무인 자율 물류 차량의 보정

자율주행차의 보정은 자율주행 및 로봇공학 기술에서 중요한 단계입니다. 간단히 말해서, 교정에는 자율주행 차량의 다양한 센서 사이는 물론 센서와 차량 차체 좌표계 사이의 기하학적, 수학적 관계를 설정하는 작업이 포함됩니다. 보정이 정확하지 않으면 차량이 "사물을 비스듬하게 보거나" "경로를 이탈"하여 내비게이션 실패 또는 충돌로 이어질 수 있습니다.

자율 주행 차량의 교정은 주로 센서 내재 교정, 센서 외부 ​​교정(관절 교정), 섀시/운동학 교정의 세 가지 범주로 나뉩니다.
1. 센서 고유 매개변수 교정
내부 기준 교정은 센서 정확도 문제를 해결하며 일반적으로 배송 또는 설치 전에 독립적으로 완료됩니다.
①카메라 고유 매개변수 교정의 목적은 카메라의 초점 거리, 주요 지점 및 왜곡 매개변수(어안 또는 일반 렌즈의 배럴 및 핀쿠션 왜곡을 제거하기 위해)를 얻는 것입니다.

일반적인 방법: Zhang Zhengyou 교정 방법(흑백 체커보드 또는 도트 교정 보드를 사용하여 다양한 각도에서 여러 장의 사진 촬영).

②IMU(관성 측정 장치) 내부 매개변수 교정의 목적은 가속도계와 자이로스코프의 제로 바이어스, 배율 인자 및 노이즈를 결정하는 것입니다.

일반적인 방법: 정적 Allen 분산 분석, 다중 위치 회전 테스트.

2. 센서 외부 ​​매개변수 교정

외부 교정은 센서 사이, 센서와 차체 사이의 위치 관계(공간 상대 회전 행렬 R 및 변환 벡터 T)를 다루며, 이는 다중 센서 융합의 기초를 형성합니다.

①카메라와 LiDAR

목표: LiDAR의 3D 포인트 클라우드를 카메라의 2D 이미지 픽셀과 정렬하여 "포인트 클라우드 색상 지정" 또는 "이미지에 깊이 추가"를 활성화합니다.

방법: 대상 교정: 장면에 교정 보드를 배치하고, 이미지에서 체커보드 모서리와 포인트 클라우드의 가장자리 평면을 동시에 추출하고, 최적화 알고리즘을 사용하여 외부 매개변수를 해결합니다.

대상 없는(온라인) 교정: 건물 선과 같은 자연 환경의 가장자리를 활용하여 이미지 그라데이션 및 포인트 클라우드 강도의 가장자리를 일치시킵니다.

② LiDAR 및 관성항법장치/차량 차체

목적: LiDAR로 측정한 데이터를 차량 중앙(보통 리어 액슬 중앙 또는 IMU 중앙)으로 변환하여 지도 작성 및 위치 지정이 드리프트되지 않도록 합니다.

방법: 자동차는 수평선이나 특정 필드 내에서 "8"자 모양의 원형 운동, 직선 주행 또는 제자리 회전을 수행합니다. IMU의 통합 궤적과 포인트 클라우드 기능을 일치시켜 상대 자세가 계산됩니다.

③ 다중 LIDAR 교정

목표: 차량에 여러 개의 라이더(예: 기본 라이더 1개와 사각지대 보상 라이더 2개)가 장착된 경우 이러한 라이더의 포인트 클라우드를 함께 연결하여 완전한 360° 뷰를 형성해야 합니다.

방법: 중복된 영역에서 공통 특징(지반 및 벽면 등)을 추출하고 ICP(Iterative Closest Points) 알고리즘을 사용하여 등록합니다.

3. 섀시 및 운동학 교정

섀시 보정은 액추에이터와 주행 거리계의 정확성 문제를 해결하여 로봇이 "실제로는 0.5미터만 움직였음에도 불구하고 1미터를 이동했다고 생각"하는 것을 방지합니다.

휠 직경 및 트랙 보정: 두 구동 휠의 실제 유효 반경 r과 양쪽 휠 사이의 실제 간격 W를 보정합니다.

주행 거리계 및 IMU/레이저 외부 참조

방법: 자동차를 특정 거리만큼 직진하거나 제자리에서 360° 회전시키고 주행 거리계에 기록된 데이터를 LiDAR/관성 항법 시스템에서 측정한 절대 변위 및 각도와 비교하고 주행 거리계의 축척 계수를 수정합니다.

4. 일반적인 오픈 소스 교정 툴체인

실제 개발에서는 일반적으로 업계에서 사용할 수 있는 성숙한 오픈 소스 도구가 많이 있으므로 처음부터 알고리즘을 작성할 필요는 없습니다.

5. 교정 실행을 위한 팁

견고한 고정: 센서 설치는 절대적으로 견고해야 합니다. 트롤리 이동 중 작은 진동으로 인해 센서가 이동하면 보정이 무효화됩니다.

내부 먼저, 외부: 센서 간 외부 매개변수의 공동 교정을 진행하기 전에 개별 센서의 내부 매개변수의 정확성을 보장해야 합니다.

환경 선택: 정적 교정의 경우 균일한 조명과 풍부한 기하학적 특징(예: 벽, 기둥)이 있는 실내 또는 밀폐된 환경을 선택하는 것이 좋습니다. 동적 보정을 위해서는 GNSS(GPS) 신호가 양호하고 동적 간섭(예: 보행자 및 지나가는 차량)이 최소인 환경이 필요합니다.