CN117111042A - 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质 - Google Patents

三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质 Download PDF

Info

Publication number
CN117111042A
CN117111042A CN202310999367.8A CN202310999367A CN117111042A CN 117111042 A CN117111042 A CN 117111042A CN 202310999367 A CN202310999367 A CN 202310999367A CN 117111042 A CN117111042 A CN 117111042A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinate system
axis
coordinate
target object
vertical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310999367.8A
Other languages
English (en)
Inventor
冯志强
毛庆洲
胡丹晖
周昊
周学明
李籽剑
汪显康
徐浩轩
朱璟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU, Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202310999367.8A priority Critical patent/CN117111042A/zh
Publication of CN117111042A publication Critical patent/CN117111042A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开一种三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质，模型构建方法包括：基于以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴的横轴坐标系计算目标物体的横轴空间直角坐标；以三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为纵坐标轴的纵轴坐标系，并基于横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系以及横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V确定目标物体的纵轴空间直角坐标；确定从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的目标物体A的坐标转换关系；确定目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标；本发明构建三维激光雷达坐标模型时考虑轴系误差和倾角传感器安装误差，构建更合理的点云坐标模型。

Description

三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质
技术领域
本发明涉及一种地面三维激光雷达误差模型构建方法、系统和介质以及标定方法、系统和介质，尤其涉及添加倾角传感器后在地面三维激光雷达中的安装误差模型构建方法以及标定方法，属于激光雷达、仪器误差标定领域。
背景技术
三维激光雷达是一种主动式空间测量仪器，其测距原理分为直接飞行时间法和间接飞行时间法。直接飞行时间法测距原理通过激光发射模块发射激光脉冲信号，激光脉冲透过大气介质传播后被目标物体反射，最后由激光接收模块接收目标反射的回波信号，通过测量发射脉冲和接收回波的时间差，最终获得目标的测距值。除测距外，三维激光雷达还具有水平方向和垂直方向两个方向的旋转及角度测量功能，用于快速、精确获取目标的三维空间位置信息。由于三维激光雷达对物体表面三维空间信息的强大获取能力，其在测绘遥感、工程施工、公铁隧检测、矿山测量、三维城市、电力巡检等领域得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质，其中，构建三维激光雷达坐标模型时考虑轴系误差和倾角传感器安装误差，构建更合理的点云坐标模型。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种三维激光雷达倾角补偿模型构建方法，所述方法包括：
基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标；所述横轴坐标系是以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴构建出的坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、所述目标物体A的坐标；
基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标；所述纵轴坐标系是以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为Z′轴，由右手坐标系确定X′轴，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行构建出的坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V；
确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和所述倾角传感器的水平面参考坐标系；
根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定三维激光雷达坐标模型；所述原始数据包括测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
可选的，所述基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标，具体包括：
确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示；
根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式；
确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点；
根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
可选的，所述目标物体的横轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度；ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
可选的，所述基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标，具体包括：
根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；
根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
可选的，所述目标物体的纵轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x′,y′,z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0,y′0,z′0)为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
可选的，所述确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系，具体包括：
确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴；
将所述单位法向量表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到；
根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
可选的，从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系为：
其中，
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
可选的，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移所述旋转参数K,和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
可选的，当反射镜平面与X轴的交点横坐标m为0，设置为小于预设值、所述横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量为0以及忽略倾角传感器的平移安装误差对点云的影响，则所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
当轴系角度误差已知时，所述轴系角度误差包括反射镜与横轴旋转轴的夹角α、激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差ωy和ωz、横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系轴的夹角误差βx以及横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差βy，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
本发明还提供一种三维激光雷达倾角补偿模型构建系统，所述系统包括：
第一坐标系构建模块，用于基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标；所述横轴坐标系是以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴构建出的坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、所述目标物体A的坐标；
第二坐标系构建模块，用于基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标；所述纵轴坐标系是以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为Z′轴，由右手坐标系确定X′轴，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行构建出的坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V；
转换关系确定模块，用于确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和所述倾角传感器的水平面参考坐标系；
三维激光雷达倾角补偿模型构建模块，用于根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定三维激光雷达坐标模型；所述原始数据包括测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
可选的，所述第一坐标系构建模块具体包括：
反射面坐标表示确定单元，用于确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示；
出射光线确定单元，用于根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式；
反射光线坐标表示单元，用于确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点；
目标物体坐标确定单元，用于根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
可选的，所述目标物体的横轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
可选的，所述第二坐标系构建模块具体包括：
横纵坐标转换关系确定单元，用于根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；
纵轴空间直角坐标确定单元，用于根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
可选的，所述目标物体的纵轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x′，y′，z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0，y′0，z′0为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
可选的，所述转换关系确定模块具体包括：
法向量确定单元，用于确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴；
转换单元，用于将所述单位法向量表示为单位向量(0，0，1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到；
转换关系确定单元，用于根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
可选的，从所述纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系为：
其中，
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
可选的，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)。所述旋转参数Ki和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
可选的，当反射镜平面与X轴的交点横坐标m为0，设置为小于预设值、所述横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量为0以及忽略倾角传感器的平移安装误差对点云的影响，则所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
当轴系角度误差已知时，所述轴系角度误差包括反射镜与横轴旋转轴的夹角α、激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差ωy和ωz、横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系轴的夹角误差βx以及横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差βy，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法。
本发明还提供一种三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法，所述方法包括：
利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下多个靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系；多个所述靶标是在标定场地预先布设的；
使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值；所述倾角补偿的三维激光雷达坐标模型是基于权利要求1至9任一项所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法构建的；
建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
本发明还提供一种三维激光雷达倾角传感器安装误差标定系统，所述系统包括：
第一测量模块，用于利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下多个靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系；多个所述靶标是在标定场地预先布设的；
第二测量模块，用于使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值；所述倾角补偿的三维激光雷达坐标模型是基于所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法构建的；
标定参数计算模块，用于建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质，模型构建方法包括：以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴的横轴坐标系确定目标物体的横轴空间直角坐标；以三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为X′轴的纵轴坐标系，并基于横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系以及横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V确定目标物体的纵轴空间直角坐标；确定从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的目标物体A的坐标转换关系；确定目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标；本发明构建三维激光雷达坐标模型时考虑轴系误差和倾角传感器安装误差，构建更合理的点云坐标模型，并基于坐标模型，提出了误差模型未知参数的标定方法，实现系统误差的补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的倾角补偿的三维激光雷达测量原理示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种三维激光雷达倾角补偿模型构建方法流程图；
图3为本发明实施例1提供的横轴坐标系坐标计算示意图；
图4为本发明实施例1提供的纵轴坐标系坐标计算示意图；
图5为本发明实施例1提供的倾角传感器测量模型；
图6为本发明实施例4提供的自检校法标定误差参数示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
三维激光雷达能够以自身的仪器坐标系为参考，测量周围物体的相对空间位置关系，但从仪器坐标系转换成大地坐标系或其它公共坐标系时，对每个测站都需要测得其6个外方位元素，才能实现多站拼接。在添加倾角传感器后，能够提供水平面参考，使得每个测站所需测量的外方位元素减少至4个。由倾角补偿的三维激光雷达测量原理分析可知，其存在四种主要的轴系误差和安装误差，包括：激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差、横轴旋转轴与纵轴旋转轴的垂直角度误差、反射镜与横轴旋转轴的实际夹角与理论设计值的角度偏差、倾角传感器与理论安装位置的安装误差。为此，本发明针对三维激光雷达坐标测量原理，提出了一种倾角补偿的三维激光雷达的坐标计算模型的构建方法，并提出了该模型中倾角传感器安装误差的自检校标定方法。
本发明提供一种三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质，模型构建方法旨在通过建立从倾角补偿的三维激光雷达原始数据即测距值、纵轴角度、横轴角度、倾角传感器x，y方向测量值到以水平面为参考的三维空间直角坐标(x，y，z)的转换模型，并在转换过程中考虑轴系误差和倾角传感器安装误差的影响。其中轴系误差可由其他标定方法标定获得或通过高精度装调减少误差的影响。倾角传感器安装误差则利用布设在空间不同位置的靶标，靶标相对空间位置关系通过其他高精度手段测得，且参考坐标系以水平面为基准，之后使用待标定的三维激光雷达对布设的靶标进行扫描，获得靶标在点云中的坐标，将安装误差和参考水平面法向量作为未知数，最后通过最小二乘平差解算安装误差和参考水平面法向量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种三维激光雷达倾角补偿模型构建方法。
如图2所示，具体坐标模型构建方法包括：
S1：以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴，构建横轴坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、目标物体A的坐标。
首先考虑横轴坐标系的坐标计算，如下图3所示，X轴为横轴电机旋转轴，YOZ面为垂直X轴平面，Y轴指向旋转角度θ为0时的方向，Z轴由右手坐标系确定，S为激光出射点，P0为单面反射镜平面，为该平面单位法向量，α为反射面与X轴的夹角，R为激光与反射面相交的反射点，A为目标在点云中的坐标。
S2：基于构建的所述横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。确定所述目标物体的横轴空间直角坐标时，引入了激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
如图3所示，反射面单位法向量可表示为：
反射面P0可以描述为：
存在出射角度误差的出射光线经反射面P0反射，反射点R可表示为：
出射角度误差表示为单位向量(-1，0，0)T先绕Y轴旋转ωy，再绕Z轴旋转ωz，旋转矩阵Ry和Rz分别表示为：
而可通过联立式(2)和式(3)求解获得：
反射后的光线沿方向到达A点，将反射向量以单位向量R＝(rx，ry，rz)T表示，则这个过程可以描述为：
反射面P0的反射矩阵Rr可表示为：
此时A点的空间直角坐标为：
上述各式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度；ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
其中，步骤S2可概括为：
S21：确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示。
S22：根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式。
S23：确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点。
S24：根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
S3：以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为纵坐标轴Z′，由右手坐标系确定横坐标轴X′，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行，构建纵轴坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V。
然后考虑纵轴坐标系的坐标计算，如下图4所示，Z′轴为纵轴旋转轴，X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行，Y′由右手坐标系确定。V(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量。
S4：基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标时，引入了横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
根据横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系，有
其中R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵，其分别可表示为：
附加上纵轴旋转带来的坐标变换，物体在纵轴空间直角坐标系(即激光雷达坐标系)下的空间三维坐标可以表示为：
上述各式中，(x′,y′,z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；Rx′、Ry′代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0,y′0,z′0)为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
其中，步骤S4可概括为：
S41：根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系。
S42：根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
S5：构建所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型；所述倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和倾角传感器的水平面参考坐标系。
S6：确定从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
在使用双轴倾角传感器后，能够获得三维激光雷达在以水平面为参考平面的坐标系下的2个外方位元素。双轴倾角传感器的观测值为(βj，γj)，其测量模型如图5所示。O-X″Y″是倾角传感器坐标系，其中为O-X″Y″平面的单位法向量，O-XHYHZH为倾角传感器的水平面参考坐标系。当双轴倾角传感器的观测值为(β，γ)时，可表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″旋转β，即
其中δ与倾角传感器Y″轴观测值γ的几何关系如下：
sinγ＝zγ (18)
化简得：
从激光雷达坐标系到激光雷达水平面坐标系的旋转转换关系为：
其中R(Φ，Ω)为2个参数控制的旋转矩阵，为倾角传感器的安装误差角，用于确定与由激光雷达坐标系Z′轴的关系，标定后给出。
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
其中，步骤S6可概括为：
S61：确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴。
S62：将所述单位法向量表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到。
S63：根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
S7：根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标。即建立从倾角补偿的三维激光雷达原始数据到以水平面为参考的三维空间直角坐标的转换模型，即三维激光雷达坐标模型；即测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
此外，还需引入激光雷达水平面坐标系到外部坐标系的转换，即包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵R(Ki)以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)，物体在外部坐标系下的空间三维坐标可以表示为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)；。所述旋转参数Ki和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
为方便表示，本示例中令式(2)中的m＝0，图3中的设置为极小的值如0.1mm，即激光出射点为S(0.0001，0，0)。此外式(9)和式(10)中的平移量在设计上为0且平移安装误差对点云的影响可以忽略不计(若设计值不为0则不能忽略)，则式(21)可以表示为：
根据物体空间三维坐标的表达式，未知参数为：
α：反射镜与横轴旋转轴的夹角；
ωy、ωz：激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差；
βx：横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；
βy：横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差；
以上5个轴系角度误差可通过其他方法标定获得或通过高精度装调减少误差的影响，在本发明实例中以上5种轴系角度误差不作为系统未知参数。因此在已知上述5个轴系角度误差后，式(22)化为：
其中(x′，y′，z′)为目标在激光雷达坐标系下的坐标。因此本发明的倾角补偿模型及倾角传感器安装误差标定方法既适用于仅提供原始数据的三维激光雷达，也适用于仅提供点云坐标信息(x′，y′，z′)的三维激光雷达(如商用三维激光雷达)集成倾角传感器。式(23)还包括以下几个未知参数：
Φ，Ω：倾角传感器坐标系法向量相对于激光雷达坐标系Z′轴的2个旋转角度，通过这两个误差角能够确定倾角传感器在三维激光雷达中的实际安装方位，也是需要进行标定的未知参数。
Ki、Δxi、Δyi、Δzi：激光雷达水平面坐标系和外部坐标系的4个外方位元素，若存在n个测站，则为4n个外方位元素，用于确定三维激光雷达在以地球水平面为参考系下的空间位置信息，进而获得三维激光雷达所扫描的物体在参考系下的三维坐标。
本实施例中，从三维激光雷达原始数据到空间直角坐标(x，y，z)转换过程中考虑轴系误差和倾角传感器安装误差，构建更合理的点云坐标模型；
实施例2
为了实现实施例1中的技术方案，以达到相应的功能和技术效果，本实施例提供一种三维激光雷达倾角补偿模型构建系统，所述系统包括：
第一坐标系构建模块，用于基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标；所述横轴坐标系是以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴构建出的坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、所述目标物体A的坐标。
第二坐标系构建模块，用于基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标；所述纵轴坐标系是以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为Z′轴，由右手坐标系确定X′轴，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行构建出的坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V。
转换关系确定模块，用于确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和所述倾角传感器的水平面参考坐标系。
三维激光雷达倾角补偿模型构建模块，用于根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定三维激光雷达坐标模型；所述原始数据包括测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
其中，所述第一坐标系构建模块具体包括：
反射面坐标表示确定单元，用于确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示。
出射光线确定单元，用于根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式。
反射光线坐标表示单元，用于确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点。
目标物体坐标确定单元，用于根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
其中，所述目标物体的横轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度；ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
其中，所述第二坐标系构建模块具体包括：
横纵坐标转换关系确定单元，用于根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系。
纵轴空间直角坐标确定单元，用于根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
其中，所述目标物体的纵轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x′,y′,z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0,y′0,z′0)为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
其中，所述转换关系确定模块具体包括：
法向量确定单元，用于确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴。
转换单元，用于将所述单位法向量表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到。
转换关系确定单元，用于根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
其中，从所述纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系为：
其中，
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)；。所述旋转参数Ki和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
当反射镜平面与X轴的交点横坐标m为0，设置为小于预设值、所述横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量为0以及忽略倾角传感器的平移安装误差对点云的影响，则所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
当轴系角度误差已知时，所述轴系角度误差包括反射镜与横轴旋转轴的夹角α、激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差ωy和ωz、横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系轴的夹角误差βx以及横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差βy，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
实施例3
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法。
本实施例还提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1的所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
实施例4
本实施例提供一种基于实施例1构建的倾角补偿的三维激光雷达坐标模型实现的三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法：
三维激光雷达的倾角传感器安装误差使用布设控制点的自检校标定法进行标定，其基本原理是：在室内或室外标定场地布设不同空间位置分布的靶标，利用高精度全站仪或其他带倾角补偿的高精度三维激光雷达等测量手段，如图6所示，测量获得所布设的靶标在空间中的位置坐标此坐标参考系(以下简称靶标坐标系)以水平面为基准或通过其他方式转换为以水平面为基准的坐标系，换言之靶标坐标系中的Z轴需与水平面垂直。另外使用待标定的三维激光雷达测量所有布设靶标的原始数据并转换成激光雷达坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)。建立靶标控制点坐标(x，y，z)、靶标在激光雷达坐标系下的坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，最后利用非线性最小二乘法解算未知参数。
所述方法具体包括：
Q1：在标定场地布设若干个靶标。自检校法标定误差参数示意图
布设若干个靶标或靶球，或者直接在标定场地周围环境中选择易于辨识和提取的特征点。
对于每个测站，其对应着4个未知外方位元素，即3个平移量和1个旋转量，若布设了m个靶标，在所有测站都能扫描到所布设的靶标的情况下，最少需要n个测站，需要满足(3m-4)n≥2的条件，才能实现4n个外方位元素和2个倾角传感器安装误差角的解算。
理论上使用2个靶标测量1站即可解算出倾角传感器安装误差角，实际布设过程中为了减少测量误差和点云特征点选取误差的影响，会布置更多的靶标，同时进行多个测站以减少不同入射角可能带来的测量误差，最终通过平差的手段，提高代求参数的解算精度。
Q2：利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下所述靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系。
使用高精度全站仪或带倾角补偿的高精度三维激光雷达等空间三维测量手段，测量所布设靶标、靶球或环境特征点的空间位置坐标并记录相应的序号。
高精度全站仪或带倾角补偿的高精度三维激光雷达等空间三维测量手段，在测量时尽量保证测量到所有靶标、靶球或环境特征点，若实际测量中存在部分靶标、靶球被遮挡的情况，也可进行多站测量，但最终所有靶标、靶球、环境特征点的坐标必须在同一个靶标坐标系中所表示。因此若采用多站测量，需要额外进行多站拼接和统一坐标系的工作。
若采用高精度全站仪测量，靶标、靶球或环境特征点坐标及序号的提取可通过人工记录的方式记录，操作流程不再赘述。若采用带倾角补偿的高精度三维激光雷达进行测量，靶标、靶球或环境特征点坐标及序号的提取可通过点云处理算法进行特征提取、特征匹配等自动完成，也可通过人工手动选点。
序号是为了标记每个靶标、靶球或环境特征点，使得其在靶标坐标系中的坐标能与待标定的三维激光雷达的点云中的点能够一一匹配。
Q3：使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过实施例1所述的倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值。
使用待标定的三维激光雷达对靶标、靶球或环境特征点进行扫描，并通过本发明的倾角补偿的三维激光雷达坐标模型(上述公式23)，将获取的各点原始数据转换成激光雷达坐标系下的三维点云中的坐标(x′，y′，z′)。在点云中提取靶标、靶球或环境特征点所对应的原始数据及序号，可通过点云处理算法进行特征提取、特征匹配等自动完成，也可通过人工手动选点。
如步骤Q1中说明的，为了提高最终的未知参数解算精度，待标定的三维激光雷达可以对布设的靶标、靶球或环境特征点进行多站的测量。
Q4：建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
根据步骤三中提取的靶标、靶球或环境特征点的原始数据与其对应的根据序号一一对应，建立自检校法方程，通过非线性最小二乘法多次迭代，最终获得4n个外方位元素参数和2个倾角传感器安装误差角。
最终获得的2个倾角传感器安装误差角，对于每台设备来说在安装完倾角传感器后都是相对固定且不变的，因此通过本发明的标定方法标定后，即可通过本发明的倾角补偿的三维激光雷达坐标模型计算点云，获得以水平面为参考的高精度激光三维点云，进而开展后续的应用。
本实施例中，倾角传感器安装误差利用布设在空间不同位置的靶标，靶标相对空间位置关系通过其他高精度手段测得，且参考坐标系以水平面为基准，之后使用待标定的三维激光雷达对布设的靶标进行扫描，获得靶标在点云中的坐标，将安装误差和参考水平面法向量作为未知数，最后通过最小二乘平差解算安装误差和参考水平面法向量。其中，1)自检校法的靶标布设简单，参数解算方便，靶标识别和匹配可进一步实现自动化，此外布设的靶标固定后也可重复利用，只需定期对控制点坐标进行改正而无需每次标定都复测控制点，从而提高设备的生产效率；2)带倾角传感器的三维激光雷达能够在无控制点的情况下直接通过点云测量物体倾斜程度，实际作业过程中免去布设控制点的操作。同时在多站点云拼接中，各测站仅需解算4个外方位元素，减少计算量和未知数个数，提高作业效率。
实施例5
为了实现实施例4中的技术方案，以达到相应的功能和技术效果，本实施例提供一种三维激光雷达倾角传感器安装误差标定系统，其特征在于，所述系统包括：
第一测量模块，用于利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下多个靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系；多个所述靶标是在标定场地预先布设的。
第二测量模块，用于使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值；所述倾角补偿的三维激光雷达坐标模型是基于实施例1所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法构建的。
标定参数计算模块，用于建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
实施例6
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例4所述的三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法。
本实施例还提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行4所述的三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (22)

1.一种三维激光雷达倾角补偿模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标；所述横轴坐标系是以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴构建出的坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、所述目标物体A的坐标；
基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标；所述纵轴坐标系是以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为Z′轴，由右手坐标系确定X′轴，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行构建出的坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V；
确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和所述倾角传感器的水平面参考坐标系；
根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定三维激光雷达坐标模型；所述原始数据包括测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标，具体包括：
确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示；
根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式；
确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点；
根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标物体的横轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度；ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标，具体包括：
根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；
根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标物体的纵轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x′,y′,z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0,y′0,z′0)为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系，具体包括：
确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴；
将所述单位法向量表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到；
根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系为：
其中，
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)；。所述旋转参数Ki和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当反射镜平面与X轴的交点横坐标m为0，设置为小于预设值、所述横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量为0以及忽略倾角传感器的平移安装误差对点云的影响，则所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
当轴系角度误差已知时，所述轴系角度误差包括反射镜与横轴旋转轴的夹角α、激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差ωy和ωz、横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系轴的夹角误差βx以及横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差βy，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
10.一种三维激光雷达倾角补偿模型构建系统，其特征在于，所述系统包括：
第一坐标系构建模块，用于基于三维激光雷达的横轴坐标系和所述三维激光雷达的横轴坐标系中激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定目标物体A的横轴空间直角坐标；所述横轴坐标系是以三维激光雷达的横轴电机旋转轴为X轴，以垂直所述X轴平面为YOZ面，Y轴指向横轴的旋转角度θ为0时的方向，由右手坐标系确定Z轴构建出的坐标系；所述横轴坐标系中标注有激光出射点位置、反射镜平面位置、反射镜平面与所述X轴的夹角α、激光与反射面相交的反射点R、所述目标物体A的坐标；
第二坐标系构建模块，用于基于所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标、横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系、横轴坐标系原点在所述三维激光雷达的纵轴坐标系下的平移量V以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体A的纵轴空间直角坐标；所述纵轴坐标系是以所述三维激光雷达的纵轴电机旋转轴为Z′轴，由右手坐标系确定X′轴，限定X′OZ′平面与横轴旋转轴指向纵轴旋转角度为0时的直线平行构建出的坐标系；所述纵轴坐标系中标注有横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V；
转换关系确定模块，用于确定从所述纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；所述三维激光雷达的倾角传感器测量模型包括倾角传感器坐标系和所述倾角传感器的水平面参考坐标系；
三维激光雷达倾角补偿模型构建模块，用于根据从所述纵轴坐标系到所述倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系以及所述倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换关系确定三维激光雷达坐标模型；所述原始数据包括测距值r、纵轴角度横轴角度θ、倾角传感器x，y方向测量值β,γ。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一坐标系构建模块具体包括：
反射面坐标表示确定单元，用于确定所述横轴坐标系中反射镜平面单位法向量坐标表示和所述反射点R的坐标表示，并利用所述反射镜平面单位法向量坐标表示确定反射面的坐标表示；
出射光线确定单元，用于根据所述反射面的坐标表示和所述反射点R的坐标表示确定出射光线的表达式；
反射光线坐标表示单元，用于确定反射光线的向量的坐标表示；所述横轴坐标系中，点S为激光发射起点，点A为所述目标物体坐标点；
目标物体坐标确定单元，用于根据所述测距值r、所述出射光线的表达式、所述反射光线的向量的坐标表示、所述反射点R的坐标表示以及激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差确定所述目标物体的横轴空间直角坐标。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述目标物体的横轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x0，y0，z0)为所述目标物体坐标点A的位置；(rx，ry，rz)为反射光线的向量的坐标表示；(xr，yr，zr)为所述反射点R的坐标表示；(xs，ys，zs)为激光发射起点S的坐标位置；m为反射镜平面与X轴的交点横坐标；ωy为单位向量(-1，0，0)T绕Y轴旋转角度；ωz为单位向量(-1，0，0)T绕Z轴旋转角度；ωy和ωz为激光出射方向与横轴旋转轴之间的平行角度误差。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二坐标系构建模块具体包括：
横纵坐标转换关系确定单元，用于根据所述横轴坐标系中的目标物体A的坐标和横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V以及所述横轴坐标系到纵轴坐标系的转换关系确定在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；
纵轴空间直角坐标确定单元，用于根据在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系以及横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差和横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差确定所述目标物体的纵轴空间直角坐标。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述目标物体的纵轴空间直角坐标的表达式为：
其中，
式中，(x′,y′,z′)为目标物体的纵轴空间直角坐标；(xv，yv，zv)为横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量V坐标表示；R′x、R′y代表横轴坐标系先沿X轴旋转βx，再沿Y轴旋转βy的旋转矩阵；(x′0,y′0,z′0)为在横轴坐标系和纵轴坐标系之间目标物体A的坐标转换关系；βx为横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系Z′轴的夹角误差；βy为横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述转换关系确定模块具体包括：
法向量确定单元，用于确定所述倾角传感器坐标系中O-X″Y″平面的单位法向量X″，Y″分别为所述倾角传感器坐标系中的横坐标轴和纵坐标轴；
转换单元，用于将所述单位法向量表示为单位向量(0,0,1)先以X″轴旋转δ，再以Y″轴旋转β得到；
转换关系确定单元，用于根据所述目标物体的纵轴空间直角坐标、以X″轴旋转δ对应的旋转矩阵Rδ和以Y″轴旋转β对应的旋转矩阵Rβ和倾角传感器的安装误差角确定从纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，从所述纵轴坐标系到水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系为：
其中，
式中，(xH，yH，zH)为从纵轴坐标系到倾角传感器的水平面参考坐标系的所述目标物体A的坐标转换关系；R(Φ，Ω)为参数Φ和参数Ω控制的旋转矩阵；Φ，Ω为倾角传感器坐标系中单位法向量相对于纵轴坐标系Z′轴的2个倾角传感器的安装误差角。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
式中，(x，y，z)为目标物体在外部坐标系下的空间三维坐标；R(Ki)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换中包括由1个旋转参数Ki组成的旋转矩阵以及3个平移量(Δxi，Δyi，Δzi)；。所述旋转参数Ki和所述平移量(Δxi，Δyi，Δzi)为从倾角传感器的水平面参考坐标系到外部坐标系的转换时测量的外方位元素。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，当反射镜平面与X轴的交点横坐标m为0，设置为小于预设值、所述横轴坐标系原点在纵轴坐标系下的平移量为0以及忽略倾角传感器的平移安装误差对点云的影响，则所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
当轴系角度误差已知时，所述轴系角度误差包括反射镜与横轴旋转轴的夹角α、激光出射方向与横轴旋转轴的角度偏差ωy和ωz、横轴旋转轴读数的“0”位角度安装位置与纵轴坐标系轴的夹角误差βx以及横轴旋转轴和纵轴旋转轴的角度偏差βy，所述目标物体在所述外部坐标系下的空间三维坐标为：
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9任一项所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法。
20.一种三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法，其特征在于，所述方法包括：
利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下多个靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系；多个所述靶标是在标定场地预先布设的；
使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值；所述倾角补偿的三维激光雷达坐标模型是基于权利要求1至9任一项所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法构建的；
建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
21.一种三维激光雷达倾角传感器安装误差标定系统，其特征在于，所述系统包括：
第一测量模块，用于利用全站仪或带倾角补偿的三维激光雷达测量靶标坐标系下多个靶标的空间位置坐标所述靶标坐标系为以水平面为基准的坐标系；多个所述靶标是在标定场地预先布设的；
第二测量模块，用于使用待标定的三维激光雷达测量所述靶标的扫描原始数据，并通过倾角补偿的三维激光雷达坐标模型，将所述扫描原始数据转换成纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)；所述扫描原始数据包括扫描的测距值、扫描的纵轴角度、扫描的横轴角度和扫描的倾角传感器x，y方向测量值；所述倾角补偿的三维激光雷达坐标模型是基于权利要求1至9任一项所述的三维激光雷达倾角补偿模型构建方法构建的；
标定参数计算模块，用于建立所述靶标的空间位置坐标所述靶标在所述纵轴坐标系下的三维空间坐标(x′，y′，z′)以及未知参数的方程组，并利用非线性最小二乘法解算所述未知参数；所述未知参数包括：4个未知外方位元素和2个倾角传感器安装误差角Φ和Ω；其中，4个所述未知外方位元素包括3个未知平移量和1个未知旋转量。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求20所述的三维激光雷达倾角传感器安装误差标定方法。
CN202310999367.8A 2023-08-09 2023-08-09 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质 Pending CN117111042A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310999367.8A CN117111042A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310999367.8A CN117111042A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117111042A true CN117111042A (zh) 2023-11-24

Family

ID=88801283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310999367.8A Pending CN117111042A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117111042A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112654886B (zh) 外参标定方法、装置、设备及存储介质
CN107290734B (zh) 一种基于自制地基激光雷达垂直度误差的点云误差校正方法
CN107703499B (zh) 一种基于自制地基激光雷达对准误差的点云误差校正方法
CN103454619B (zh) 一种星载微波跟瞄雷达的电轴光学标定系统及其标定方法
US9007601B2 (en) Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
US9804577B1 (en) Remotely operated mobile stand-off measurement and inspection system
CN111208493B (zh) 一种车载激光雷达在整车坐标系下的快速标定方法
CN110849363B (zh) 激光雷达与组合惯导的位姿标定方法、系统及介质
CN112684432A (zh) 激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质
CN111025032B (zh) 一种基于升空平台的天线波束测量系统及方法
KR20210093960A (ko) 레이더 회전식 안테나 시스템을 교정하는 방법 및 시스템
CN111913169B (zh) 激光雷达内参、点云数据的修正方法、设备及存储介质
CN115164724A (zh) 一种地面三维激光扫描仪轴系误差模型及标定方法
CN111044017A (zh) 一种航空大视场扫描仪的外方位元素标定及整机装配方法
CN107727118B (zh) 大型飞行器中的gnc分系统设备姿态测量系统标定方法
CN116295018B (zh) 目标位姿测量方法及系统
Pejić et al. A simplified procedure of metrological testing of the terrestrial laser scanners
CN117111042A (zh) 三维激光雷达倾角补偿模型构建及标定方法、系统和介质
CN117080743A (zh) 机扫相扫天线指向角度标定方法及系统
CN115774244A (zh) 一种车载平台雷达校靶方法
CN105403144A (zh) 一种用于飞机自动化装配的iGPS动态测量误差实时补偿方法
Su et al. An intrinsic parameter calibration method for R-LAT system based on CMM
Koska Calibration of profile laser scanner with conical shape modification for autonomous mapping system
CN112213567A (zh) 一种基于无人机的大型天线方向图测试方法和装置
CN115164938B (zh) 一种线阵摆扫式光学遥感卫星在轨几何定标方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination