[发明专利]激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法

说明书

本发明涉及一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法，其创新之处在于将激光雷达和陀螺仪安装在车辆上，保证车辆在运动过程中，传感器之间不会再发生相对运动；然后将车辆停入标定平台并进行限位，通过标定平台下方的四个可伸缩缸体和中心旋转缸体带动车辆在标定平台上旋转，从而被动地实现了在三维空间上6个自由度上的运动，保证了现有标定方法的正常应用。本发明能够对自动驾驶车辆上的激光雷达和陀螺仪快速、方便地进行标定，克服了现有技术中缺少了三个自由度的数据之后引起的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置以及应用该装置的标定方法，属于数据标定技术领域。

背景技术

目前自动驾驶车辆普遍配备着多种传感器用于感知、高精度建图及定位等，其中激光雷达和陀螺仪（IMU）均是常用的传感器。在当前所使用的激光实时定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）技术上，陀螺仪被广泛应用于轨迹预积分、激光里程计等模块，从而可以帮助激光雷达准确获取当前车辆的运动状态，得到精确的雷达点云，所以激光雷达和陀螺仪两者之间的空间转换关系对SLAM结果有着重要的影响。以高精度建图为例，实时定位与建图并不依赖于外部测量给出的信息确定自身的位置，而是依赖于自身传感器去确定自身位置的增量，从而确定本体在环境地图中的位置，同时根据位置和当前位置的传感器数据建立环境点云地图。

由于激光雷达和陀螺仪的特性差异较大，无法利用算法层面直接转换二者的数据格式。目前行业内通用的方法多为分别求解二者前后帧之间的运动关系，进而利用矩阵变换得出二者相对位置关系，其转换的数学表达式如下：

，

式中，和分别表示激光雷达和陀螺仪自身在第i时刻到第i+1时刻的转换关系（包含平移和旋转），表示激光雷达到陀螺仪之间的转换关系，即激光雷达到陀螺仪标定所需要求解的转换式。在三维空间中，矩阵包含六个自由度：x, y, z, roll,pitch, yaw，前三个自由度对应平移转换，即三个笛卡尔坐标轴的欧式距离，后三个自由度分别对应绕三个轴的欧拉角。所以，求解的关键就在于找到连续运动中，两种传感器相对自身的连续运动状态。

但是在当前的自动驾驶框架中，通常认为车辆行驶在近似平坦的路面上，因此汽车会被简化为二维模型，即缺少高度上的位移以及绕着x轴和y轴的旋转，从而丧失三个自由度（z, roll以及pitch）。在缺少了这三个自由度的数据之后，现有的激光雷达和陀螺仪的标定方法不再适用，申请人目前尚未发现适合于自动驾驶车辆的成熟六自由度的激光雷达和陀螺仪联合标定方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种对自动驾驶车辆上的激光雷达和陀螺仪可以快速、方便地进行标定的辅助装置以及应用该装置的标定方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之一是：一种激光雷达和陀螺仪标定辅助装置，包括用于停放自动驾驶车辆的标定平台，所述标定平台上设有用于对所述自动驾驶车辆的车轮进行限位的限位器，所述标定平台的下方设有一个中心旋转缸体以及设置在中心旋转缸体周围的四个可伸缩缸体，所述可伸缩缸体、中心旋转缸体均与标定平台可拆式固接。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之二是：一种应用上述技术方案之一所述的标定辅助装置的激光雷达和陀螺仪标定方法，包括以下步骤：

步骤一、将激光雷达和陀螺仪安装在自动驾驶车辆上后，将自动驾驶车辆驶入标定平台上，并通过限位器将自动驾驶车辆与标定装置固定在一起；