CN112904314B - 一种激光雷达标定系统及标定板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光雷达标定系统及标定板，其主要是包括标定控制器和标定板，所述标定板包括基板和若干个感光片，各感光片固定在基板的前侧，各感光片排列成棋盘状；标定板上具有汇集各感光片输出的标定板输出接口，所述标定控制器具有第一采集接口和第二采集接口，所述第一采集接口通过线束连接所述标定板输出接口，所述第二采集接口用于连接被标定的激光雷达的雷达输出接口。即本发明通过设置特定的标定板，使其能够自动采集标定板上的数据，并自动计算雷达的实际性能和标定参数，提高了标定工作的效率和准确度；解决了传统标定时固定参考物时，需要人工手动采集和计算大量数据得到雷达标定参数不准确的问题。

Description

一种激光雷达标定系统及标定板

技术领域

本发明属于车载雷达应用领域，具体涉及一种激光雷达标定系统及标定板。

背景技术

随着社会经济的快速发展，汽车已经得到广泛的普及，私家车、公务车和营运等领域的车辆数量在逐渐地增加。为了减少人为因素导致的车祸，各领域的公司也在不停地研究安全辅助驾驶系统和自动驾驶系统。

而自动驾驶系统的开发调试过程中，激光雷达设备的标定工作非常重要，标定的准确度直接影响车辆行动决策和行驶效果。

目前的激光雷达标定过程一般都是使用外部静态参考物，如棋盘格标定板进行人工标定，采集激光雷达点云数据并进行点云聚类和手动在标定板上进行标定，之后进行标定参数的计算，这种标定方法和过程存在测量不标准、误差大、人工因素干涉大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达标定系统及标定板，用于解决现有技术中通过人工标定不准确、误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种激光雷达标定系统，包括标定控制器和标定板，所述标定板包括基板和若干个感光片，各感光片固定在基板的前侧，各感光片排列成棋盘状；标定板上具有汇集各感光片输出的标定板输出接口，所述标定控制器具有第一采集接口和第二采集接口，所述第一采集接口通过线束连接所述标定板输出接口，所述第二采集接口用于连接被标定的激光雷达的雷达输出接口。

进一步的，所述标定板还包括支撑杆，支撑杆与基板的后侧铰接设置，用于调整基板与水平面的角度。

进一步的，还包括底板，所述底板用于安置所述基板和支撑杆。

进一步的，所述基板上设有卡槽，各感光片通过卡槽卡装在基板上。

进一步的，各感光片通过螺栓固定在基板上或者通过粘接固定在基板上。

进一步的，所述标定控制器还包括处理器，所述处理器对第一采集接口和第二采集接口采集的数据进行处理、分析。

本发明还提供了一种标定板，所述标定板包括基板和若干个感光片，各感光片固定在基板的前侧，各感光片排列成棋盘状，所述标定板上具有汇集各感光片输出的标定板输出接口。

进一步的，所述标定板安置于支撑架上，所述标定板还包括支撑杆和底板，所述支撑杆与基板的后侧铰接设置，用于调整基板与水平面的角度；所述底板用于安置所述基板和支撑杆。

进一步的，所述基板上设有卡槽，各感光片通过卡槽卡装在基板上。

进一步的，各感光片通过螺栓固定在基板上或者通过粘接固定在基板上。

本发明的激光雷达标定系统及标定板的有益效果为：本发明的激光雷达标定系统通过设置标定板以及与标定板连接的标定控制器，能够在激光雷达工作时，自动采集标定板上的数据，并自动计算雷达的实际性能和标定参数，大大提高标定工作的效率和准确度；解决了传统标定时固定参考物时，需要人工手动采集和计算大量数据得到雷达标定参数不准确的问题。

附图说明

图1是本发明的激光雷达标定系统实施例的结构图；

图2是本发明的光电单元的示意图；

图3是本发明的光电模组的示意图；

图4是本发明的光电模组阵列的示意图；

图5是本发明的标定板的结构示意图；

图6是本发明的激光雷达标定系统具体方法流程图；

图7是本发明的激光雷达标定系统实施例的结构图；

附图标记：1-支撑杆，2-基板，3-底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

激光雷达标定系统实施例：

如图1所示，本发明的激光雷达标定系统包括标定板和标定控制器，其中标定板包括基板和若干个感光片，各感光片固定在基板的前侧(标定板正对激光雷达的一侧)，各感光片排列成棋盘状，且标定板上具有汇集各感光片输出的标定板输出接口。

具体的，本发明中的标定板是通过加装部署一个或多个感光片，可以实现对雷达发射激光的感知，标定板上布满了众多感光片，每个感光片尺寸不大于1CM；当然也可以根据标定精度需要增加感光片尺寸，减少感光片个数进行设计。其中，感光片的尺寸大小决定了激光雷达的检测和标定精度，理论上1CM感光片的标定板数据得到的雷达标定参数精度为1CM。

其中每个感光片是将处理器和光电单元集成在一起的模块，其中的光电单元可以选用现有技术中的光电探测器、光电传感器，也可以是激光接收器等。各感光片在接收到激光雷达的激光束照射时，会触发并输出电信号。

下面以光电传感器单元作为光电单元为例，进行具体介绍：

如图2所示，为本发明的光电传感器单元，其由光电传感器和外围电路组成，实现电信号的输出；其中，光电传感器选用方型感光面的组件(正方形或长方形)，外围电路负责将光电信号通过数据接口向外发出，其接口一般有3条，1条电源正，1条接地，1条Tx数据发送线。由于外围电路属于现有技术，此处不再赘述。

图3为本发明的光电模组，也即感光片，由多个光电单元和1个处理器组成，处理器可以通过数据接口接收所有光电单元的数据。同时具有向外部发送数据的接口，此处和光电单元的数据接口方式类似，但其使用的是总线机制(如CAN总线)。对每个模组单元可以进行独立编址，编址使用2个字节表示，最多可支持65535块模组单元进行组合。

如图4所示，光电模组阵列是由多个光电模组和一个集中处理器组成，该光电模组阵列与基板组成标定板；其中，集中处理器可以通过总线获取所有光电模组的感光数据，进行汇总，并可以通过标定板输出接口向标定控制器发送标定板整体接收到的激光雷达点云的触发位置、坐标等详细信息。

本实施例中的光电模组阵列可以接收参数设置，将标定板相对待测目标的相对坐标进行设置，如与雷达的相对位置(含距离和角度)、标定板自身的俯仰角等。

本实施例中的感光片与基板的固定方式有以下几种：

1)基板可以设置有卡槽，感光片通过卡槽卡装在基板上；

2)感光片通过螺栓固定在基板上，而感光片之间也通过螺栓固定；

3)直接将若干个感光片通过粘接的方式固定到基板上。

本实施例中的标定板在使用时，通过激光雷达发出激光信号到标定板上，感光片接收光信号，并将光信号转换为电信号后，通过线束实时传输给控制器，控制器根据得到的位置信息，对其进行处理、分析即可进行后续的标定。

上述的位置信息是存储于标定控制器中，即标定控制器中存储有一个MAP图，其中显示了感光片ID对应的位置信息，而感光片ID与感光片线束的物理连接有关。

如图5所示，本发明的标定板还包括支撑杆1和底板3，支撑杆1与基板2的后侧铰接设置，用于调整标定板与水平面的角度，即可以与水平面保持倾斜、垂直等，以适应不同角度下对雷达的标定。其中的底板3，用于安置基板2和支撑杆1。其中图5仅给出了一种简单的示意图，当然支撑杆1和底板3的具体结构设置也可以采用现有技术中能够实现本发明的功能的结构即可，此处不再过多描述。

本实施例中的标定控制器具有第一采集接口和第二采集接口，第一采集接口通过线束连接标定板输出接口，第二采集接口用于连接被标定的激光雷达的雷达输出接口；其中的第二采集接口应与激光雷达的输出接口为电气标准一致的接口，如都为RS485接口。

本实施例中的标定控制器还包括处理器，通过第一采集接口和第二采集接口将采集的数据传输至处理器，处理器可以根据标定板的感光单元传输的数据，得到激光雷达发射激光信号的具体位置信息，进行反推计算得到实际激光雷达点云的准确信息，并将此信息与第二采集接口接收的激光雷达点云数据信息进行对比计算，计算得到激光雷达本身的性能参数和激光雷达的标定参数。

其中，对于激光雷达端，其探测和提供的点云数据是空间中的三维点信息，反映了各点相对于雷达坐标系中的空间位置，因为探测到的点非常多，通常称之为点云数据。点云数据是由激光雷达发射出多条激光束，当激光束打到外界物体表面上时，会反射回去，并被激光雷达的激光接收装置接收，根据发射和接收的时间来计算的点云位置。

对于光电模组端，属于被动接收激光束，可以将所有接收到的激光照射的光电单元的位置，也即将探测到的点云坐标进行统一汇总。其中，点云坐标是相对于标定板的坐标位置，也即点云坐标是相对于光电模组的空间坐标系下的坐标位置。

具体的，根据光电模组与激光雷达的相对空间位置，将探测到的点云坐标转换到雷达下的坐标系，也即将光电模组的点云坐标转换为雷达看到的位置。此时，就有了两套参考原始数据，即雷达探测到的激光束的点云数据的位置和坐标转换后的光电模组的实际激光束所打到的点云位置；根据坐标转换后的光电模组的点云位置信息，以及激光雷达的点云数据进行对比，就可以得到激光雷达的距离探测误差，从而完成对激光雷达的检测和标定，具体流程见图6。

需要说明的是，理论上光电模组所提供的点云数据是雷达所探测到点云数据的子集，但由于光电模组本身与空间中其他物体的影响，因此，需要将光电模组所探测的点云坐标数据进行坐标转换，即将激光雷达真正打到光电模组上的点云提取出来。

本实施例中激光雷达标定系统还可以单独设置雷达数据接收装置，接收雷达的点云数据信号，并将雷达的点云数据通过第二采集接口传输给处理器。

本实施例中的激光雷达标定系统还包括显示器，标定控制器与显示器进行连接，并将计算得到激光雷达本身的性能参数和激光雷达的标定参数数据显示出来，进行激光雷达参数的标定。

本发明在激光雷达标定时，可以将激光雷达固定在一定的位置进行标定，如图1所示；也可以将激光雷达固定在实际的车辆上，即非静止状态下进行标定，如图7所示。

标定板实施例：

本实施例中的标定板与上述实施例中的标定板的结构相同，此处不再赘述。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种激光雷达标定系统，其特征在于，包括标定控制器和标定板，所述标定板包括基板和若干个光电模组，各光电模组固定在基板的前侧，各光电模组排列成棋盘状；标定板上具有汇集各感光片输出的标定板输出接口，所述标定控制器具有第一采集接口和第二采集接口，所述第一采集接口通过线束连接所述标定板输出接口，所述第二采集接口用于连接被标定的激光雷达的雷达输出接口；

各感光片在接收到激光雷达的激光束照射时，会触发并输出电信号；通过所述第一采集接口和第二采集接口将采集的数据传输至标定控制器，标定控制器根据光电模组与激光雷达的相对空间位置，将探测到的点云坐标转换到激光雷达下的坐标系；根据坐标转换后的光电模组的点云位置信息，以及激光雷达的点云数据进行对比，得到激光雷达的距离探测误差，从而完成对激光雷达的检测和标定。

2.根据权利要求1所述的激光雷达标定系统，其特征在于，所述标定板还包括支撑杆，支撑杆与基板的后侧铰接设置，用于调整基板与水平面的角度。

3.根据权利要求2所述的激光雷达标定系统，其特征在于，还包括底板，所述底板用于安置所述基板和支撑杆。

4.根据权利要求1或2所述的激光雷达标定系统，其特征在于，所述基板上设有卡槽，各光电模组通过卡槽卡装在基板上。

5.根据权利要求1或2所述的激光雷达标定系统，其特征在于，各光电模组通过螺栓固定在基板上或者通过粘接固定在基板上。

6.根据权利要求1所述的激光雷达标定系统，其特征在于，所述标定控制器还包括处理器，所述处理器对第一采集接口和第二采集接口采集的数据进行处理、分析。