激光雷达误差标定方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及误差标定技术领域，尤其涉及一种激光雷达误差标定方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.每台激光雷达由于加工制造、使用芯片等方面存在差异，对信号接收时间存在影响，而激光雷达是对时间比较敏感的设备，因此，对激光雷达的误差标定是出厂前必不可少的工序。
3.激光雷达的误差包括静态误差和动态误差，其中，静态误差主要是硬件、pcb的差异性导致的误差，一旦硬件确定后，静态误差也能够确定；而动态误差则往往与环境因素有关，如温度、湿度等造成激光衰减的环境因素相关。因此，动态误差是需要在激光雷达出厂前完成标定，以便于在设备工作时能够对测量结果进行补偿。而相关技术中对激光雷达的误差进行标定的过程中，对于动态误差的标定，存在检测误差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种激光雷达误差标定方法、装置、设备及存储介质，实现对激光雷达的动态误差的标定，使得激光雷达能够对测量结果进行修正补偿，从而能够有效地减少检测误差。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种激光雷达误差标定方法，应用于终端设备，终端设备用于接收激光雷达的数据，并控制步进电机调节传动丝杆上的渐变滤光片以控制激光雷达接收到的激光脉宽强度值；激光雷达误差标定方法包括：
6.向步进电机发送控制信号，以控制步进电机移动渐变滤光片，并获取当前检测到的激光脉宽强度值以及对应的实测距离；
7.根据实测距离和预设的检测距离，确定对应的距离差值，并记录距离差值与激光脉宽强度值作为检测信息；
8.当激光脉宽强度值达到预设的下限值或步进次数达到预设次数，则停止向步进电机发送控制信号；
9.根据所记录的检测信息，生成校准数据并加载至激光雷达，校准数据用于对激光雷达检测到的数据进行误差修正。
10.第二方面，本技术实施例还提供了一种激光雷达误差标定装置，该装置包括：
11.实测数据获取模块，配置为向步进电机发送控制信号，以控制步进电机移动渐变滤光片，并获取当前检测到的激光脉宽强度值以及对应的实测距离；
12.检测信息记录模块，配置为根据实测距离和预设的检测距离，确定对应的距离差值，并记录距离差值与激光脉宽强度值作为检测信息；
13.启动控制模块，配置为当激光脉宽强度值达到预设的下限值或步进次数达到预设次数，则停止向步进电机发送控制信号；
14.误差修正模块，配置为根据所记录的检测信息，生成校准数据并加载至激光雷达，校准数据用于对激光雷达检测到的数据进行误差修正。
15.第三方面，本技术实施例还提供了一种激光雷达误差标定设备，包括：
16.一个或多个处理器；
17.存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上述第一方面所述的激光雷达误差标定方法。
18.第四方面，本技术实施例还提供了一种存储计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行如上述第一方面所述的激光雷达误差标定方法。
19.本技术通过终端设备控制步进电机，以获取激光雷达在不同透光率下的多组检测信息，并对其进行数据处理，从而得到用于修正激光雷达测量结果的误差的校准数据，并加载至激光雷达中，以便于激光雷达在工作时能够准确且有效地对动态误差进行修正补偿，因此，本方案不仅能够对出厂前的激光雷达的动态误差进行标定，以便于在激光雷达工作中对测量结果实时补偿外，而且还可以实现对动态误差的自动标定，提升了标定效率。
附图说明
20.图1为本技术实施例提供的激光雷达误差标定方法的流程图；
21.图2为本技术实施例提供的生成校验数据的流程图；
22.图3为本技术实施例提供的拟合后曲线示意图；
23.图4为本技术实施例提供另一种激光雷达误差标定方法的流程图；
24.图5为本技术实施例提供的获取修正距离的流程图；
25.图6为本技术实施例提供的一种激光雷达误差标定装置的示意图；
26.图7为本技术实施例提供的一种激光雷达误差标定设备的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的实施例用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
28.需要注意的是，由于篇幅所限，本技术说明书没有穷举所有可选的实施方式，本领域技术人员在阅读本技术说明书后，应该能够想到，只要技术特征不相互矛盾，那么技术特征的任意组合均可以构成可选的实施方式。
29.本技术的激光雷达误差标定方法可以应用于激光雷达误差标定系统中的终端设备中，该终端设备为能够实现数据计算处理功能的设备，如计算机、服务器等。激光雷达误差标定系统中除了终端设备外，还包括激光雷达、目标板、传动丝杆、步进电机以及位于传动丝杆上的渐变滤光片，其中，激光雷达向相距预设的检测距离的目标板发射的激光穿过渐变滤光片抵达目标板，并在目标板上再反射至激光雷达，从而实现激光的发送与接收，终端设备用于接收激光雷达传输的数据，并且能够控制步进电机，以移动渐变滤光片，实现对激光雷达接收到的激光脉宽强度值的控制。
30.图1为本技术实施例提供的激光雷达误差标定方法的流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：
31.步骤s110、向步进电机发送控制信号，以控制步进电机移动渐变滤光片，并获取当前检测到的激光脉宽强度值以及对应的实测距离。
32.在误差标定的过程中，终端设备通过向步进电机发送控制信号，从而控制步进电机移动渐变滤光片，可以想到的是，渐变滤光片上不同的透光区域所对应的透过率不同，即渐变滤光片上的各透光区域仅允许入射至其表面的一定比例的激光通过，从而改变入射至目标板上的激光的强度，以达到模拟造成激光衰减的环境因素的效果，而且渐变滤光片与激光雷达的辐射方向垂直。
33.步进电机在接收到控制信号后可以控制传动丝杆上的渐变滤光片在垂直于激光的方向上移动，如当各透光区域沿着水平方向排列，则使渐变滤光片沿着水平方向移动；同样的，当各透光区域沿着竖直方向排列，则使渐变滤光片沿着竖直方向移动，以使得激光雷达接收到多组数据，即终端设备获取激光雷达发送的当前检测到的数据，如激光脉宽强度值和对应的实测距离。
34.此外，在每次步进中，激光雷达还可以获取多组激光脉宽强度值，因此，终端设备选取对应于多组激光脉宽强度值的均值作为检测信息中的激光脉宽强度值。
35.步骤s120、根据实测距离和预设的检测距离，确定对应的距离差值，并记录距离差值与激光脉宽强度值作为检测信息。
36.终端设备将检测距离和检测到的实测距离进行计算，从而确定距离差值。因此，在终端设备中存储的检测信息包括距离差值和激光脉宽强度值，应当想到的是，距离差值和激光脉宽强度值是一一对应的，终端设备在记录距离差值时，还可以对应地将激光脉宽强度值与距离差值关联存储。
37.步骤s130、当激光脉宽强度值达到预设的下限值或步进次数达到预设次数，停止向步进电机发送控制信号。
38.可以想到的是，终端设备对接收到的激光脉宽强度值还进行判断，即判断当前检测到的激光脉宽强度值是否为预设的下限值，若激光脉宽强度值已经是该下限值，终端设备则停止控制步进电机，从而停止向步进电机发送控制信号，即完成检测信息的获取。
39.同样的，终端设备还记录步进电机调节传动丝杆使得渐变滤光片移动的次数，即步进次数，终端设备可以以向步进电机发送的控制信号的次数作为步进次数。终端设备中也记录有步进次数的上限值(即预设次数)，当步进次数达到预设次数时，终端设备则停止控制步进电机，从而停止向步进电机发送控制信号，即完成检测信息的获取。
40.步骤s140、根据所记录的检测信息，生成校准数据并加载至激光雷达，校准数据用于对激光雷达检测到的数据进行误差修正。
41.所记录的检测信息是用于生成校验数据的。终端设备向步进电机发送控制信息，以驱动步进电机，从而使得渐变滤光片以预设步进移动，而且每次移动后，终端设备均记录一次检测信息。因此，终端设备中存储有渐变滤光片每次移动后记录的多个检测信息。
42.终端设备对检测信息进行处理，如按照拟合算法对检测信息进行曲线拟合，从而获取校验数据，校准数据可以以表格的形式加载至激光雷达中，激光雷达可以根据校准数据对其检测到的数据即测量结果进行误差修正。
43.在一实施例中，如图2所示，图2为本技术实施例提供的生成校验数据的流程图，本技术的激光雷达误差标定方法还包括如下步骤：
44.步骤s210、根据预设的拟合算法，对检测信息进行曲线拟合，获取对应于激光脉宽强度值与距离差值的曲线方程。
45.步骤s220、根据曲线方程，确定记录有对应于各激光脉宽档位的补偿数据的修正表，并以修正表作为校准数据。
46.可以理解的是，对于关联的激光脉宽强度值和距离差值，在以激光脉宽强度值为横坐标，距离差值为纵坐标的坐标系内，检测信息对应于坐标系内的一个坐标点，因此，终端设备可以通过拟合算法对所记录的各检测信息进行曲线拟合，从而获取曲线方程，而且该曲线方程可用于表示检测信息中的激光脉宽强度值与距离差值的关系。
47.此外，终端设备还生成修正表并以修正表作为校准数据，并且将修正表加载至激光雷达中，以便于对测量结果进行修正。在修正表中记录有多组补偿数据，且每一组补偿数据对应于一个激光脉宽档位，应当想到的是，激光脉宽档位为激光脉宽强度值在修正表中对应的档位，即检测到的激光脉宽强度值对应于一个激光脉宽档位，需要说明的是，各激光脉宽档位的数值范围可以通过预先设置，以确定档位中所对应的激光脉宽强度值。
48.因此，通过对获取到的检测信息进行拟合，终端设备能够获取对应的曲线方程，从而得到修正表以加载至激光雷达中，以便于激光雷达对测量结果进行误差修正。
49.由上述方案可知，本方案通过在激光雷达误差标定系统中以终端设备控制步进电机，以达到移动渐变滤光片从而衰减激光的效果，进而获取并记录在不同透光率下的多组检测信息；终端设备依据检测信息得到用于协助激光雷达进行误差修正的校准数据。因此，本方案不仅能够对出厂前的激光雷达的动态误差进行标定，以便于在激光雷达工作中对测量结果实时补偿，而且还可以实现对动态误差的自动标定，提升了标定效率。
50.图3为本技术实施例提供的拟合后曲线示意图，图中示出了经过三次样条曲线插值和高斯三阶曲线拟合得到拟合后的曲线，其中，图中各圈表示一个检测信息，横坐标表示脉宽，单位为mm，脉宽关联于激光脉宽强度值，可基于激光脉宽强度值和光速换算得到相应的脉宽，纵坐标为距离差值，单位为mm。
51.对于曲线拟合，可以采用三次样条插值法和高斯三阶曲线拟合法这两种拟合算法实现。检测信息是基于激光脉宽强度划分为高信号强度数据和低信号强度数据，即对于小于预设的分界值的激光脉宽强度值，其所对应的检测信息为低信号强度数据；对于大于或等于预设的分界值的激光脉宽强度值，其所对应的检测信息为高信号强度数据。其中分界值可以预设置，也可以根据检测到的激光脉宽强度值选取相应的中间值。
52.因此，以三次样条插值法对高信号强度数据进行曲线拟合，而对低信号强度数据则进行高斯三阶曲线拟合，从而获取检测信息对应的曲线方程。可以理解的是，三次样条插值是通过一系列型值点的一条光滑曲线，通过求解三弯矩方程组得出曲线函数组；而高斯三阶曲线拟合则是基于高斯函数进行的曲线拟合，并获取对应曲线函数。
53.需要说明的是，在终端设备还可以中安装用于进行曲线拟合的软件，如matlab，以matlab中自带的拟合函数对检测信息进行曲线拟合。
54.图4为本技术实施例提供另一种激光雷达误差标定方法的流程图，用于对校准数据进行校验，如图所示，激光雷达误差标定方法还包括如下步骤：
55.步骤s410、向步进电机发送控制信号，以获取校验数据。
56.步骤s420、根据校准数据，对校验数据中的实测距离进行修正，以获取修正距离。
57.步骤s430、若修正距离与检测距离相异，则确定校准数据错误，重新记录检测信息，并更新校准数据。
58.可以理解的是，通过再次控制步进电机，从而获取用于检验的校验数据，应当想到的是，同样的，校验数据作为激光雷达检测到的数据，其包括了实测距离和激光脉宽强度值。
59.终端设备将根据所获得的校准数据，对校验数据中的实测距离进行修正，示例性的，校准数据中对应于激光脉宽强度值存在一激光脉宽档位，且该激光脉宽档位对应于补偿数据，该补偿数据可用于对实测距离进行修正，从而获得修正距离。
60.对修正后得到的修正距离，终端设备通过判断修正距离与检测距离是否异同，若两者相等，则表示校准数据正确；若修正距离与检测距离不相等，则校准数据错误，因此，终端设备重新进行误差标定，即重新记录检测信息，可以想到的是，终端设备将控制步进电机调节渐变滤光片回到初始位置，从而重新获取新的校准数据，以实现校准数据的更新。
61.需要说明的是，在一些实施例中，在判断修正距离与检测距离是否异同的过程中，终端设备还可以对检测距离设置可允许误差范围，因此，当修正距离落入该可允许误差范围时，终端设备确定修正距离和检测距离相同，即校准数据正确。
62.由此可见，本技术的方案还提供对标定后的校准数据的校验，以便于提升加载至激光雷达的校准数据的有效性，并有助于减少激光雷达因动态误差而导致测量结果错误的情况发生。
63.图5为本技术实施例提供的获取修正距离的流程图，如图所示，激光雷达误差标定方法还包括如下步骤：
64.步骤s510、对校验数据中的激光脉宽强度值进行档位换算，以确定当前的激光脉宽档位。
65.步骤s520、根据激光脉宽档位，从校准数据中确定对应的补偿数据。
66.步骤s530、基于补偿数据，以补偿数据关联的距离差值对校验数据中的实测距离进行修正。
67.可以理解的是，校准数据以表格的形式存储，如以修正表作为校准数据，其中记录有多组补偿数据，且一组补偿数据对应一个激光脉宽档位。因此，对于修正距离，终端设备对获取的校验数据中的激光脉宽强度值进行档位换算。
68.在进行档位换算的过程中，修正表内的激光脉宽档位是基于校验数据中的激光脉宽强度值与预设的档位宽度确定的，如对激光脉宽强度值除以档位的数据范围所对应的宽度值，并对计算结果取整，从而确定对应的激光脉宽档位。
69.在确定了相应的激光脉宽档位后，终端设备在表中进行查找，选取对应于该激光脉宽档位的补偿数据，应当想到的是，补偿数据用于对检测到的距离进行补偿，在表中记录在当前档位下的距离差值，终端设备可以以对应的距离差值修正实测距离。
70.因此，在对校准数据进行校验的过程中，本方案可以通过计算相应的档位从而在表中查找该档位对应的补偿数据对实测距离进行修正，以获取对修正距离，以便于对校准数据的准确性进行校验，有助于提升加载至激光雷达的校准数据的有效性。
71.需要说明的是，在校准数据正确的情况下，对于测量结果的实时补偿，也可以基于上述的步骤流程对测量结果补偿。
72.在对激光雷达进行标定的过程中，在激光雷达误差标定系统中，激光雷达与目标板相距预设的检测距离，终端设备控制步进电机归零，从而带动渐变滤光片处于衰减最小的位置，此时，激光雷达对准渐变滤光片并朝向目标板。
73.终端设备控制步进电机以预设步进驱动步进电机，以使得渐变滤光片移动至一个测试点，且在抵达测试点后均暂停，从而读取多组数据，终端设备以多组数据的均值作为检测信息。在获取该检测信息后，终端设备再次控制步进电机，直至达到预设的步进次数或者激光脉宽强度值达到预设的下限值。
74.在获取到所有测试点的检测信息后，计算拟合曲线，如根据预设的拟合算法对检测信息进行曲线拟合，以获取对应的曲线方程，并生成相应的修正表，从而将其作为校准数据加载至激光雷达中。
75.当然，对于校准数据还可以进行校验，终端设备重新调节步进电机，以获取一组校验数据，并且对校验数据进行补偿，如根据修正表进行补偿，获取修正数据，以便于对比补偿后得到的修正数据与检测距离是否相同或者在允许的误差范围内。在两者不同或者不在允许的误差范围内时，重新测量并更新校准数据；而在两者相同或者在允许的误差范围内时，表示校准数据准确有效。
76.图6为本技术实施例提供的一种激光雷达误差标定装置的示意图，该装置用于执行上述实施例提供的激光雷达误差标定方法，并具备执行方法相应的功能模块和有益效果，如图所示，该装置具体包括：实测数据获取模块601、检测信息记录模块602、启动控制模块603和误差修正模块604。
77.其中，实测数据获取模块601配置为向步进电机发送控制信号，以控制步进电机移动渐变滤光片，并获取当前检测到的激光脉宽强度值以及对应的实测距离。
78.检测信息记录模块602配置为根据实测距离和预设的检测距离，确定对应的距离差值，并记录距离差值与激光脉宽强度值作为检测信息。
79.启动控制模块603配置为当激光脉宽强度值达到预设的下限值或步进次数达到预设次数，停止向步进电机发送控制信号。
80.误差修正模块604配置为根据所记录的检测信息，生成校准数据并加载至激光雷达，校准数据用于对激光雷达检测到的数据进行误差修正。
81.在上述实施例的基础上，误差修正模块604还配置为：
82.根据预设的拟合算法，对检测信息进行曲线拟合，获取对应于激光脉宽强度与距离差值的曲线方程；
83.根据曲线方程，确定记录有对应于各激光脉宽档位的补偿数据的修正表，并以修正表作为校准数据。
84.在上述实施例的基础上，检测信息基于对应的激光脉宽强度分为高信号强度数据和低信号强度数据；误差修正模块604还配置为：
85.对高信号强度数据以三次样条插值法进行曲线拟合，并对低信号强度数据进行高斯三阶曲线拟合，以获取对应的曲线方程。
86.在上述实施例的基础上，激光雷达误差标定装置还包括数据校验模块，数据校验模块配置为：
87.向步进电机发送控制信号，以获取校验数据；
88.根据校准数据，对校验数据中的实测距离进行修正，以获取修正距离；
89.若修正距离与检测距离相异，则确定校准数据错误，重新记录检测信息，并更新校准数据。
90.在上述实施例的基础上，校准数据以表格的形式记录有多组补偿数据，且一组补偿数据对应一个激光脉宽档位；数据校验模块还配置为：
91.对校验数据中的激光脉宽强度值进行档位换算，以确定当前的激光脉宽档位；
92.根据激光脉宽档位，从校准数据中确定对应的补偿数据；
93.基于补偿数据，以补偿数据关联的距离差值对校验数据中的实测距离进行修正。
94.在上述实施例的基础上，在档位换算的过程中，激光脉宽档位基于校验数据中的激光脉宽强度值与预设的档位宽度确定。
95.在上述实施例的基础上，选取每次步进中检测到的多组激光脉宽强度值的均值为检测信息中激光脉宽强度值。
96.值得注意的是，上述激光雷达误差标定装置的实施例中，所包括的各个功能模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
97.图7为本技术实施例提供的一种激光雷达误差标定设备的结构示意图，该设备用于执行上述实施例提供的激光雷达误差标定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图所示，该设备包括处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704。设备中处理器701的数量可以是一个或多个，图中以一个处理器701为例；设备中的处理器701、存储器702、输入装置703和输出装置704可以通过总线或其他方式连接，图中以通过总线连接为例。存储器702作为一种计算机可读的存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的激光雷达误差标定方法对应的程序指令/模块。处理器701通过运行存储在存储器702中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的激光雷达误差标定方法。输入装置703可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置704可用于发送输出的数字或字符信息以及产生与设备的功能控制有关的键信号输出，如控制信号、校准数据等。
98.本技术实施例还提供一种存储计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由处理器执行时用于执行上述实施例描述的激光雷达误差标定方法，具体地该方法包括：
99.向步进电机发送控制信号，以控制步进电机移动渐变滤光片，并获取当前检测到的激光脉宽强度值以及对应的实测距离；
100.根据实测距离和预设的检测距离，确定对应的距离差值，并记录距离差值与激光脉宽强度值作为检测信息；
101.当激光脉宽强度值达到预设的下限值或步进次数达到预设次数，则停止向步进电机发送控制信号；
102.根据所记录的检测信息，生成校准数据并加载至激光雷达，校准数据用于对激光雷达检测到的数据进行误差修正。
103.存储计算机可执行指令的存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒
体，并可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可执行指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
104.还需要说明的是，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、商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、商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“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
105.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本技术的范围由所附的权利要求范围决定。