CN117368894A - 激光雷达距离和角度动态测试方法 - Google Patents
激光雷达距离和角度动态测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117368894A CN117368894A CN202311335468.1A CN202311335468A CN117368894A CN 117368894 A CN117368894 A CN 117368894A CN 202311335468 A CN202311335468 A CN 202311335468A CN 117368894 A CN117368894 A CN 117368894A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser radar
- target vehicle
- tested
- distance
- theoretical
- 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
Links
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种激光雷达距离和角度动态测试方法，包括以下步骤：两台激光雷达同一高度且横向间隔预设距离dx水平固定在测试车辆上，两台激光雷达分别为已校准激光雷达和待测试激光雷达；测试车辆和目标车辆运动过程中，两台激光雷达扫描目标车辆获取各自的扫描数据；基于已校准激光雷达的扫描数据和平移向量计算得到待测试激光雷达扫描数据的理论值；通过计算待测试激光雷达扫描数据的理论值与测量值之间的偏差得到距离和角度准度。该激光雷达距离和角度动态测试方法以已校准的激光雷达为基准，通过平移向量计算待测试激光雷达扫描数据的理论值，从而获得距离和角度偏差。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达的技术领域，尤其是一种激光雷达距离和角度动态测试方法。
背景技术
激光雷达通过发射激光束并接收从目标反射的回波来探测目标的位置，因此对其距离和角度准度的测量尤为重要。
在现有技术中，为了测试激光雷达的距离准度，通常通过测距仪或全站仪测量激光雷达到反射板的距离以此作为距离真值；为了测试激光雷达的角度准度，通常通过转台记录激光雷达旋转的角度以此作为角度真值。
在上述方案中，主要存在两个方面的问题：一方面，需要借助测距仪或全站仪以及转台获取真值；另一方面，如果需要在动态场景下测试，需额外搭建运动平台，且要求的测试场地需尽可能大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种激光雷达距离和角度动态测试方法，以已校准的激光雷达为基准，无需额外获取真值的设备和运动平台，即可在动态场景下测试。
根据本发明实施例的激光雷达距离和角度动态测试方法，包括以下步骤：
第1步骤、准备测试工具：两台激光雷达、一辆测试车辆和一辆目标车辆，其中，两台激光雷达分别为已校准激光雷达和待测试激光雷达；
第2步骤、布置两台激光雷达：两台激光雷达同一高度且横向间隔预设距离dx水平固定在测试车辆上；
第3步骤、获取扫描数据：测试车辆和目标车辆运动过程中，两台激光雷达扫描目标车辆获取各自的扫描数据；
第4步骤、计算理论值：基于已校准激光雷达的扫描数据和平移向量计算得到待测试激光雷达扫描数据的理论值；
第5步骤、得到激光雷达距离和角度准度：通过计算待测试激光雷达扫描数据的理论值与测量值之间的偏差得到待测试激光雷达距离和角度准度。
本发明的有益效果是，不需要借助测距仪或全站仪以及转台获取真值，以已校准的激光雷达为基准，通过平移向量计算得到待测试激光雷达扫描数据的理论值，基于理论值与测量值的偏差即可获得距离和角度准度；同时，搭载激光雷达的车辆可在户外测试，无需搭建运动平台，也无室内环境布置的困扰。
根据本发明一个实施例，在所述第2步骤中，两台激光雷达相对水平放置，以确保两者的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，且平移向量为(dx,0,0)，其中，dx即为预设的横向间隔。
根据本发明一个实施例，在所述第4步骤中，设定目标车辆的测量点在已校准激光雷达坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，目标车辆的测量点在待测试激光雷达坐标系下的理论坐标为(x2,y2,z2)，由于两台激光雷达的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，所以，y2＝y1，z2＝z1。
根据本发明一个实施例，当目标车辆的测量点位于两台激光雷达中间时，则|x2|＝dx-|x1|，因此，目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论距离值为目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论水平角度值为/>目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论垂直角度值则为
根据本发明一个实施例，当目标车辆的测量点位于两台激光雷达左侧时，则|x2|＝|x1|+dx，因此，目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论距离值为目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论水平角度值为/>目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论垂直角度值则为
根据本发明一个实施例，当目标车辆的测量点位于两台激光雷达的右侧时，则|x2|＝|x1|-dx，因此，目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论距离值为目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论水平角度值为/>目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的理论垂直角度值则为
根据本发明一个实施例，在所述第5步骤中，通过计算待测试激光雷达扫描数据的理论值与测量值的偏差即可求出距离和角度准度，目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的距离测量值即为该束激光飞行时间t与光速c的乘积除以2，目标车辆的测量点相对于待测试激光雷达的角度测量值即为该束激光发射时的水平角和竖直角。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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是环境搭建的示意图；
图2是激光雷达距离和角度动态测试方法的流程图；
图3是测量结果示意图一；
图4是测量结果示意图二；
图5是测量结果示意图三。
图中的标号为：1、测试车辆；2、已校准激光雷达；3、待测试激光雷达；4、目标车辆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
下面参考附图具体描述本发明实施例的激光雷达距离和角度动态测试方法。
见图1、图2、图3、图4和图5，本发明的激光雷达距离和角度动态测试方法，包括以下步骤：
第1步骤、准备测试工具：两台激光雷达、一辆测试车辆1和一辆目标车辆4，其中，两台激光雷达分别为已校准激光雷达2和待测试激光雷达3。
第2步骤、布置两台激光雷达：两台激光雷达同一高度且横向间隔预设距离dx水平固定在测试车辆1上；两台激光雷达相对水平放置，以确保两者的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，且平移向量为(dx,0,0)，其中，dx即为预设的横向间隔。
第3步骤、获取扫描数据：测试车辆1和目标车辆4运动过程中，两台激光雷达扫描目标车辆4获取各自的扫描数据。
第4步骤、计算理论值：基于已校准激光雷达2的扫描数据和平移向量计算得到待测试激光雷达3扫描数据的理论值；设定目标车辆4的测量点在已校准激光雷达2坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，目标车辆4的测量点在待测试激光雷达3坐标系下的理论坐标为(x2,y2,z2)，由于两台激光雷达的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，所以，y2＝y1，z2＝z1。当目标车辆4的测量点位于两台激光雷达中间时，则|x2|＝dx-|x1|，因此，目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论距离值为目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论水平角度值为/>目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论垂直角度值则为/>当目标车辆4的测量点位于两台激光雷达左侧时，则|x2|＝|x1|+dx，因此，目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论距离值为/>目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论水平角度值为/>目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论垂直角度值则为/>当目标车辆4的测量点位于两台激光雷达的右侧时，则|x2|＝|x1|-dx，因此，目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论距离值为/>目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论水平角度值为/>目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的理论垂直角度值则为/>
第5步骤、得到激光雷达距离和角度准度：通过计算待测试激光雷达3扫描数据的理论值与测量值之间的偏差得到待测试激光雷达3距离和角度准度。通过计算待测试激光雷达3扫描数据的理论值与测量值的偏差即可求出距离和角度准度，目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的距离测量值即为该束激光飞行时间t与光速c的乘积除以2，目标车辆4的测量点相对于待测试激光雷达3的角度测量值即为该束激光发射时的水平角和竖直角。
环境搭建如图1所示，准备一辆测试车辆1、一台已校准激光雷达2、一台待测试激光雷达3和一辆目标车辆4。测试车辆1上同一高度水平固定两台激光雷达，其中一台为已校准激光雷达2，已校准激光雷达2的测量值作为真值，另一台为待测试激光雷达3，两台激光雷达横向间隔预设距离为dx。目标车辆4位于两台激光雷达的视场内。其中，一方面，可定制工装将激光雷达固定在测试车辆1上，以防止激光雷达位置偏移，另一方面，为保证测量结果精确，可在目标车辆4上选择一处明显的位置作为测量点并做上标记以便识别，与此同时，尽量保证激光雷达视场内无其它干扰物以免影响激光雷达的数据采集。
激光雷达距离和角度动态测试方法的测量步骤如图2所示，测试车辆1和目标车辆4运动过程中，两台激光雷达扫描目标车辆4获取各自的扫描数据，扫描数据包括但不限于xyz坐标值和强度值，根据预设距离dx和目标车辆4的大致方位可知两台激光雷达坐标系之间的平移向量，即可基于已校准激光雷达2扫描数据的测量值计算出待测试激光雷达3扫描数据的理论值，通过计算待测试激光雷达3扫描数据的理论值与测量值之间的偏差即可得到距离和角度准度。
激光雷达距离和角度测试方法的测量结果如图3～5所示，为方便理解，以俯视图为例进行说明。点O1和点O2为激光雷达的测距中心，以此建立已校准激光雷达的坐标系O1xy和待测试激光雷达的坐标系O2xy′，点O1和点O2之间的距离为dx,点D为目标车辆上选取的测量点，点A为点D投影在x轴上的位置，点B为点D投影在y轴上的位置，点C为点D投影在y′轴上的位置。
当点D位于两台激光雷达中间时，从图3中可知，设定点D在已校准激光雷达坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，则在待测试激光雷达坐标系下的理论坐标应为(-(dx-|x1|),y1,z1)，则点D相对于待测试激光雷达的距离真值为水平角度真值为/>垂直角度真值为/>
当点D位于两台激光雷达左侧时，从图4中可知，设定点D在已校准激光雷达坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，则在待测试激光雷达坐标系下的理论坐标应为(-(|x1|+dx),y1,z1)，则点D相对于待测试激光雷达的距离真值为水平角度真值为/>垂直角度真值为/>
当点D位于两台激光雷达右侧时，从图5中可知，设定点D在已校准激光雷达坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，则在待测试激光雷达坐标系下的理论坐标应为(|x1|-dx,y1,z1)，则点D相对于待测试激光雷达的距离真值为水平角度真值为垂直角度真值为/>
基于上述三种情况，便可通过计算待测试激光雷达扫描数据的理论值与测量值的偏差得到距离和角度准度，其距离测量值即为该束激光飞行时间t与光速c的乘积除以2，其角度测量值即为该束激光发射时的水平角和竖直角。
值得注意的是，由图4和图5可知，两台激光雷达相对水平固定即确保了两个坐标系之间的相对位置，无需刻意调整测试车辆1或目标车辆4的朝向角，只需保证目标车辆4在两台激光雷达的视场内，无论如何运动都不影响真值的获取。
需要补充说明的是，已校准的激光雷达即基准件可通过其它方法进行校准，例如可以基于差分定位的真值设备进行校准，待测试的激光雷达经过验证后也可成为基准件，另外，已校准的激光雷达也可更换为其它具备测距和测角的高精度设备，只需确保基准件和待测试激光雷达之间的平移向量即可。
本发明的激光雷达距离和角度动态测试方法，可不使用额外获取真值的设备和运动平台，即可确保在动态场景下真值的获取。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步骤、准备测试工具：两台激光雷达、一辆测试车辆(1)和一辆目标车辆(4)，其中，两台激光雷达分别为已校准激光雷达(2)和待测试激光雷达(3)；
第2步骤、布置两台激光雷达：两台激光雷达同一高度且横向间隔预设距离dx水平固定在测试车辆(1)上；
第3步骤、获取扫描数据：测试车辆(1)和目标车辆(4)运动过程中，两台激光雷达扫描目标车辆(4)获取各自的扫描数据；
第4步骤、计算理论值：基于已校准激光雷达(2)的扫描数据和平移向量计算得到待测试激光雷达(3)扫描数据的理论值；
第5步骤、得到激光雷达距离和角度准度：通过计算待测试激光雷达(3)扫描数据的理论值与测量值之间的偏差得到待测试激光雷达(3)距离和角度准度。
2.根据权利要求1所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
在所述第2步骤中，两台激光雷达相对水平放置，以确保两者的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，且平移向量为(dx,0,0)，其中，dx即为预设的横向间隔。
3.根据权利要求2所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
在所述第4步骤中，设定目标车辆(4)的测量点在已校准激光雷达(2)坐标系下的坐标为(x1,y1,z1)，目标车辆(4)的测量点在待测试激光雷达(3)坐标系下的理论坐标为(x2,y2,z2)，由于两台激光雷达的坐标系之间不存在旋转，只存在x轴的平移，所以，y2＝y1，z2＝z1。
4.根据权利要求3所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
当目标车辆(4)的测量点位于两台激光雷达中间时，则|x2|＝dx-|x1|，因此，目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论距离值为目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论水平角度值为/>目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论垂直角度值则为
5.根据权利要求3所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
当目标车辆(4)的测量点位于两台激光雷达左侧时，则|x2|＝|x1|+dx，因此，目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论距离值为目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论水平角度值为/>目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论垂直角度值则为
6.根据权利要求3所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
当目标车辆(4)的测量点位于两台激光雷达的右侧时，则|x2|＝|x1|-dx，因此，目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论距离值为目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论水平角度值为/>目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的理论垂直角度值则为
7.根据权利要求1所述的激光雷达距离和角度动态测试方法，其特征在于：
在所述第5步骤中，通过计算待测试激光雷达(3)扫描数据的理论值与测量值的偏差即可求出距离和角度准度，目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的距离测量值即为该束激光飞行时间t与光速c的乘积除以2，目标车辆(4)的测量点相对于待测试激光雷达(3)的角度测量值即为该束激光发射时的水平角和竖直角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311335468.1A CN117368894A (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 激光雷达距离和角度动态测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311335468.1A CN117368894A (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 激光雷达距离和角度动态测试方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117368894A true CN117368894A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89397713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311335468.1A Pending CN117368894A (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 激光雷达距离和角度动态测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117368894A (zh) |
-
2023
- 2023-10-13 CN CN202311335468.1A patent/CN117368894A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107340522B (zh) | 一种激光雷达定位的方法、装置及系统 | |
| 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 | |
| AU664393B2 (en) | Method and system for point by point measurement of spatial coordinates | |
| US20180196126A1 (en) | Method for correcting measuring errors of long-distance scanning laser radar | |
| 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 | |
| CN111208493B (zh) | 一种车载激光雷达在整车坐标系下的快速标定方法 | |
| CN111025032B (zh) | 一种基于升空平台的天线波束测量系统及方法 | |
| CN108225185A (zh) | 一种车载扫描系统检校方法 | |
| CN111308457B (zh) | 脉冲多普勒雷达寻北的方法、系统及存储介质 | |
| CN111913169B (zh) | 激光雷达内参、点云数据的修正方法、设备及存储介质 | |
| CN107290735A (zh) | 一种基于自制地基激光雷达铅垂度误差的点云误差校正方法 | |
| 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 | |
| CN106019247B (zh) | 地物波谱rcs测量系统运载平台圆周运动方位误差修正方法 | |
| CN106546766B (zh) | 基于两部测风激光雷达的倾斜平面扫描方法 | |
| CN113567963A (zh) | 一种对激光雷达测量误差进行精密检测的方法 | |
| RU2713193C1 (ru) | Способ межпозиционного отождествления результатов измерений и определения координат воздушных целей в многопозиционной радиолокационной системе | |
| CN117368894A (zh) | 激光雷达距离和角度动态测试方法 | |
| CN107991684B (zh) | 大型飞行器中的gnc分系统设备姿态测量系统 | |
| CN115840186A (zh) | 基于云rtk无线电监测设备的测向测距示准方法及装置 | |
| CN113109791B (zh) | 一种车载激光雷达标定结果评价系统及方法 | |
| CN117434522A (zh) | 激光雷达与定位设备的标定方法、装置和标定设备 | |
| CN110058211B (zh) | 一种车载LiDAR测量系统检校初值的获取方法及装置 | |
| Chen et al. | Accuracy Improvement Method of a 3D Laser Scanner Based on the D‐H Model | |
| CN116879857B (zh) | 一种远场目标和雷达中心波束对准方法 | |
| CN113256734A (zh) | 一种车载感知传感器标定方法、系统及电子设备 |
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 |