Калибровка беспилотного автономного логистического транспортного средства

Калибровка автономных транспортных средств является важным шагом в области автономного вождения и робототехники.калибровка предполагает установление геометрических и математических отношений между различными датчиками автономного транспортного средства, а также между датчиками и системой координат корпуса транспортного средства.что приводит к сбоям навигации или даже столкновениям.

Калибровка автономных транспортных средств в основном подразделяется на три категории: внутренняя калибровка датчиков, внешняя калибровка датчиков (совместная калибровка) и калибровка шасси/кинематики.
1. Калибровка внутренних параметров датчика
Внутренняя эталонная калибровка решает вопрос точности датчиков, и она обычно завершается независимо перед отгрузкой или установкой.
①Целью калибровки внутренних параметров камеры является получение фокусного расстояния, главной точки,и параметры искажения (для устранения искажений ствола и шприца рыбьего глаза или обычных линз) камеры.

Общий метод: метод калибровки Чжан Чжэню (с использованием черно-белой шахматной доски или доски точечной калибровки, снятия нескольких фотографий с разных углов).

②Целью калибровки внутренних параметров IMU (инерциальной единицы измерения) является определение нулевого уклонения, коэффициента масштаба и шума акселерометра и гироскопа.

Общие методы: статический анализ вариантности Аллена, многопозиционное испытание вращения.

2. Калибровка внешних параметров датчика

Внешняя калибровка рассматривает позиционные отношения между датчиками и между датчиками и кузовом транспортного средства (матрица пространственного относительного вращения R и вектор трансляции T),который является основой мультисенсорного синтеза.

①Камера и LiDAR

Цель: выровнять облако 3D-точек из LiDAR с пикселями 2D-изображения из камеры, позволяя "окрашивать облако точек" или "добавлять глубину изображению".

Метод: калибровка цели: поместите калибровочную доску в сцену, одновременно извлечь уголки шахматной доски из изображения и граничные плоскости из облака точек,и решить для внешних параметров с помощью алгоритма оптимизации.

Безцелевая (онлайн) калибровка: использование краев в естественной среде, таких как линии зданий, для соответствия краям градиентов изображения и интенсивности точечных облаков.

2 LiDAR и инерциальная навигационная система/кузов транспортного средства

Цель: Преобразование данных, измеренных лидаром, в центр автомобиля (обычно центр задней оси или центр ИМУ), чтобы гарантировать, что здание карты и позиционирование не дрейфуют.

Способ: автомобиль выполняет круговое движение в форме "8", движение в прямой линии или вращение на месте на горизонте или в определенном поле.Сопоставление характеристик точечного облака с интегрированной траекторией ИМУ, относительная поза рассчитывается.

3 Мультилидарная калибровка

Цель: Если транспортное средство оснащено несколькими лидерами (например, одним основным лидаром и двумя лидерами компенсации слепого пятна),точечные облака от этих лидар должны быть сшиты вместе, чтобы сформировать полный 360° вид.

Метод: извлечь общие черты (например, поверхности земли и стен) в области перекрытия и использовать алгоритм ICP (итеративные ближайшие точки) для регистрации.

3. Калибровка шасси и кинематики

Калибровка шасси решает вопросы точности приводов и километров, не позволяя роботу "думать, что он прошел один метр, когда на самом деле он переместился всего на полметра".

Калибровка диаметра колеса и рельса: калибровка фактического эффективного радиуса r двух приводящих колес и фактического расстояния W между колесами с обеих сторон.

Одометр и внешняя ссылка IMU/лазера

Способ: пусть автомобиль едет прямо на определенное расстояние или вращается на 360° на месте,сравнить данные, записанные километром, с абсолютным смещением и углом, измеренными системой LiDAR/инерциальной навигации., и исправьте коэффициент масштаба километра.

4Общие цепочки инструментов калибровки с открытым исходным кодом

В практической разработке, как правило, не нужно писать алгоритмы с нуля, так как в отрасли существует большое количество зрелых инструментов с открытым исходным кодом:

5Советы по осуществлению калибровки

Строгая фиксация: установка датчика должна быть абсолютно жесткой. Если незначительные вибрации во время движения тележки заставят датчик смещаться, калибровка станет недействительной.

Сначала внутри, потом снаружи:Необходимо обеспечить точность внутренних параметров отдельных датчиков перед совместной калибровкой внешних параметров между датчиками..

Выбор среды: для статической калибровки рекомендуется выбирать помещения в помещениях или в закрытых помещениях с равномерным освещением и богатыми геометрическими особенностями (например, стены и столбы).Для динамической калибровки, требуется среда с хорошими сигналами GNSS (GPS) и минимальными динамическими помехами (такими как пешеходы и проходящие транспортные средства).