。
Description
技术领域
本申请涉及可移动平台标定领域，特别涉及双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法及可移动平台。
背景技术
可移动平台舵轮主流驱动方式分为单舵轮和双舵轮驱动。双舵轮相对单舵轮具有横移，侧移的全向移动能力，在狭窄通道，复杂动态环境等高约束空间中作业更加灵活，在伺服对接中规划控制自由度更高，从而保证各个场景中高精度移动作业任务顺利进行；双舵轮移动平台高精度伺服移动规划控制的一环关键基础技术就是双舵轮可移动平台舵轮零位标定。
一方面，双舵轮之间的角度相互耦合干扰，现有的传统舵轮标定技术一般针对单舵轮系统，而且一般采用机械方式标定舵轮零位：比如舵轮零位限位栓；多次反复运动微调舵轮零位；尺子量舵轮角度确定舵轮零位，甚至目测。标定方法不仅效率低，更无法保证精度。另一方面，双舵轮零位标定过程中，一般采用车载采集装置采集移动平台位姿数据。但是采集装置外参标定结果的准确性依赖于舵轮初始零位标定的准确性。这就使采集装置外参和舵轮零位标定产生耦合问题，相互影响标定结果。目前的标定方法忽视了采集装置外参标定误差给舵轮零位标定带来的影响。最终导致采集装置外参和舵轮零位标定都存在误差的后果。
由于双舵轮之间舵轮零位标定存在耦合干扰，以及没有考虑到采集装置和舵轮的标定存在耦合干扰的问题，现有技术中尚难以保证双舵轮零位角度标定的效率和精度，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法及可移动平台，以至少解决相关技术中双舵轮之间舵轮零位标定存在耦合干扰，以及舵轮零位标定和采集装置外参标定存在耦合干扰的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法，应用于可移动平台，所述可移动平台至少设置有第一舵轮、第二舵轮以及采集装置，所述方法包括如下步骤：
获取所述采集装置的预设的外参；
重复如下步骤，直至所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮；
重复如下步骤，直至所述可移动平台的偏转角度处于第二阈值范围之内：获取所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，获取所述可移动平台实际的偏转角度，基于所述相对角度和所述偏转角度调整所述第一舵轮和所述第二舵轮，并且重新标定采集装置的外参。
作为优选，所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，获取所述采集装置于第一时刻采集所述标识带的第一图像，以及所述采集装置于第二时刻采集所述标识带的第二图像；基于所述第一图像计算第一角度，基于所述第二图像计算第二角度，基于所述第一角度和所述第二角度判断所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度；基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或第二舵轮。
作为优选，所述基于所述第一图像计算所述第一角度，基于所述第二图像计算所述第二角度，包括如下步骤：
基于所述第一图像和所述第二图像，确定基于所述标识带的标识坐标系和基于所述采集装置的采集装置坐标系之间的转换关系；
根据所述标识坐标系与所述采集装置坐标系之间的转换关系，以及所述采集装置的外参，计算所述第一角度和所述第二角度。
作为优选，所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
在所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，周期性获取所述采集装置从所述标识带采集的信息，基于所述信息确定两个采集时刻之间所述可移动平台的角度之差，基于两个采集时刻之间所述可移动平台的角度之差，确定所述偏差角度并根据所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮。
作为优选，所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
重复如下步骤，直至所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：所述可移动平台沿预置的标识带移动，获取所述采集装置从所述标识带起始位姿和终点位姿采集的信息，基于所述信息确定所述可移动平台的起始位姿和终点位姿的角度之差，基于起始位姿和终点位姿之间所述可移动平台的角度之差，确定所述偏差角度并根据所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮。
作为优选，所述获取所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，包括如下步骤：
获取可移动平台相对于预设的标识的预设角度，在控制所述可移动平台相对于预设的标识转动过程中，周期性获取所述采集装置从所述标识采集的信息，基于所述信息确定所述在所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的当前角度，直至所述当前角度与所述预设角度之差处于第三阈值范围之内，获取所述当前角度为所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度。
作为优选，所述预设角度的设置过程包括：在所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识平行。
作为优选，所述偏转角度由如下步骤获得：当所述当前角度与所述预设角度之差处于第三阈值范围之内时，测量可移动平台的第一测量点与参照面的第一距离，第二测量点与参照面的第二距离；其中，所述参照面与所述标识平行；基于所述第一距离和所述第二距离之差，以及所述第一测量点与所述第二测量点的距离，计算所述偏转角度。
第二方面，本申请实施例还提供了一种可移动平台，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可运行计算机程序，所述计算机程序可执行上述第一方面所述的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法。
第三方面，本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序可执行上述第一方面所述的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法。
相比于相关技术，本申请提供一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法及可移动平台，采用运动学描述双舵轮数学模型，通过正运动学规划轨迹，逆运动学分析调整双舵轮角度，解决了双舵轮之间舵轮零位标定存在耦合干扰的问题，同时解决了舵轮零位标定和采集装置外参标定存在耦合干扰的问题，使舵轮零位标定精度高，标定效率高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的可移动平台的车身结构示意图；
图3是根据相关技术中的采集装置外参标定存在误差的结构示意图；
图4是根据本申请实施例的双舵轮零位二分法标定的示意图；
图5是根据本申请实施例的双舵轮零位控制法标定的示意图；
图6是根据本申请实施例的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法的流程示意图；
图7是根据本申请实施例的可移动平台系统装置的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
现有的舵轮标定技术一般针对单舵轮系统，而且一般采用机械方式标定舵轮零位，比如：舵轮零位限位栓，多次反复运动微调舵轮零位，尺子量舵轮角度确定舵轮零位，甚至目测。现有的标定方法不仅效率低，而且精度也无法保证。双舵轮系统由于第一舵轮和第二舵轮都可能产生舵轮零位偏移，运动时前后轮角度偏移相互耦合干扰，采用传统机械标定方法更难应对。通过对双舵轮底盘运动学和轨迹规划控制方法的研究分析，引入基于双舵轮固有运动学属性的控制方法进行舵轮零位标定，精准描述机器人自身运动特性；采用高精度传感器进行测量反馈，保证数据精度；采用控制方法进行标定，实现高效自动化。
同时由于在开始阶段，很容易忽视未纠正的舵轮零位对采集装置外参标定带来的误差。安装在可移动平台上的采集装置都需要通过算法将采集装置位姿和可移动平台运动控制中心位姿的相对关系标定出来，设为T。标定前提条件是假设可移动平台直线前进的方向和车身方向平行。这就需要标定之前将舵轮的初始舵轮零位标定好，但是舵轮零位的标定又依赖于采集装置的测量。如果不考虑此问题，将导致采集装置的外参和舵轮零位标定都存在误差，影响可移动平台整体执行任务精度。本申请实施例针对双舵轮零位和采集装置外参标定存在耦合的问题，设计了一种能够同时标定出双舵轮初始舵轮零位和采集装置外参的方案。
本实施例提供了一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法，应用于可移动平台，可移动平台至少设置有第一舵轮、第二舵轮以及采集装置，该可移动平台可以是无人车、无人机、自动驾驶车辆、辅助行驶装置、智能电动车、搬运车、移动作业机器人等。可移动平台至少设置有独立控制的第一舵轮、第二舵轮，也可能设置多个独立控制的舵轮，第一舵轮、第二舵轮，安装于该可移动平台，受控制装置控制，用于驱动可移动平台的移动。
图1是根据本申请实施例的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，获取采集装置的预设的外参；
步骤S102，重复如下步骤，直至第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：在控制可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据采集装置从标识带采集的信息判断偏差角度，基于偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮；
步骤S103，重复如下步骤，直至可移动平台的偏转角度处于第二阈值范围之内：获取采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，获取可移动平台实际的偏转角度，基于相对角度和偏转角度调整第一舵轮和第二舵轮，并且重新标定采集装置的外参。
本实施例中，采集装置固定安装于可移动平台的中心位置附近，用于在若干采集时刻采集信息，该信息为可移动平台沿预置的标识带相对移动过程中采集的标识信息，标识信息存储若干标记点，该采集装置可以是相机，也可以是其他具有识别功能的传感器，初始时，默认第一舵轮和第二舵轮驱动的初始朝向角度为舵轮零位角度，默认采集装置的预设外参为初始外参。采集装置的外参为采集装置与可移动平台之间的坐标转换关系，可用以表示采集装置位于可移动平台上的位置和角度。
标识带可以是一条或多个具有具体形状的特征、图案、二维码，其可以被识别并从中提取坐标点，若为二维码，可以是AprilTag或其他形式，标识可以是二维码和其他图案、色彩的组合。具体而言，标识是明显的，且具备被识别特征的特性，当其采用二维码时，可以排列成特定形状的阵列。其二维码数量越多，定位越准确。
偏差角度为第一舵轮驱动的朝向角度和第二舵轮驱动的朝向角度之差。
偏转角度为可移动平台与第一舵轮和第二舵轮的驱动朝向角度之差。
步骤S102为标定第一步，用以减小第一舵轮驱动的朝向角度和第二舵轮驱动的朝向角度之间的偏差角度。由于机械装配难以保证第一舵轮和第二舵轮的初始朝向角度相等，甚至会出现好几度的偏差，在执行直行命令时，实际无法保证可移动平台沿直线行进。当偏差越大，对上层算法，比如建图、定位和导航产生的影响也越大。将第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度补偿成相同角度是发挥后续核心算法最大效果的前提。根据正运动学对可移动平台质心进行轨迹规划，将质心规划速度分解到两个舵轮上产生运动，然后通过逆运动学分析得到双舵轮在移动过程中对可移动平台姿态的影响，通过调节双舵轮角度，产生符合期望轨迹的质心运动。
由于采集装置和可移动平台相对固定，可视作同一刚体，所以它们的角度变化量相同，移动过程中，可移动平台的角度偏移多少，采集装置也会偏移同样的角度，所以在采集装置外参存在误差时，也可以用采集装置来测量可移动平台运动过程中车身角度的变化，不影响标定第一步的结果。
步骤S103为标定第二步，用以减小采集装置在可移动平台上的外参误差，以及使第一舵轮和第二舵轮与可移动平台之间的偏转角度处于第二阈值范围之内。
步骤S103中，依然采用反复重现以趋近于阈值的方式来获得更高的精度。其中，采集装置外参下的可移动平台可以视作是采集装置和可移动平台结合的刚体，其相对于预设的标识的相对角度并不等于可移动平台相对于预设的标识的实际角度。由此，需要再次获取可移动平台实际的偏转角度，实际的偏转角度可以通过外部测量方式获得，基于相对角度和偏转角度调整第一舵轮和第二舵轮，并且重新标定采集装置的外参。
图2是根据本申请实施例的可移动平台的车身结构示意图，如图2所示，包括如下参数：θf、θr、vf、vr、L和(vx,vy,ω)，其中，θf表示第一舵轮零位偏移角，θr表示第二舵轮零位偏移角，vf表示第一舵轮速度，θr表示第二舵轮速度，L表示第一舵轮到第二舵轮的距离，(vx,vy,ω)表示车体的质心速度，根据双舵轮可移动平台运动学模型，质心速度可由下面的公式1得到：
本发明标定的目标是θf和θr等于0。故标定分为两步，标定第一步，使θf＝θr＝θ，即使可移动平台在直行的过程中，可移动平台的角度不发生偏移，标定第二步，使θf＝θr＝0，完成标定后，可移动平台在直行的过程中，可移动平台角度、第一舵轮角度和第二舵轮角度不再发生变化。
相比于现有技术中，双舵轮式可移动平台进行舵轮零位标定时，进行采集装置外参标定时，可移动平台还未进行过舵轮零位标定，故采集装置外参存在误差会使舵轮零位标定不准确。然而，采集装置外参标定存在误差的问题，利用采集装置外参标定存在误差是不影响标定第一步的结果的，完成第一步标定后，第一舵轮和第二舵轮的舵轮零位标定和采集装置外参标定同步进行。
可移动平台的移动距离由采集装置测量得来，但如果初始阶段可移动平台直线前进方向存在角度偏量，采集装置外参标定结果T必然存在误差，其中一个误差就是采集装置和可移动平台相对角度[yaw,pitch,roll]中的yaw不正确，导致计算得到的移动距离和真实值不一致，影响双舵轮零位标定的结果，图3是根据相关技术中的采集装置外参标定存在误差的结构示意图，如图3所示，实际yaw等于θ1，标定的yaw等于(θ1+θ2)，即误差为θ2。在标定第二步中，假设(xt,yt)和(x0,y0)都是采集装置坐标系(Xcam,Ycam)下的坐标，可移动平台坐标系(Xagv,Yagv)和采集装置坐标系原点重合，只有旋转yaw角偏差，偏差角度为θ1，由于标定原因，存在误差θ2，则通过坐标变换求取采集装置坐标系下的点(xt,yt)在可移动平台坐标系下的坐标(dx,dy)通过如下公式2得到：
更具体地，在控制可移动平台沿预置的标识带移动中，根据采集装置从标识带采集的信息判断偏差角度，基于该偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮，包括如下步骤：
在控制可移动平台沿预置的标识带移动过程中，获取采集装置于第一时刻采集标识带的第一图像，以及采集装置于第二时刻采集标识带的第二图像；基于第一图像计算第一角度，基于第二图像计算第二角度，基于第一角度和第二角度判断第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度；基于偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮。
更具体地，基于第一图像计算第一角度，基于第二图像计算第二角度，基于第一角度和第二角度判断第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度，包括如下步骤：
基于第一图像和第二图像，确定基于标识带的标识坐标系和基于采集装置的采集装置坐标系之间的转换关系；
根据标识坐标系与采集装置坐标系之间的转换关系，以及采集装置的外参，计算第一角度和第二角度。
其中，第一角度和第二角度为可移动平台和采集装置的结合视为一个刚体的角度，并不表示可移动平台的真实角度。将第一角度记作a0，第二角度记作at，当at与a0不相等时，通过下述二种情况进行调整，使第一舵轮角度和第二舵轮角度相等：1.第二舵轮角度保持不变，调整第一舵轮角度，2.第一舵轮角度保持不变，调整第二舵轮角度。除此之外，也可能存在同时调整前第二舵轮角度，使at和a0相等(at和a0的角度差在预设角度范围以内则为相等)。即通过调整第一舵轮角度和/或第二舵轮角度，使可移动平台在直行的过程中，可移动平台的角度不发生偏移。
更具体地，获取采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，包括如下步骤：
获取可移动平台相对于预设的标识的预设角度，在控制可移动平台相对于预置的标识转动过程中，周期性获取采集装置从标识采集的信息，基于信息确定在采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的当前角度，直至当前角度与预设角度之差处于第三阈值范围之内，获取当前角度为采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度。
更具体地，预设角度的设置过程包括：在采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识平行。
更具体地，偏转角度由如下步骤获得：当前角度与预设角度之差处于第三阈值范围之内时，测量可移动平台的第一测量点与参照面的第一距离，第二测量点与参照面的第二距离；其中，参照面与标识平行；基于第一距离和第二距离之差，以及第一测量点与第二测量点的距离，计算偏转角度。
在本实施例中，参照面为一个垂直平面，可以放置一个具备垂直平面的参照物，以第一测量点和第二测量点，或第三测量点所处于的平面与参照面进行对比，若该平面与参照面平行，则判定可移动平台的方向为直行，也就是将第一舵轮和第二舵轮的角度调整为了舵轮零位角度。
在具体实施例中，针对不同传感器测量实时性问题，本发明提出二分法和控制法的标定步骤。
以二分法标定为例，对本发明的技术内容加以说明，在控制可移动平台沿预置的标识带移动中，根据采集装置从标识带采集的信息判断偏差角度，基于偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮，包括如下步骤：
重复如下步骤，直至第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：可移动平台沿预置的标识带移动，获取采集装置从标识带起始位姿和终点位姿采集的信息，基于信息确定所述可移动平台的起始位姿和终点位姿的角度之差，基于起始位姿和终点位姿之间可移动平台的角度之差，确定偏差角度并反馈偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮。
二分法标定只检测可移动平台初始和结束时的姿态，这种方法对数据实时性要求不高。
图4是根据本申请实施例的双舵轮零位二分法标定的示意图，如图4所示，在可移动平台沿标识带移动之前，采集装置于第一时刻采集的标识带的信息为起始位姿采集的信息，根据该信息得到采集装置与可移动平台结合的刚体的第一角度，记作a0；
给可移动平台下发一个直行任务，控制可移动平台沿标识带所处路径AB前进距离x米；在可移动平台沿标识带移动之前，采集装置于第二时刻采集的标识带的信息为终点位姿采集的信息，根据该信息得到采集装置与可移动平台结合的刚体的第二角度，记作at；
当at>a0，第二舵轮角度θr保持不变，根据公式1，此时需将第一舵轮顺时针旋转使得θf变小，ω才会相应减小，at才会逐步接近a0；
为了使第一舵轮驱动的朝向角度和第二舵轮驱动的朝向角度趋近于θf＝θr＝θ，也就是趋近于a0＝at；重复上述步骤，在每个直行任务后补偿第一舵轮的驱动的朝向角度，使得偏差角度在第一阈值之内，二分法标定第一步完成。
在其中一些实施例中，以控制法标定为例，对本发明的技术内容加以说明，在控制可移动平台沿预置的标识带移动中，根据采集装置从标识带采集的信息判断偏差角度，基于偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮，包括如下步骤：
在可移动平台沿预置的标识带移动过程中，周期性获取采集装置从标识带采集的信息，基于信息确定两个采集时刻之间所述可移动平台的角度之差，基于两个采集时刻之间可移动平台的角度之差，确定偏差角度并根据偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮。
图5是根据本申请实施例的双舵轮零位控制法标定的示意图，如图5所示，运行过程中实时检测可移动平台角度数值；通过PID(Proportional Integral Derivative)调节第一舵轮角度，当可移动平台角度数值at不再变化时，根据公式1可知，此时θf＝θr＝θ；控制法标定第一步完成。
在一个实施例中，如果要采用控制方法实现自动化标定，还需实时将测量数据传给控制器实现闭环，对数据实时性要求较高，但标定次数和时间会缩短，如果无法满足高实时性数据要求，则可以采用二分法标定，只需采集初始和结束时的位姿即可，标定次数和时间会变长，但对数据实时性要求不高。
在其中一些实施例中，图6是根据本申请实施例的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法的流程示意图，如图6所示，该流程包括如下步骤：
步骤S601，获取采集装置的预设的外参；其中，在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立采集装置成像的几何模型，这些几何模型参数就是采集装置参数，在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为采集装置标定，通过对采集装置进行标定得到采集装置的预设的外参，该预设的外参因与舵轮零点标定存在耦合，故存在误差。
步骤S602，控制可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据采集装置从标识带采集的信息判断第一舵轮和第二舵轮之间的偏差角度，基于该偏差角度调整第一舵轮或第二舵轮；
步骤S603，判断偏差角度是否处于第一预设阈值范围之内，若判断结果为是，执行步骤S604，若判断结果为否，执行步骤S602；
步骤S604，获取采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，获取可移动平台实际的偏转角度，基于相对角度和偏转角度调整第一舵轮和第二舵轮，并且重新标定采集装置的外参；
步骤S605，判断可移动平台的偏转角度是否处于第二阈值范围之内，若判断结果为是，执行步骤S606，若判断结果为否，执行步骤S604；通过采集装置读取的结果是舵轮零位偏差和采集装置外参标定偏差的耦合，采集装置外参和舵轮零位都不能作为参考基准，需要相互依靠对方校准，通过一遍遍循环，可移动平台的偏转角度处于第二阈值范围之内；
步骤S606，结束；可移动平台的偏转角度处于第二阈值范围之内，结束标定。
在其中一些实施例中，获取标识物的图像，根据该图像确定该标识物的标识坐标系和该采集装置的采集装置坐标系之间的转换关系；计算获得该采集装置坐标系与可移动平台坐标系之间的转换关系，以此求得可移动平台坐标系与该标识坐标系之间的转换关系；通过可移动平台坐标系与该标识坐标系之间的转换关获得该可移动平台的第一角度和第二角度。
可以以双舵轮式可移动平台车身上的采集装置作为测量传感器，地上贴标识带作为采集装置检测物，双舵轮式可移动平台在运行过程中通过采集装置检测标识带实时反馈双舵轮式可移动平台当前位姿，这个位姿转换关系包括平移向量和旋转矩阵；旋转矩阵包括旋转角度，为上述提到的可移动平台的偏转角度；同时，测量传感器不仅可以使用采集装置，目前也可以利用双舵轮式可移动平台车身自带的激光进行高精度数据采集作为反馈，或者利用外部传感器测量车身运动数据，比如捕捉仪。
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例还提供了一种可移动平台，图7是根据本申请实施例的可移动平台系统装置的内部结构示意图，如图7所示，提供了一种可移动平台系统装置，该可移动平台系统装置包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和内存。其中，该可移动平台系统装置的处理器用于提供计算和控制能力。该可移动平台系统装置的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有计算机程序、数据。该内存储器为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境。该可移动平台系统装置的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的可移动平台系统装置的限定，具体的可移动平台系统装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程；其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器；非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存；易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器；作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法，应用于可移动平台，所述可移动平台至少设置有第一舵轮、第二舵轮以及采集装置，其特征在于，
获取所述采集装置的预设的外参；
重复如下步骤，直至所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮；
重复如下步骤，直至所述可移动平台的偏转角度处于第二阈值范围之内：获取所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，获取所述可移动平台实际的偏转角度，基于所述相对角度和所述偏转角度调整所述第一舵轮和所述第二舵轮，并且重新标定采集装置的外参。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，获取所述采集装置于第一时刻采集所述标识带的第一图像，以及所述采集装置于第二时刻采集所述标识带的第二图像；基于所述第一图像计算第一角度，基于所述第二图像计算第二角度，基于所述第一角度和所述第二角度判断所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度；基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或第二舵轮。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一图像计算所述第一角度，基于所述第二图像计算所述第二角度，包括如下步骤：
基于所述第一图像和所述第二图像，确定基于所述标识带的标识坐标系和基于所述采集装置的采集装置坐标系之间的转换关系；
根据所述标识坐标系与所述采集装置坐标系之间的转换关系，以及所述采集装置的外参，计算所述第一角度和所述第二角度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
在所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，周期性获取所述采集装置从所述标识带采集的信息，基于所述信息确定两个采集时刻之间所述可移动平台的角度之差，基于两个采集时刻之间所述的可移动平台的角度之差，确定所述偏差角度并根据所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在控制所述可移动平台沿预置的标识带移动过程中，根据所述采集装置从所述标识带采集的信息判断所述偏差角度，基于所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮，包括如下步骤：
重复如下步骤，直至所述第一舵轮和所述第二舵轮之间的偏差角度处于第一预设阈值范围之内：所述可移动平台沿预置的标识带移动，获取所述采集装置从所述标识带起始位姿和终点位姿采集的信息，基于所述信息确定所述可移动平台的起始位姿和终点位姿的角度之差，基于起始位姿和终点位姿之间所述可移动平台的角度之差，确定所述偏差角度并根据所述偏差角度调整所述第一舵轮或所述第二舵轮。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度，包括如下步骤：
获取可移动平台相对于预设的标识的预设角度，在控制所述可移动平台相对于预设的标识转动过程中，周期性获取所述采集装置从所述标识采集的信息，基于所述信息确定所述在所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的当前角度，直至所述当前角度与所述预设角度之差处于第三阈值范围之内，获取所述当前角度为所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识的相对角度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设角度的设置过程包括：在所述采集装置外参下的可移动平台相对于预设的标识平行。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述偏转角度由如下步骤获得：当所述当前角度与所述预设角度之差处于第三阈值范围之内时，测量可移动平台的第一测量点与参照面的第一距离，第二测量点与参照面的第二距离；其中，所述参照面与所述标识平行；基于所述第一距离和所述第二距离之差，以及所述第一测量点与所述第二测量点的距离，计算所述偏转角度。
9.一种可移动平台，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有可运行计算机程序，所述计算机程序可执行权利要求1至8中任一项所述的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序可执行权利要求1至8中任一项所述的双舵轮零位和采集装置外参同步标定方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106097300A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-11-09 | 西安交通大学 | 一种基于高精度运动平台的多相机标定方法 |
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Patent Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN106097300A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-11-09 | 西安交通大学 | 一种基于高精度运动平台的多相机标定方法 |
| CN107862719A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-30 | 未来机器人（深圳）有限公司 | 相机外参的标定方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN109242912A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 杭州迦智科技有限公司 | 采集装置外参标定方法、电子设备、存储介质 |
| CN110363819A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-22 | 华为技术有限公司 | 智能汽车中图像采集设备标定的方法和相关设备 |
| CN111351673A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-30 | 重庆科技学院 | 一种智轨列车车轮转向角度的测量方法与测量装置 |
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