一种传感器外参标定方法、装置、车辆、设备及介质与流程

1.本技术涉及智能驾驶领域，特别涉及一种传感器外参标定方法、装置、车辆、设备及介质。


背景技术：

2.由于智能驾驶系统方案的高速发展，车载高精度传感器的单车装载量也越来越大。因此对于传感器的标定精度也变得越来越重要。而传感器的标定分内参和外参两种。本发明主要针对的是传感器的外参标定，即传感器相对于车辆坐标系的相对位置。因为卡车的运营道路以及其他相关因素导致的车辆颠簸会导致传感器的位置产生一定变化，日积月累就会导致传感器的位置变化，所以需要定期对传感器进行标定，使得传感器能够精准的感知数据。
3.现在主流厂商都使用人工测量或产线标定方式进行外参维护工作，而人工测量既费时费力，误差又比较大，产线标定不仅投入成本巨大并且位置固定，此时需要有快捷的传感器外参标定方法来提升标定效率与精度。


技术实现要素：

4.本技术主要提供一种传感器外参标定方法、装置、车辆、设备及介质，用以解决现有技术存在的传感器位置标定误差大，标定受场地和人力的限制，费时费力的问题。
5.为了实现上述目的，本技术采用的一个技术方案是：提供一种传感器外参标定方法，其包括：
6.根据预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，以及测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标，其中预设数量为不小于2的自然数，第二空间坐标的数量与预设数量相同；
7.利用传感器中的姿态仪检测到的第一姿态信息与域控制器中的姿态仪检测到的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息；
8.利用空间位置坐标和第三姿态信息生成外参文件，通过外参文件对传感器进行外参标定。
9.本技术采用的另一个技术方案是：提供一种传感器外参标定装置，其包括：
10.位置获取单元，其用于根据预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，以及测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标，其中预设数量为不小于2的自然数，第二空间坐标的数量与预设数量相同；
11.姿态获取单元，其用于利用传感器中的姿态仪检测到的第一姿态信息与域控制器中的姿态仪检测到的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息；
12.外参标定单元，其用于利用空间位置坐标和第三姿态信息生成外参文件，通过外
参文件对传感器进行外参标定。
13.本技术采用的另一个技术方案是：提供一种智能车辆，其包括方案二中的传感器外参标定装置。
14.本技术采用的另一个技术方案是：提供一种计算机设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器进行通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机指令，至少一个处理器操作计算机指令以执行方案一中的传感器外参标定方法。
15.本技术采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该计算机指令被操作以执行方案一中的传感器外参标定方法。
16.本技术的技术方案可以达到的有益效果是：本技术设计了一种传感器外参标定方法、装置、车辆、设备及介质。该方法通过无线测距测出传感器与其他设备之间的距离，根据提前获取到的安装在车辆固定位置上的其他设备的准确坐标值和传感器与其他设备之间的距离，得出传感器在车辆坐标系下的位置坐标，通过传感器中的姿态仪和域控制器中的姿态仪之间的计算得出传感器的姿态信息，通过传感器的位置坐标和姿态信息生成外参文件对传感器进行外参标定。本技术优化了传感器外参标定的时间地点限制，相较于传统模式可以更快更高效的完成标定流程，能够实时标定，省时省力，在过程中还避免了人工测量导致的误差，在传感器精度足够准确的情况下可以更精确的进行标定。
附图说明
17.图1是本技术一种传感器外参标定方法的一个具体实施方式的示意图；
18.图2是本技术一种传感器外参标定装置的一个具体实施方式的示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
20.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
21.由于智能驾驶系统方案的高速发展，车载高精度传感器的单车装载量也越来越大。因此对于传感器的标定精度也变得越来越重要。由于卡车的运营道路以及其他相关因素导致的车辆颠簸会导致传感器的位置产生一定变化，日积月累就会导致传感器的位置变化，所以需要定期对传感器进行标定，使得传感器能够精准的感知数据。
22.现在主流厂商都使用人工测量或产线标定方式进行外参维护工作，而人工测量既费时费力，误差又比较大，产线标定不仅投入成本巨大并且位置固定，此时需要有快捷的传感器外参标定方法来提升标定效率与精度。
23.本技术提供的方法可应用于高速、物流、城市交通等场景。
24.本技术的发明构思是：在车辆的固定位置上安装带无线测距模块和姿态仪的域控制器、多个无线测距设备，由于域控制器和无线测距设备的安装位置固定，所以能够准确获取域控制器和无线测距设备在车辆坐标系下的空间坐标；在车辆的合适位置上安装带无线测距模块和姿态仪的传感器，通过无线测距得到传感器与域控制器的距离，传感器与其他无线测距设备的距离，根据无线测距结果计算传感器的空间坐标值；利用传感器中的姿态仪和域控制器中的姿态仪计算传感器的姿态信息，通过空间坐标值和姿态信息修正传感器的外参参数，使得传感器能够精准的感知数据。
25.下面，以具体的实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面述及的具体的实施例可以相互结合形成新的实施例。对于在一个实施例中描述过的相同或相似的思想或过程，可能在其他某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
26.图1示出了本技术一种传感器外参标定方法的一个具体实施方式。
27.在图1所示的具体实施方式中，一种传感器外参标定方法，包括：
28.步骤s101，根据预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，以及测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标，其中预设数量为不小于2的自然数，第二空间坐标的数量与预设数量相同。
29.在该具体实施方式中，由于域控制器和无线测距设备在车辆上安装的位置固定，所以在安装的时候能够准确获取域控制器和无线测距设备的空间坐标；通过传感器中的无线测距模块分别测出其与域控制器、预设数量个无线测距设备之间的距离，根据无线测距的结果、第一空间坐标和第二空间坐标，通过系列计算得到传感器的空间位置坐标，可以直接用于修正传感器的位置。
30.需要说明的是，由于需要三个不同的方程式才能保证求解出三个未知量，已知域控制器的坐标，还需要提前获取两个无线测距设备的坐标，所以关于无线测距设备的预设数量不小于2。
31.在本技术的一个具体实施例中，预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，包括：根据域控制器和预设数量个无线测距设备在同一车辆上的安装位置的不同，准确获取在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标。获取的第一空间坐标和第二空间坐标既准确又方便，为后续传感器的标定过程提供数据基础。
32.在该具体实施例中，在车辆坐标系下，在车辆的不同固定位置上安装带无线测距模块和姿态仪的域控制器和预设数量个无线测距设备，由于域控制器和无线测距设备的位置固定，所以在安装的时候能够准确获取域控制器的第一空间坐标坐标，和无线测距设备的第二空间坐标，直接获取更加方便准确。
33.需要说明的是，车辆上的不同固定位置的确定根据车辆的实际情况进行确定，本技术不作具体限制。
34.在本技术的一个具体实施例中，测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，包括：利用传感器中的无线测距模块和域控传感器中的无线测距模
块，测量并得到在车辆坐标系下传感器和域控制器之间的第一距离；利用传感器中的无线测距模块和预设数量个无线测距设备，测量并得到在车辆坐标系下传感器分别与预设数量个无线测距设备之间的第二距离，其中第二距离的数量与预设数量相等。两个用于无线测距的硬件同时工作可以测得二者之间的距离，即第一距离、第二距离，为后续传感器的标定过程提供坚实数据基础。
35.在该具体实施例中，通过传感器中的无线测距模块与域控制器中的无线测距模块运行得到二者之间的距离，同时通过传感器中的无线测距模块与预设数量个无线测距设备运行得到传感器与无线测距设备之间的距离，为后续计算提供坚实的数据基础。
36.在本技术的一个具体实施例中，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标，包括：根据第一空间坐标、第二空间坐标、第一距离和第二距离建立方程式，通过求解方程式得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标。对建立的方程式进行整理求解，可以求出传感器的空间位置坐标，可直接用于传感器位置的修订。
37.在该具体实施例中，第二空间坐标的数量与第二距离的数量相等，建立出的方程式的数量与第一空间坐标的数量和第二空间坐标的数量之和相等，对于传感器的坐标有三个未知量，所以至少需要三个不同的方程式，才能求解出这三个未知量，为后续传感器位置标定奠定基础。
38.在本技术的一个具体实例中，在智能驾驶车辆处于运动或静止时，需要做传感器外参标定，此时需要获得传感器安装位置在车辆坐标系下的空间坐标值和姿态信息。安装两个无线测距设备、带无线测距模块和姿态仪的域控制器，以及带无线测距模块和姿态仪的传感器，可以非常快速高效准确的获得用于外参标定的关键参数，生成外参文件提升感知精度，提升智能驾驶系统的稳定性。假设传感器的原点位置为a点，在车辆坐标系下的未知坐标为[xa，ya，za]，假设域控制器的原点位置为b点，在车辆坐标系下获取准确的第一空间坐标为[xb，yb，zb]，假设固定在车辆左前方的无线测距设备的原点位置为clf点，在车辆坐标系下获取准确的第二空间坐标为[x
clf
，y
clf
，z
clf
]，假设固定在车辆右前方的无线测距设备的原点位置为crf点，在车辆坐标系下获取准确的第二空间坐标为[x
crf
，y
crf
，z
crf
]，由于b点、clf点和crf点的位置相对固定，所以[xb，yb，zb]、[x
clf
，y
clf
，z
clf
]、[x
crf
，y
crf
，z
crf
]为常量，根据传感器中的无线测距模块和域控制器中的无线测距模块测出a点和b点之间的距离为d1，根据传感器中的无线测距模块和两个无线测距设备测出a点和clf点、a点和crf点之间的距离d2和d3，则可列出如下方程组：
[0039]
(x
a-xb)2+(y
a-yb)2+(z
a-zb)2＝d
12
[0040]
(x
a-x
clf
)2+(y
a-y
clf
)2+(z
a-z
clf
)2＝d
22
[0041]
(x
a-x
crf
)2+(y
a-y
crf
)2+(z
a-z
crf
)2＝d
32
[0042]
通过3个方程式，3个未知量可以转换成矩阵后或者直接求解出a点的唯一坐标值，即传感器在车辆坐标系下的坐标值。
[0043]
在图1所示的具体实施方式中，一种传感器外参标定方法，还包括：
[0044]
步骤s102，利用传感器中的姿态仪检测到的第一姿态信息与域控制器中的姿态仪检测到的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息。
[0045]
在该具体实施方式中，由于需要将传感器的姿态修正，所以根据域控制器固定的姿态信息，得到传感器在车辆坐标系下的修订的姿态信息，为后续步骤奠定基础。
[0046]
在本技术的一个具体实施例中，利用传感器中的姿态仪检测到的第一姿态信息与域控制器中的姿态仪检测到的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息，包括：将传感器的第一姿态信息减去域控传感器的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息。通过简单运算得到的姿态信息可直接用于外参标定，对传感器位置的修正更加精准。
[0047]
在该具体实施例中，由于域控制器在车辆上的安装位置固定，其姿态也固定，传感器的姿态信息可以通过传感器上的姿态仪得出的hpr值减去域控制器的hpr值，得到在车辆坐标系下的hpr值，即得到传感器的姿态信息，能够直接用于传感器姿态角的标定，其中hpr指的是目标分别绕x，y，z轴旋转的角度，即姿态角(heading，pitch，roll)。
[0048]
在图1所示的具体实施方式中，一种传感器外参标定方法，还包括：
[0049]
步骤s103，利用空间位置坐标和第三姿态信息生成外参文件，通过外参文件对传感器进行外参标定。
[0050]
在该具体实施方式中，空间位置坐标和第三姿态信息的生成过程的原理可以做成对应的标定脚本，当需要标定时执行标定脚本即可得出传感器在车辆坐标系下的位置和姿态信息，能够快速完成传感器外参标定。
[0051]
在本技术的一个具体实施例中，利用空间位置坐标和第三姿态信息生成外参文件，包括：利用脚本语言将空间位置坐标和第三姿态信息的生成过程及结果进行编写，生成外参文件。通过外参文件可以随时随地并且快速对传感器进行标定。
[0052]
在该具体实施例中，通过将空间位置坐标和第三姿态信息的生成过程及结果编写成脚本语言，生成外参文件，能够使得传感器提升感知精度。
[0053]
本技术主要是通过传感器内置的无线测距模块和姿态仪，与基准点间的测距以及姿态测量快速计算传感器在车辆坐标系下的坐标值和姿态信息，快速完成传感器外参标定。在车辆的固定位置上安装带无线测距模块和姿态仪的域控制器、多个无线测距设备，由于域控制器和无线测距设备的安装位置固定，所以能够准确获取域控制器和无线测距设备在车辆坐标系下的空间坐标；在车辆的合适位置上安装带无线测距模块和姿态仪的传感器，通过无线测距得到传感器与域控制器的距离，传感器与其他无线测距设备的距离，根据无线测距结果计算传感器的空间坐标值；利用传感器中的姿态仪和域控制器中的姿态仪计算传感器的姿态信息，通过空间坐标值和姿态信息修正传感器的外参参数，使得传感器能够精准的感知数据。本方案优化了传感器外参标定的时间地点限制，由于现阶段外参标定主要以人工测量为主，将车辆置于平整的标定场地后，通过测量传感器相距靶标点的位置来计算传感器在车辆坐标系下的位置参数，生成外参。所以本方案相较于传统模式可以更快更高效的完成标定流程，可以达到实时标定的效果。由于现有方案标定场地不受限制，可以实时进行参数标定，省时省力，在标定的过程中避免了人工测量导致的误差存在，在传感器精度足够准确的情况下可以更精确的进行标定。
[0054]
图2示出了本技术一种传感器外参标定装置的一个具体具体实施方式。
[0055]
在图2所示的具体实施方式中，一种传感器外参标定装置主要包括：
[0056]
位置获取单元201，其用于根据预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，以及测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐
标，其中预设数量为不小于2的自然数，第二空间坐标的数量与预设数量相同；
[0057]
姿态获取单元202，其用于利用传感器中的姿态仪检测到的第一姿态信息与域控制器中的姿态仪检测到的第二姿态信息，得到在车辆坐标系下传感器的第三姿态信息；
[0058]
外参标定单元203，其用于利用空间位置坐标和第三姿态信息生成外参文件，通过外参文件对传感器进行外参标定。
[0059]
在该具体实施方式中，位置获取单元201，在车辆的固定位置上安装带无线测距模块和姿态仪的域控制器、多个无线测距设备，由于域控制器和无线测距设备的安装位置固定，所以能够准确获取域控制器和无线测距设备在车辆坐标系下的空间坐标；在车辆的合适位置上安装带无线测距模块和姿态仪的传感器，通过无线测距得到传感器与域控制器的距离，传感器与其他无线测距设备的距离，根据无线测距结果计算传感器的空间坐标值；姿态获取单元202，利用传感器中的姿态仪和域控制器中的姿态仪计算传感器的姿态信息，通过空间坐标值和姿态信息修正传感器的外参参数，使得传感器能够精准的感知数据；外参标定单元203，通过生成外参文件，可以摆脱时间地点的限制，使得传感器的外参可以随时随地、更加高效快速地进行标定。
[0060]
在本技术的一个具体实施例中，预先获取的在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标，包括：根据域控制器和预设数量个无线测距设备在同一车辆上的安装位置的不同，准确获取在车辆坐标系下域控制器的第一空间坐标和预设数量个无线测距设备的第二空间坐标。获取的第一空间坐标和第二空间坐标既准确又方便，为后续传感器的标定过程提供数据基础。
[0061]
在该具体实施例中，在车辆坐标系下，在车辆的不同固定位置上安装带无线测距模块和姿态仪的域控制器和预设数量个无线测距设备，由于域控制器和无线测距设备的位置固定，所以在安装的时候能够准确获取域控制器的第一空间坐标坐标，和无线测距设备的第二空间坐标，直接获取更加方便准确。
[0062]
需要说明的是，车辆上的不同固定位置的确定根据车辆的实际情况进行确定，本技术不作具体限制。
[0063]
在本技术的一个具体实施例中，测量出传感器分别与域控制器和预设数量个无线测距设备之间的距离，包括：利用传感器中的无线测距模块和域控传感器中的无线测距模块，测量并得到在车辆坐标系下传感器和域控制器之间的第一距离；利用传感器中的无线测距模块和预设数量个无线测距设备，测量并得到在车辆坐标系下传感器分别与预设数量个无线测距设备之间的第二距离，其中第二距离的数量与预设数量相等。两个用于无线测距的硬件同时工作可以测得二者之间的距离，即第一距离、第二距离，为后续传感器的标定过程提供坚实数据基础。
[0064]
在该具体实施例中，通过传感器中的无线测距模块与域控制器中的无线测距模块运行得到二者之间的距离，同时通过传感器中的无线测距模块与预设数量个无线测距设备运行得到传感器与无线测距设备之间的距离，为后续计算提供坚实的数据基础。
[0065]
在本技术的一个具体实施例中，通过计算得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标，包括：根据第一空间坐标、第二空间坐标、第一距离和第二距离建立方程式，通过求解方程式得到在车辆坐标系下传感器的空间位置坐标。对建立的方程式进行整理求解，可以求出传感器的空间位置坐标，可直接用于传感器位置的修订。
[0066]
在该具体实施例中，第二空间坐标的数量与第二距离的数量相等，建立出的方程式的数量与第一空间坐标的数量和第二空间坐标的数量之和相等，对于传感器的坐标有三个未知量，所以至少需要三个不同的方程式，才能求解出这三个未知量，为后续传感器位置标定奠定基础。
[0067]
本技术提供的传感器外参标定装置，可用于执行上述任一实施例描述的传感器外参标定方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0068]
在本技术的一个具体实施例中，本技术一种传感器外参标定装置中各功能模块可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。
[0069]
软件模块可驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、cd-rom或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。
[0070]
处理器可以是中央处理单元(英文：central processing unit，简称：cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(英文：application specific integrated circuit，简称：asic)、现场可编程门阵列(英文：field programmable gate array，简称：fpga)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。
[0071]
在本技术的另一个具体实施方式中，一种智能车辆，其中，智能车辆包括任一实施例中的传感器外参标定装置。可选的，该智能车辆包括处理器和存储器，处理器和存储器耦合，该智能车辆用于实现本技术说明书附图1所示的任一实施例中的传感器外参标定方法。
[0072]
在本技术的另一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，计算机指令被操作以执行上述实施例中描述的传感器外参标定方法。
[0073]
在本技术的另一个具体实施方式中，一种计算机设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器进行通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机指令，至少一个处理器操作计算机指令以执行上述实施例中描述的传感器外参标定方法。
[0074]
在本技术的另一个具体实施方式中，一种处理芯片，处理芯片包括存储器和处理器，其中处理器中设置有位置获取单元、姿态获取单元和外参标定单元，用于只想上述说明书中描述的传感器外参标定方法，具体的处理过程详见上述说明书中的记载，在此不再赘述。其中存储器用于对各个单元的处理的中间数据或最终结果进行存储，同时对处理后的数据进行导出等。
[0075]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的
相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0076]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0077]
以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。