[发明专利]一种多激光雷达与GNSS_INS系统标定方法

说明书

本发明公开了一种多激光雷达与GNSS_INS系统标定方法，包括以下步骤：1、车辆水平以固定转角匀速行驶，计算y轴方向的初值y0；2、车辆匀速从坡道驶入水平地面，计算z轴方向的初值z0；结合步骤1得到初始位姿参数；3、车辆匀速坡道八字绕行，获取GNSS_INS在不同时刻的位姿关系，根据初始位姿参数计算主激光雷达在相应时刻的精确位姿关系；4、应用李群李代数、最小二乘法和点云匹配算法，计算得到精确位姿变换参数T和各个激光雷达相对GNSS_INS的位姿关系；5、待标定车辆根据已标定的车辆位姿变换参数T，直接计算得到精确位姿变换参数；本发明降低了标定成本，提升了标定效率和精度，并且适用于批量标定。

技术领域

一种多激光雷达与GNSS_INS系统标定方法，用于自动驾驶车辆所需高精地图、感知、定位和规划都需要多激光雷达与GNSS相对位姿标定，提高自动驾驶系统的性能，本发明涉及激光雷达传感器标定技术领域。

背景技术

激光雷达，即通过是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统；其工作原理是向目标发射探测信号，即激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号，即目标回波，与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，激光雷达本身具有非常精确的测距能力，可以获得极高的角度、距离和速度分辨率，然而，在激光雷达的导航系统当中，可以通过激光雷达获得周围的环境，但是因为激光雷达扫描出的点云分布非常稀疏，对周围环境的测量反馈非常有限，因此，采用多个激光雷达获取各激光雷达之间的位置关系与坐标变换就变得尤为重要。

GNSS_INS系统(紧组合导航系统)取全球卫星导航系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)之长，在智能车研发、车道级导航及移动地图匹配等方面具有广阔的应用前景，是当前导航技术领域最受关注的研究热点和发展方向之一。

目前获取标定外参一般采用两处方法，一种是根据激光雷达与GNSS之间的外参初值、相邻帧激光雷达坐标系矩阵变换、大地坐标系，得到每帧预估位姿矩阵，与参考矩阵进行匹配，然后通过迭代的方式获取精确的外参；另一种是通过外设激光扫描仪和导航定位设备，利用其之间精确的相对位姿关系，将车载激光雷达点云数据转换到激光扫描仪坐标系，并与激光扫描仪获取的点云进行匹配，从而得到车载激光雷达与车载导航定位设备的位姿关系，即获取到外参；但是，第一种是需要参考物来检验外参的正确性，其验证可靠性不能确定；若传感器位置发生变化，传感器外参初始值需要重新测量再进行标定，实际操作过程复杂繁琐，成本高；第二种是需要借助外置激光扫描仪和定位设备进行标定，严重依赖于外置设备的精度，而且设备需要定期维护。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种多激光雷达与GNSS_INS系统标定方法，解决标定过程中难以获取较为准确的初始外参问题，提升标定精度和效率，降低标定成本，同时适用于批量标定。

本发明采用的技术方案如下：一种多激光雷达与GNSS_INS系统标定方法，包括以下步骤：

步骤1、在水平地面上，车辆保持预设的转向盘转角匀速行驶，记录激光雷达点云数据和GNSS_INS位姿数据，计算主激光雷达相对于GNSS_INS坐标系在y轴方向的初值y0；

步骤2、在坡道上，车辆保持预设车速从坡道上驶入水平地面，记录激光雷达点云数据和GNSS_INS位姿数据，计算主激光雷达相对于GNSS_INS坐标系z轴方向的初值z0，结合步骤1得到主激光雷达相对于GNSS_INS初始位姿参数；

步骤3、在坡道上，车辆保持预设车速进行八字绕行，记录激光雷达点云数据和GNSS_INS位姿数据，获取GNSS_INS在不同时刻的位姿关系，再根据步骤2的初始位姿参数计算主激光雷达在相应时刻的精确位姿关系；

步骤4、应用李群李代数和最小二乘法计算得到主激光雷达相对于GNSS_INS坐标系的精确位姿变换参数T；降低计算复杂度，提高计算精度。