CN109143206A - 激光雷达标定装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光雷达标定装置及标定方法，属于激光雷达***技术领域。激光雷达标定装置包括多个反射单元、多个调节机构以及控制单元，各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，调节机构用于调节各个反射单元与激光光束的夹角，控制单元与激光雷达通讯连接。标定方法中，激光雷达按预设测量角度方向发射激光光束，激光光束照射在多个反射单元上；调整反射单元与激光光束夹角，获取测量距离与实际距离的误差，根据误差、激光信号的强度、实际距离确定激光雷达的标定数据。本发明提供的激光雷达标定装置及标定方法，不需要移动反射单元即可获取大量的连续变化的测量数据，且模拟真实工况，有效的提高了标定效率和标定精度。

Description

激光雷达标定装置及标定方法

技术领域

本发明属于激光雷达***技术领域，更具体地说，是涉及一种激光雷达标定装置及标定方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达***。利用激光雷达可以有效获取空间周围信息，为了实现对目标物体精确的定位，需对激光雷达进行精确的标定，从而提高雷达的测距精度以及确保激光雷达在实际工作中的可靠性。

激光雷达在使用或出厂之前需要对发射的激光进行标定，传统的方式是在空旷的、无干扰、异物少的空间内放置多个与激光雷达的距离各不相同的标准反射板，通过检测激光雷达在不同距离的测距精度，来标定激光雷达。其中，标准反射板在不同距离之间的移动通常通过人工或者由AGV(Automated Guided Vehicle)小车移动来实现。由于人工或者AGV小车移动标准反射板存在精度较差以及测量时间较长的问题使得激光雷达标定效率低、标定精度低，且实际应用中，目标物体的反射率各不相同，激光雷达接收的激光光束的信号强度不同，进而影响标定精度。

发明内容

本发明提供了一种激光雷达标定装置及采用该装置的标定方法，旨在解决现有技术中激光雷达标定和标定精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种激光雷达标定装置，包括：

多个反射单元，均用于接收激光雷达发射的激光光束，并将所述激光光束反射至所述激光雷达，以使得所述激光雷达对激光光束进行测量得到测量参数，各个所述反射单元与激光雷达之间的距离连续变化；

多个调节机构，与各个反射单元一一对应，用于调节各个反射单元与所述激光光束的夹角；

控制单元，所述控制单元与激光雷达通讯连接用于接收激光雷达发送的测量参数。

进一步地，还包括：

支撑座，用于安装各个调节机构，所述支撑座面向激光雷达的侧壁沿垂直于所述侧壁方向上的投影为渐开线曲线。

进一步地，所述反射单元为反射板，各个所述调节机构均包括：

安装板，垂直设置在所述支撑座上且位于激光雷达的一个预设测量点处，用于安装所述反射板；

调节螺栓，贯穿所述安装板顶靠在所述反射板上，用于调节所述反射板与所述安装板之间的夹角。

进一步地，所述反射板通过摆转轴与所述安装板铰接，所述摆转轴平行于所述预设测量点在所述渐开线曲线上的切线方向，且所述摆转轴与所述激光光束共面。

进一步地，各个所述反射板以垂直通过所述圆心的轴线为旋转轴等间隔布置，相邻两个所述反射板之间的夹角与激光雷达的预设旋转角度分辨率相同。

进一步地，各个所述反射板沿所述摆转轴方向的长度的计算公式为：

l＝2*(tanθ/2)*(r+r*ψ)

其中，l是一个预设测量点处的所述反射板的长度，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为该预设测量点对应的预设测量角度，θ是激光雷达的预设旋转角度分辨率。

本发明提供的激光雷达标定装置有益效果在于，通过设置反射单元和控制单元，实现激光雷达发射的激光光束的闭环接收，获取激光雷达的测量数据；反射单元有多个，各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，且可以通过调节机构调节反射单元与激光光束的夹角，实现激光雷达接收反射激光光束的信号强度的变化，真实的模拟了激光雷达应用中激光光束信号强度变化；实际应用中可以设定激光雷达的激光光束的发射频率，由于各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，故可获得测量距离连续变化的测量数据。本方案仅需在标定开始前进行定位反射单元的位置以及反射单元与激光光束之间的夹角，激光雷达按预先设定的发射频率发射激光光束，即可获取激光雷达在连续变化的测量距离处的测量数据，测量数据多，可滤除噪音数据；反射单元的位置不需要移动，标定过程无需人员参与，提高了标定效率；各测量距离处激光信号的强度不同，可分析获取激光信号强度对测量数据的影响，提高标定精度的可信度。本发明提供的激光雷达标定装置，通过与激光雷达距离连续变化的多个反射单元的设置，实现了标定过程的自动化，通过反射单元与激光光束的角度可调，可获取不同激光信号强度下的测量数据，获取激光信号强度对测量数据的影响，有效的提高了标定效率，提高标定精度及可信度。

本发明还提供了一种激光雷达标定方法，包括如下步骤：

将激光雷达设置在目标位置，设置多个反射单元，每个反射单元对应激光雷达的一个预设测量角度，各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化；

调节并设置各个反射单元与激光雷达发射的激光光束之间的夹角；

控制激光雷达按预设测量角度发射激光光束，以使得每条激光光束投射在对应的反射单元上；

获取激光雷达与各个反射单元的实际距离；

获取激光雷达与各个反射单元的测量距离及测量信号强度；

确定所述测量距离与所述实际距离的误差，并根据所述误差、所述信号强度以及所述实际距离确定激光雷达的标定数据。

进一步地，将各个反射单元通过调节机构垂直安装在支撑座上，其中，所述支撑座面向激光雷达的侧壁沿垂直于所述侧壁方向上的投影为渐开线曲线；

将激光雷达设于所述渐开线曲线的基圆的圆心位置；

所述各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，变化关系为：

d＝r+r*ψ

其中，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为预设测量点处的预设测量角度；d为激光雷达与各个反射单元在预设测量点之间的实际距离。

进一步地，所述调节机构与各个反射单元一一对应，

所述调节并设置各个反射单元与所述激光光束之间的入射角，包括：

控制所述反射单元绕所述调节机构摆转，调节并设置各个反射单元与对应的调节机构的夹角至目标夹角；其中，所述反射单元的摆转轴线与所述激光光束共面。

进一步地，所述获取所述测量距离与所述实际距离的误差，根据所述误差、所述信号强度以及所述实际距离确定激光雷达的标定数据，包括：

获取激光雷达在所述预设测量角度时的实际测量时间t，实际测量时间t为激光雷达从发射激光光束到接收到所述反射激光光束的时间；

获取激光雷达在所述预设测量角度时的接收的反射激光光束的信号强度tl；

计算获得激光雷达在所述预设测量角度时的理论测量时间t'＝d*2/v，其中，v为光速；

计算获得在所述预设测量角度处，所述实际测量时间t与所理论测量时间t'之间的误差Wc＝t-d*2/v；

通过最小二乘法拟合所述误差W_C与反射激光光束的信号强度tl和所述实际距离d的关系方程W_C＝f(tl,d)，其中，反射激光光束的信号强度tl跟随所述反射板与所述激光光束之间夹角变化而变化；

获取在所述预设测量角度处，激光雷达与所述反射板上测量点之间的实际距离d、反射激光光束的信号强度tl以及实际测量时间t的关系方程f(tl,d)＝t-d*2/v。

本发明提供的激光雷达标定方法的有益效果在于，激光雷达旋转扫描并以预设的测量角度方向发射激光光束，设置激光雷达及反射单元的位置，使得激光光束照射在反射单元上，反射单元有多个，且每个反射单元对应激光雷达的一个预设测量角度，激光雷达与各个反射单元之间的实际距离已知且连续变化，在激光雷达开始测量前，调节每个反射单元与激光光束之间的夹角，获取激光雷达在每一个预设测量角度方向上的与反射单元之间的测量距离、测量信号强度，然后可根据测量距离与实际距离之间的误差、信号强度以及实际距离确定激光雷达的标定数据。多个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，不需要移动反射单元即可获取测量距离连续变化的测量数据，可消除噪音数据，提高拟合分析的精度；测量信号强度变化，故可分析获取信号强度对标定精度的影响。本发明提供的激光雷达标定方法，真实模拟的了激光雷达使用工况，标定效率高、标定精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光雷达标定装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的激光雷达标定装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的调节机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的支撑座横截面的渐开线曲线坐标图。

其中，各附图标记：

1、反射单元；101、反射板；2、激光雷达；3、调节机构；301、安装板；302、调节螺栓；303、摆转轴；4、支撑座：5、控制单元；6、基圆；7、渐开线曲线；8、基圆的圆心；9、预设测量点D。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上。

请参阅图1和图2，现对本发明提供的激光雷达标定装置进行说明。激光雷达标定装置，用于标定激光雷达2，包括多个反射单元1、与各个反射单元1一一对应的多个调节机构3以及用于接收激光雷达2发送的测量参数的控制单元5，各个反射单元1均用于接收激光雷达2发射的激光光束，并将激光光束反射至激光雷达2，以使得激光雷达2对激光光束进行测量得到测量参数，各个反射单元1与激光雷达2之间的距离连续变化，调节机构3用于调节各个反射单元1与激光光束的夹角，控制单元5与激光雷达2通讯连接。

激光雷达2旋转扫描发射激光光束，激光光束经由反射单元1反射后由激光雷达2接收，通过激光雷达2从发射激光光束到接收到反射的激光光束的时间计算获取该位置处激光雷达2与反射板101之间的测量距离。

可选地，激光雷达2水平布置使得激光光束水平发射，反射单元1为反射板101，多个反射板101通过调节机构3连续布置，且每个反射板101均设置在预设测量角度，且与激光雷达2之间的距离连续变化；实际应用中，通过调节机构3预先调整每个反射板101与激光光束之间的角度，则此时，激光雷达2在各个反射板101处接收的激光信号强度不同，激光雷达2旋转扫描各个反射板101，获取每个反射板101处的测量距离及该反射板101处的测量信号强度，由于每个反射板101按照预设测量角度设置，即获取预设测量角度处的测量距离即测量信号强度。

可选地，控制单元5为微处理器(Microcontroller Unit)，激光雷达2将已知的预设测量角度，测量获取的测量距离、预设测量角度处的信号强度以及已知预设测量角度处的激光雷达2与反射板101上测量点之间的实际距离发送至控制单元5。

本发明提供的激光雷达标定装置有益效果在于，通过设置反射单元和控制单元，实现激光雷达发射的激光光束的闭环接收，获取激光雷达的测量数据；反射单元有多个，各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，且可以通过调节机构调节反射单元与激光光束的夹角，实现激光雷达接收反射激光光束的信号强度的变化，真实的模拟了激光雷达应用中激光光束信号强度变化；实际应用中可以设定激光雷达的激光光束的发射频率，由于各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，故可获得测量距离连续变化的测量数据。本方案仅需在标定开始前进行定位反射单元的位置以及反射单元与激光光束之间的夹角，激光雷达按预先设定的发射频率发射激光光束，即可获取激光雷达在连续变化的测量距离处的测量数据，测量数据多，可滤除噪音数据；反射单元的位置不需要移动，标定过程无需人员参与，提高了标定效率；各测量距离处激光信号的强度不同，可分析获取激光信号强度对测量数据的影响，提高标定精度的可信度。本发明提供的激光雷达标定装置，通过与激光雷达距离连续变化的多个反射单元的设置，实现了标定过程的自动化，通过反射单元与激光光束的角度可调，可获取不同激光信号强度下的测量数据，获取激光信号强度对测量数据的影响，有效的提高了标定效率，提高标定精度及可信度。

作为本发明提供的激光雷达标定装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，好包括用于安装各个调节机构3的支撑座4，支撑座4面向激光雷达2的侧壁沿垂直于侧壁方向上的投影为渐开线曲线7。

与一条曲线的所有切线相交成直角的曲线，称为曲线的渐开线，一般的渐开线指圆的渐开线，本方案中渐开线曲线7为基圆6的渐开线曲线7。将激光雷达2设于渐开线曲线7的基圆的圆心8，则激光雷达2与支撑座4侧壁上各点之间的距离连续线性变化。

反射板101通过调节机构3垂直安装在支撑座4上，在支撑座4的上表面设置用于固定调节机构3的凹槽，该凹槽平行于支撑座4的侧壁，则多个反射板101与激光雷达2之间的距离即满足渐开线曲线7的特点。

本方案中，通过设置侧壁的投影为渐开线曲线7的支撑座4及设置在支撑座4上方的凹槽，便于进行反射板101的固定，使得各个反射板101的测量点在支撑座4上的投影为渐开线曲线，安装方便，能够快捷的完成各个反射板101的定位。实际应用中，激光雷达2可以预设的频率发射激光光束，在每一个相同角度间隔位置触发一次，激光雷达2的信号采集频率与反射板101的个数一一对应，则激光雷达2与各个反射板101的距离是连续线性变化的，便于消除偶然误差并进行拟合分析，消除偶然误差，提高标定精度。

作为本发明提供的激光雷达标定装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图3，调节机构3包括用于安装反射板101的安装板301、用于调节反射板101与安装板301之间的夹角的调节螺栓302，安装板301垂直设置在支撑座4上且位于激光雷达2的一个预设测量点处；调节螺栓302贯穿安装板301顶靠在反射板101上。

可选地，安装板301为设有支撑杆的矩形框，支撑杆与矩形框垂直固定，矩形框相对于支撑杆左右对称，通过调节螺栓302调节反射板101相对于矩形框的摆转，调节螺栓302有两个，分别位于矩形框的上下两侧，贯穿矩形框顶靠在反射板101上并与矩形框铰接。激光雷达2的预设测量点及预设测量角度由激光雷达2的旋转扫描速度以及预设的激光发射频率确定，本实施例中支撑杆竖直固定在支撑座4的上表面，且位于激光雷达2的预设测量点处，保障激光光束均可由反射板101接收并反馈。本实施例中，旋拧调节螺栓调节激光光束2和反射板101之间的夹角进而调节激光雷达2接收到的激光信号强度，可设置固定螺距和通径的调节螺栓，确定调节螺栓旋拧一周反射板相对于矩形框的摆转角度，实现摆转角度的准确调节和设定，实际应用中可根据反射板的数量设置多级变化的摆转角度，激光雷达接收各种激光信号强度，提高测量数据的多样性。

作为本发明提供的激光雷达标定装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，反射板101通过摆转轴303与安装板301铰接，摆转轴303平行于激光雷达2的预设测量点9在渐开线曲线7上的切线方向，且摆转轴303与激光光束共面。摆转轴303平行于激光雷达2的预设测量点9在渐开线曲线7上的切线方向，故摆转轴303摆转时，垂直于摆转轴303的平面与激光光束2之间的夹角始终不变，摆转轴303仅有一个摆转自由度。本实施例中，摆转轴303与激光光束共面且沿预设测量点9的切线方向，故激光光束始终照射在摆转轴303上，旋拧调节螺栓302仅会改变激光光束在反射板101上的入射角，保障激光雷达2始终可以接受到反射的激光光束。

作为本发明提供的激光雷达标定装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，反射板101以垂直通过圆心8的轴线为旋转轴等间隔布置，相邻两个反射板101之间的夹角与激光雷达2的预设旋转角度分辨率相同。

激光雷达2的预设旋转角度分辨率即为激光雷达2每发射一次激光光束旋转的角度，该角度由激光雷达2的旋转扫描速度以及预设的激光发射频率确定，此时激光雷达2的预设测量点及预设测量角度已知；多个反射板101固定安装在支撑座4上，设置支撑座4的基圆6的半径及展开角度，即激光雷达2的扫描范围已知，故激光雷达2按照预设发射频率和旋转扫描速度旋转时，会存在固定的采集次数，且每次的采集角度已知。在具体的实施例中，激光雷达的预设旋转角度分辨率为2°，渐开线曲线7的展开角度为270°，则激光雷达2有135个预设测量点，每两个相邻的预设测量点之间的角度差为2°，则设置135个反射板101，反射板101按照2°的间隔等间隔布置在支撑座4的上表面，多个反射板101垂直于预设测量点处激光光束，则每个反射板101与激光雷达2之间的距离均不相同，且连续线性变化，便于后续拟合分析。

作为本发明提供的激光雷达标定装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2和图3，反射板101沿摆转轴303方向的长度的计算公式为：

l＝2*(tanθ/2)*(r+r*ψ)

其中，l是一个预设测量点处的所述反射板的长度，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为该预设测量点处的预设测量角度，θ是激光雷达的预设旋转角度分辨率。

已知，每个反射板101与激光雷达2之间的距离均不相同，激光雷达2按预设固定速度旋转扫描时，反射板101与激光雷达2之间的距离越大，则反射板101的面积越大。

渐开线曲线7起点与基圆圆心8之间的连线为X轴，激光雷达的预设旋转角度分辨率θ为2°，第一个预设测量点ψ₁的预设测量角度为2°，第二个预设测量点ψ₂的预设测量角度为4°，第三个预设测量点ψ₃的预设测量角度为6°，以此类推，第n个测量点ψ_n的预设测量角度为2n°。反射板101垂直于激光光束，摆转轴303平行于预设测量点在渐开线曲线7上的切线，且激光光束照射在反射板101的中心点处，故可获得每个预设测量点处反射板101的长度如下公式：

l＝2*(tanθ/2)*(r+r*ψ)

其中，(r+r*ψ)为预设测量点处反射板101距离激光雷达2的距离，由渐开线曲线特征确定，激光光束与X轴之间的夹角为θ/2，激光光束照射在反射板101的中心点处，故半个反射板的长度为(tanθ/2)*(r+r*ψ)为半个反射板的长度。可根据l加工设置反射板101，则各个反射101之间不存在干涉，且保障激光雷达2旋转扫描中所有的激光光束均照射到反射板101上，不存在遗漏。

现对本发明提供的激光雷达标定方法进行说明。包括如下步骤：

将激光雷达2设置在目标位置，设置多个反射单元1，每个反射单元1对应激光雷达2的一个预设测量角度ψ，各个反射单元1与激光雷达2之间的距离连续变化；

调节并设置各个反射单元1与激光雷达2发射的激光光束之间的夹角；

控制激光雷达2按预设测量角度ψ发射多条激光光束，以使得每条激光光束投射在对应的反射单元1上；

获取激光雷达2与各个反射单元1的实际距离d；

获取激光雷达2与各个反射单元1的测量距离及测量信号强度tl；

确定测量距离与实际距离d的误差Wc，并根据误差、信号强度tl以及实际距离d确定激光雷达2的标定数据。

实际应用中，激光雷达2的预设测量点及预设测量角度ψ由激光雷达2的旋转扫描速度以及预设的激光发射频率确定。可选地，反射单元1为反射板101，反射板101有多个，多个反射板101与预设测量角度ψ一一对应，且多个反射板101与激光雷达2之间的距离联系变化。

反射板101通过调节机构3调节其与激光光束之间夹角，激光雷达2水平布置，激光光束水平照射，反射板101的中心与激光光束位于同一水平面上，反射板101竖直布置，则与激光光束之间的夹角为90°，此时照射在反射板101上的激光光束全部反射至激光雷达2接收，此时激光雷达2的测量信号强度tl最大，调节反射板101与激光光束的直角的夹角，可以调节激光雷达2的测量信号强度tl。

本发明提供的激光雷达标定方法的有益效果在于，激光雷达旋转扫描并以预设的测量角度方向发射激光光束，设置激光雷达及反射单元的位置，使得激光光束照射在反射单元上，反射单元有多个，且每个反射单元对应激光雷达的一个预设测量角度，激光雷达与各个反射单元之间的实际距离已知且连续变化，在激光雷达开始测量前，调节每个反射单元与激光光束之间的夹角，获取激光雷达在每一个预设测量角度方向上的与反射单元之间的测量距离、测量信号强度，然后可根据测量距离与实际距离之间的误差、信号强度以及实际距离确定激光雷达的标定数据。多个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，不需要移动反射单元即可获取测量距离连续变化的测量数据，可消除噪音数据，提高拟合分析的精度；测量信号强度变化，故可分析获取信号强度对标定精度的影响。本发明提供的激光雷达标定方法，真实模拟的了激光雷达使用工况，标定效率高、标定精度可信度高。

作为本发明提供的激光雷达标定方法的一种具体实施方式，将各个反射单元1通过调节机构3垂直安装在支撑座4上，其中，支撑座4面向激光雷达2的侧壁沿垂直于侧壁方向上的投影为渐开线曲线7；

将激光雷达2设于渐开线曲线7的基圆的圆心8位置；

各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，变化关系为：

d＝r+r*ψ

其中，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为预设测量角度；d为激光雷达在预设测量角度时与所述反射板上测量点之间的实际距离。

实际应用中，在平面上绘制定位标志，定位标志构成基准渐开线曲线，基准渐开线曲线的基圆半径与反射板101的渐开线曲线7的基圆6的半径相同，将支撑座4水平放置，并与定位标志重合，完成标定场的构建。标定场的原点即为支撑座4的渐开线曲线7的基圆6的圆心8，将激光雷达2位于标定场的原点位置。各个反射板101沿平行于支撑座4侧壁的曲线固定在支撑座4的上表面，且位于预设测量点9位置，故各个反射板101上各个预设测量点9在支撑座4上的投影也为渐开线曲线。由渐开线曲线特点确定，预设测量角度ψ处测量点距离原点的实际距离即为各反射板101上测量点距离激光雷达2的实际距离d，渐开线曲线7的反射板101上每个预设测量角度ψ处测量点与基圆6的圆心8的距离是固定的且连续线性变化的。

渐开线曲线7上每个角度处对应于不同的距离，每个距离处与中心圆点相连交于圆上一点，以该点做圆的切线，实际距离点与中心圆点连线垂直于该切线。

如图3所述，以基圆6的圆心8为原点建立坐标系，A点位于基圆6上，为渐开线曲线7的起点，原点0与A的连线方向为X轴，预设测量角度ψ为测量点与X轴之间的弧度夹角，0C的长度即为该预设测量角度ψ处的实际距离d，B点为0C与基圆6的交点，BM为交点处的切线。基圆6的半径为r,可得渐开线的参数方程为：

X＝r(cosψ+ψsinψ)

Y＝r(sinψ-ψcosψ)

通过此方程即可求出预设角度ψ处测量点与原点之间实际距离d的计算公式如下：

d＝r+r*ψ

ψ和d之间为连续线性变化，测量点的坐标表达为(ψ，d)，测量点与原点之间实际距离d的最小值为r,最大值为2πr，可通过设置激光雷达2激光发射频率获取多个测量点坐标。本方案中通过设置支撑座4，可以方便快捷的实现各个反射板101按渐开线曲线布置，此时各反射板与激光雷达之间的距离线性变化，且一一对应，方便进行对比分析，且可通过设置激光雷达的测量频率，获取较多的测量数据，拟合精度高。

作为本发明提供的激光雷达标定方法的一种具体实施方式，调节机构3与各个反射单元1一一对应，调节并设置每个预设测量角度ψ处反射板101与激光光束之间的夹角包括：

控制反射单元1绕调节机构3摆转，调节并设置各个反射单元1与对应的调节机构3的夹角至目标夹角；其中，所述反射板的摆转轴线与激光光束共面。

可选地，调节机构3包括用于安装反射板101的安装板301、用于调节反射板101与安装板301之间的夹角的调节螺栓302，旋拧调节螺栓302调节激光光束2和反射板101之间的夹角进而激光光束照射到反射板101的角度，实现激光雷达2接收到的激光信号强度tl的调整，可设置固定螺距和通径的调节螺栓，确定调节螺栓旋拧一周反射板相对于矩形框的摆转角度，实现摆转角度的准确调节和设定，实际应用中可根据反射板的数量设置多级变化的摆转角度，激光雷达接收各种激光信号强度，提高测量数据的多样性。

作为本发明提供的激光雷达标定方法的一种具体实施方式，获取所述测量距离与所述实际距离的误差，根据误差、激光信号强度与实际距离确定激光雷达的标定数据包括：

获取激光雷达2在预设测量角度ψ时的实际测量时间t，实际测量时间t为激光雷达2从发射激光光束到接收到所述反射激光光束的时间；

获取激光雷达在所述预设测量角度时的接收的反射激光光束的信号强度tl；

计算获得激光雷达2在预设测量角度ψ时的理论测量时间t'＝d*2/v，其中，v为光速；

计算获得在预设测量角度ψ处，实际测量时间t与理论测量时间t'之间的误差Wc＝t-d*2/v；

通过最小二乘法拟合误差W_C与反射激光光束信号强度tl和实际距离d的关系方程W_C＝f(tl,d)，其中，其中，反射激光光束的信号强度tl跟随所述反射板与所述激光光束之间夹角变化而变化；

获取在预设测量角度ψ处，激光雷达与反射板上测量点之间的实际距离d、反射激光光束信号的强度tl以及实际测量时间t的关系方程f(tl,d)＝t-d*2/v。

激光光束在空气中的速度为已知值，故可根据实际测量时间t计算出激光雷达2在预设测量角度ψ处与反射板101测量距离。激光雷达2实时将上述数据发送至控制单元5，进行分析运算处理，其中测量数据以(ψ，d)的方式发送。

最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配；利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小；最小二乘法还可用于曲线拟合。在具体的实施例中，激光雷达2每旋转2°触发一次测量，然后激光雷达2将多个预设测量角度ψ时的实际测量时间t_n(单位为ns)，预设测量角度ψ_n(单位为弧度值)，激光雷达在该多个预设测量角度接收的反射激光光束的信号强度tl_n(单位是ns)和激光雷达2在多个预设测量角度ψ_n时与反射板101上测量点之间的实际距离d_n(单位是m)发送到微控制器中，微控制器通过最小二乘法拟合误差W_C与反射激光光束信号强度tl和实际距离d的关系方程W_C＝f(tl,d)；进而解算得出测量点实际距离d与测量时间t和信号强度t1之间的关系，完成标定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.激光雷达标定装置，其特征在于，包括：

多个反射单元，均用于接收激光雷达发射的激光光束，并将所述激光光束反射至所述激光雷达，以使得所述激光雷达对激光光束进行测量得到测量参数，各个所述反射单元与激光雷达之间的距离连续变化；

多个调节机构，与各个反射单元一一对应，用于调节各个反射单元与所述激光光束的夹角；

控制单元，所述控制单元与激光雷达通讯连接用于接收激光雷达发送的测量参数。

2.如权利要求1所述的激光雷达标定装置，其特征在于，还包括：

支撑座，用于安装各个调节机构，所述支撑座面向激光雷达的侧壁沿垂直于所述侧壁方向上的投影为渐开线曲线。

3.如权利要求2所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述反射单元为反射板，各个所述调节机构均包括：

安装板，垂直设置在所述支撑座上且位于激光雷达的一个预设测量点处，用于安装所述反射板；

调节螺栓，贯穿所述安装板顶靠在所述反射板上，用于调节所述反射板与所述安装板之间的夹角。

4.如权利要求3所述的激光雷达标定装置，其特征在于，所述反射板通过摆转轴与所述安装板铰接，所述摆转轴平行于所述预设测量点在所述渐开线曲线上的切线方向，且所述摆转轴与所述激光光束共面。

5.如权利要求3所述的激光雷达标定装置，其特征在于，各个所述反射板以垂直通过所述圆心的轴线为旋转轴等间隔布置，相邻两个所述反射板之间的夹角与激光雷达的预设旋转角度分辨率相同。

6.如权利要求5所述的激光雷达标定装置，其特征在于，各个所述反射板沿所述摆转轴方向的长度的计算公式为：

l＝2*(tanθ/2)*(r+r*ψ)

其中，l是一个预设测量点处的所述反射板的长度，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为该预设测量点对应的预设测量角度，θ是激光雷达的预设旋转角度分辨率。

7.一种激光雷达标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

将激光雷达设置在目标位置，设置多个反射单元，每个反射单元对应激光雷达的一个预设测量角度，各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化；

调节并设置各个反射单元与激光雷达发射的激光光束之间的夹角；

控制激光雷达按预设测量角度发射激光光束，以使得每条激光光束投射在对应的反射单元上；

获取激光雷达与各个反射单元的实际距离；

获取激光雷达与各个反射单元的测量距离及测量信号强度；

确定所述测量距离与所述实际距离的误差，并根据所述误差、所述信号强度以及所述实际距离确定激光雷达的标定数据。

8.如权利要求7所述的激光雷达标定方法，其特征在于，将各个反射单元通过调节机构垂直安装在支撑座上，其中，所述支撑座面向激光雷达的侧壁沿垂直于所述侧壁方向上的投影为渐开线曲线；

将激光雷达设于所述渐开线曲线的基圆的圆心位置；

所述各个反射单元与激光雷达之间的距离连续变化，变化关系为：

d＝r+r*ψ

其中，r是渐开线曲线的基圆的半径；ψ为预设测量点处的预设测量角度；d为激光雷达与各个反射单元在预设测量点之间的实际距离。

9.如权利要求8所述的激光雷达标定方法，其特征在于，所述调节机构与各个反射单元一一对应，

所述调节并设置各个反射单元与所述激光光束之间的入射角，包括：

控制所述反射单元绕所述调节机构摆转，调节并设置各个反射单元与对应的调节机构的夹角至目标夹角；其中，所述反射单元的摆转轴线与所述激光光束共面。

10.如权利要求9所述的激光雷达标定方法，其特征在于，所述获取所述测量距离与所述实际距离的误差，根据所述误差、所述信号强度以及所述实际距离确定激光雷达的标定数据，包括：

获取激光雷达在所述预设测量角度时的实际测量时间t，实际测量时间t为激光雷达从发射激光光束到接收到所述反射激光光束的时间；

获取激光雷达在所述预设测量角度时的接收的反射激光光束的信号强度tl；

计算获得激光雷达在所述预设测量角度时的理论测量时间t'＝d*2/v，其中，v为光速；

计算获得在所述预设测量角度处，所述实际测量时间t与所理论测量时间t'之间的误差Wc＝t-d*2/v；

通过最小二乘法拟合所述误差W_C与反射激光光束的信号强度tl和所述实际距离d的关系方程W_C＝f(tl,d)，其中，反射激光光束的信号强度tl跟随所述反射板与所述激光光束之间夹角变化而变化；

获取在所述预设测量角度处，激光雷达与所述反射板上测量点之间的实际距离d、反射激光光束的信号强度tl以及实际测量时间t的关系方程f(tl,d)＝t-d*2/v。