İnsansız otonom lojistik aracının kalibrasyonu

Otonom araçların kalibrasyonu otonom sürüş ve robotik teknolojisinde çok önemli bir adımdır.Kalibrasyon, özerk aracın çeşitli sensörleri arasında geometrik ve matematiksel ilişkiler kurmayı içerir.Eğer kalibrasyon doğru değilse, araç "şeyleri çarpık görebilir" veya "yolundan sapıp gidebilir".navigasyon arızalarına veya hatta çarpışmalara yol açan.

Otonom araçların kalibrasyonu öncelikle üç kategoriye ayrılır: sensör iç kalibrasyon, sensör dış kalibrasyon (bütün kalibrasyon) ve şasi/kinematik kalibrasyon.
1. Sensör içsel parametreler kalibrasyonu
İç referans kalibrasyonu sensör doğruluğu sorununu ele alır ve genellikle nakliye veya kurulumdan önce bağımsız olarak tamamlanır.
①Kamera içsel parametre kalibrasyonunun amacı odak uzaklığını, ana noktayı,ve kamera bozulma parametreleri (balık gözü veya normal lenslerin namlu ve iğne yastığı bozulmalarını ortadan kaldırmak için).

Yaygın yöntem: Zhang Zhengyou kalibrasyon yöntemi (siyah beyaz satranç tahtası veya nokta kalibrasyon tahtası kullanılarak, farklı açılardan birden fazla fotoğraf çekilir).

②IMU'nun (İnersiyel Ölçüm Birimi) iç parametreler kalibrasyonunun amacı, hızlandırıcı ve jiroskopun sıfır yanlışı, ölçek faktörü ve gürültüsünü belirlemektir.

Genel yöntemler: statik Allen varyans analizi, çok pozisyonlu dönüş testi.

2. Sensör dış parametreler kalibrasyonu

Dış kalibrasyon, sensörler arasındaki ve sensörler ile araç gövdesi arasındaki pozisyonel ilişkileri ele alır (uzaysal göreceli rotasyon matrisi R ve dönüşüm vektörü T),Çoklu sensörlü füzyonun temelini oluşturur..

①Kamera ve LiDAR

Amaç: LiDAR'dan gelen 3 boyutlu nokta bulutunu kameradan gelen 2 boyutlu görüntü pikselleriyle hizalamak, "nokta bulutunu renklendirmeyi" veya "resme derinlik eklemeyi" mümkün kılmak.

Yöntem: Hedef kalibrasyonu: Sahneye bir kalibrasyon tahtası yerleştirin, aynı anda görüntüden satranç tahtası köşelerini ve nokta bulutundan kenar düzlemlerini çıkarın.ve bir optimizasyon algoritması kullanarak dışsal parametreler için çözmek.

Hedefsiz ( çevrimiçi) kalibrasyon: Görüntü eğimi ve nokta bulut yoğunluklarının kenarlarına uymak için bina hatları gibi doğal ortamdaki kenarları kullanmak.

2 LiDAR ve inersiyel navigasyon sistemi/araç gövdesi

Amaç: Harita yapısının ve konumlandırmanın sürüklenmemesini sağlamak için lidar tarafından ölçülen verileri aracın merkezine (genellikle arka aksın merkezi veya IMU merkezi) dönüştürmek.

Yöntem: Otomobil "8" şeklinde dairesel bir hareket, düz çizgide sürüş veya ufukta veya belirli bir alan içinde yerinde dönme yapar.Nokta bulut özelliklerini IMU'nun entegre yörüngesiyle eşleştirerek, göreceli duruş hesaplanır.

3 Çoklu LIDAR kalibrasyonu

Hedef: Bir araç birden fazla LIDAR ile donatıldığında (örneğin bir birincil LIDAR ve iki kör nokta telafi LIDAR),Bu lidarların nokta bulutları tam bir 360° görünüm oluşturmak için bir araya dikilir.

Yöntem: Çarpışma alanındaki ortak özellikleri (yer ve duvar yüzeyleri gibi) çıkarmak ve kayıt için ICP (İteratif En Yakın Noktalar) algoritmasını kullanmak.

3Şasi ve kinematik kalibrasyonu

Şasi kalibrasyonu, robotun "gerçekte sadece yarım metre hareket ettiğinde bir metre yol kat ettiğini düşünmesini" önlemek için aktüatörlerin ve kilometre sayıcılarının doğruluk sorunlarını ele alır.

Tekerlek çapının ve rayın kalibrasyonu: İki tahrik tekerleğinin gerçek etkili yarıçapı r ve her iki taraftaki tekerlekler arasındaki gerçek aralık W kalibrelenir.

Yol ölçer ve IMU/Lazer Dış Referans

Yöntem: Aracın belirli bir mesafe boyunca düz hareket etmesine izin verin veya 360° dönerek durun.Kilometre sayıcısı tarafından kaydedilen verileri, LiDAR/inersyal navigasyon sistemi tarafından ölçülen mutlak kayma ve açıyla karşılaştırın., ve kilometre sayıcısının ölçek faktörünü düzelt.

4. Ortak açık kaynaklı kalibrasyon alet zincirleri

Pratik gelişimde, genellikle endüstride çok sayıda olgun açık kaynaklı araç mevcut olduğundan, algoritmaları sıfırdan yazmak gerekli değildir:

5Kalibrasyonu uygulamak için ipuçları

Sert sabitleme: Sensör montajı kesinlikle sert olmalıdır. Eğer arabanın yolculuğu sırasında küçük titreşimler sensörün kaymasına neden olursa, kalibrasyon geçersiz hale gelir.

Önce içeride, sonra dışarıda:Sensörler arasındaki dışsal parametrelerin ortak kalibrasyonuna başlamadan önce, bireysel sensörlerin içsel parametrelerinin doğruluğunu sağlamak gerekir..

Çevre seçimi: Statik kalibrasyon için, eşit aydınlatma ve zengin geometrik özelliklere (duvarlar ve sütunlar gibi) sahip kapalı veya kapalı ortamlar seçilmesi önerilir.Dinamik kalibrasyon için, iyi GNSS (GPS) sinyalleri ve minimum dinamik müdahale (yavaş yürüyenler ve geçen araçlar gibi) olan bir ortam gereklidir.