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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明提供了一种三维固态面阵激光雷达标定装置，能够快速实现高精度远距离的激光雷达标定，并且标定装置小型化。本发明的三维固态面阵激光雷达标定装置及方法，通过包括立方体外壳、一个圆柱形筒以及一个白色标定板，在有限的标定空间下通过设定不同的激光发射延时时间来模拟不同的标定距离，实现激光雷达在不同距离下的标定，解决了目前传统的标定装置及方法体积大、标定复杂以及成本高的问题，能够实现快速小型化高精度远距离的激光雷达标定。

主权项：1.一种三维固态面阵激光雷达标定方法，其特征在于，采用包括长方体外壳以及安装在外壳内部的白色标定板和两端开口的圆柱形筒三维固态面阵激光雷达标定装置对三维固态面阵激光雷达进行标定；其中所述外壳和圆柱形筒的内表面均为黑色不反光材料；白色标定板和圆柱形筒分别安装在外壳的相对的两个端面上；圆柱形筒的安装端面上还设一个开口，用于让激光发射单元发射激光进入壳体；所述圆柱形筒的开口和所在端面的另一开口分别对应激光雷达的激光接收单元与激光发射单元；所述圆柱形筒的长度d1满足：其中d为长方体外壳的长度，D为圆柱形筒的外径，hc为激光雷达的激光接收单元的长度，h为激光雷达的激光发射单元中心到激光接收单元底部的距离；所述标定方法包括以下步骤：步骤1，将三维固态面阵激光雷达固定于标定装置外侧，激光发射单元和激光接收单元位置分别对应端面开口和圆柱形筒开口；步骤2，启动三维固态面阵激光雷达，激光雷达发射激光到白色标定板；被白色标定板返回的回波信号被激光接收单元接收；步骤3，激光雷达通过回波信号和激光发射信号计算激光飞行时间，结合光速得到激光雷达和白色标定板之间的相对距离；将得到的相对距离和实际相对距离的差值作为标定结果进行保存；步骤4，改变激光雷达发射激光延时时间，重复步骤2-4，实现对不同距离的标定。

全文数据：一种三维固态面阵激光雷达标定装置及方法技术领域本发明属于激光雷达标定技术领域，尤其涉及一种三维固态面阵激光雷达标定装置及方法。背景技术激光雷达是通过发射激光和接收激光来进行测距的系统，其工作原理是：光源驱动模块驱动光发射器发出光信号，该光信号在传播过程中遇到障碍物即被反射和散射，光接收器接收到反射或散射的光信号后，信号处理模块对发射光和接收光进行比较，作适当处理后，获得雷达到障碍物的相对距离。激光雷达在正常使用之前需要对不同距离进行标定，传统的标定方式是通过比较不同距离下的实际值和激光雷达所测值来进行标定，随着三维固态面阵激光雷达的出现，这种标定方法的效率非常低，很难满足需求。对于三维固态面阵激光雷达，现有的标定方法通常是在一个超大的、空旷的、异物少的房间内，在不同距离下移动一块大面积、平整、白色的标定板，对实际值和激光雷达所测值进行比较后，拟合相应的补偿曲线，在实际使用过程中将该补偿曲线用于激光雷达不同距离的测量。现有的三维固态面阵激光雷达标定方法对标定环境有较高的要求，在标定过程中需要人为移动标定板，且对标定板的设计、放置以及与激光雷达之间的距离有较高的精度要求，因此效率较低。发明内容有鉴于此，本发明提供了一种三维固态面阵激光雷达标定装置及方法，能够快速实现高精度远距离的激光雷达标定，并且标定装置小型化。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明提供了一种三维固态面阵激光雷达标定装置，对三维固态面阵激光雷达进行标定，包括长方体外壳以及安装在外壳内部的白色标定板和两端开口的圆柱形筒；其中所述外壳和圆柱形筒的内表面均为黑色不反光材料；白色标定板和圆柱形筒分别安装在外壳的相对的两个端面上；圆柱形筒的安装端面上还设一个开口，用于让激光发射单元发射激光进入壳体；所述圆柱形筒的开口和所在端面的另一开口分别对应激光雷达的激光接收单元与激光发射单元。其中，所述圆柱形筒的长度d1满足：其中d为长方体外壳的长度，D为圆柱形筒的外径，hc为激光雷达的激光接收单元的长度，h为激光雷达的激光发射单元中心到激光接收单元底部的距离。其中，所述三维固态面阵激光雷达包括激光发射单元、激光接收单元、控制单元、数据处理单元以及存储单元，其中激光发射单元用于发射激光，激光接收单元用于接收回波信号；控制单元用于控制激光发射单元发射不同时延的激光，数据处理单元用于处理回波信号、解算激光雷达和目标的相对距离，存储单元用于存储激光雷达标定结果。本发明还提供了一种三维固态面阵激光雷达标定方法，采用所述标定装置，对三维固态面阵激光雷达进行标定，包括以下步骤：步骤1，将三维固态面阵激光雷达固定于标定装置外侧，激光发射单元和激光接收单元位置分别对应端面开口和圆柱形筒开口；步骤2，启动三维固态面阵激光雷达，激光雷达发射激光到白色标定板；被白色标定板返回的回波信号被激光接收单元接收；步骤3，激光雷达通过回波信号和激光发射信号计算激光飞行时间，结合光速得到激光雷达和白色标定板之间的相对距离；将得到的相对距离和实际相对距离的差值作为标定结果进行保存；步骤4，改变激光雷达发射激光延时时间，重复步骤2-4，实现对不同距离的标定。其中，所述步骤4中，将不同距离下的标定结果保存到查找表；所述查找表用于激光雷达正常使用过程中的补偿值。其中，每个查找表包含320*240个距离数据。有益效果：本发明的三维固态面阵激光雷达标定装置及方法，通过包括长方体外壳、一个圆柱形筒以及一个白色标定板，在有限的标定空间下通过设定不同的激光发射延时时间来模拟不同的标定距离，实现激光雷达在不同距离下的标定，解决了目前传统的标定装置及方法体积大、标定复杂以及成本高的问题，能够实现快速小型化高精度远距离的激光雷达标定。附图说明图1为本发明的一种三维固态面阵激光雷达标定装置整体示意图。图2为本发明的一种三维固态面阵激光雷达标定装置结构拆分示意图。其中，1-前面板，2-上面板，3-右面板，4-左面板，5-下面板，6-后面板，7-白色标定板，8-圆柱形筒，9-开口。图3为本发明的一种三维固态面阵激光雷达标定装置各模块尺寸图。图4为本发明的一种三维固态面阵激光雷达标定方法流程图。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一参见图1，该图为本申请实施例提供的一种整体示意图，一种三维固态面阵激光雷达标定装置，对三维固态面阵激光雷达进行标定，包括长方体外壳以及安装在外壳内部的白色标定板7和两端开口的圆柱形筒8；其中：所述外壳和圆柱形筒8的内表面均为黑色不反光材料；白色标定板7和圆柱形筒8分别安装在外壳的相对的两个端面上；圆柱形筒的安装端面上还设一个开口9，用于让激光发射单元发射激光进入壳体；白色标定板尺寸与安装端面尺寸相同；所述圆柱形筒8的开口和所在端面的另一开口9分别对应激光雷达的激光接收单元与激光发射单元。激光发射单元发射激光进入壳体的开口的直径略大于激光雷达的激光发射单元直径，开口9中心位置和圆柱形筒中心位置之间的距离为h-hc2，其中hc为激光雷达的激光接收单元的长度，h为激光雷达的激光发射单元中心到激光接收单元底部的距离；激光发射单元依次发射不同时延的激光照射到白色标定板7，白色标定板7反射的光经所述圆柱形筒8入射到所述激光接收单元上。如图2所示，长方体外壳包括前面板1、上面板2、右面板3、左面板4、下面板5以及后面板6；所述圆柱形筒直径为D，固定于前面板1的中心位置；所述长方体外壳两相对端面的距离为d；设置圆柱形筒8的目的是让返回来的光强不是特别强，而且均匀；所述圆柱形筒8的长度d1由d、D、hc、h等参数决定，即所述三维固态面阵激光雷达包括激光发射单元、激光接收单元、控制单元、数据处理单元以及存储单元，其中激光发射单元用于发射激光，激光接收单元用于接收回波信号；控制单元用于控制激光发射单元发射不同时延的激光，数据处理单元用于处理回波信号、解算激光雷达和目标的相对距离，存储单元用于存储激光雷达标定结果。实施例二基于上述实施例一，本申请实施例提供一种三维固态面阵激光雷达标定方法。参见图4，该图为本申请实施例提供的一种三维固态面阵激光雷达标定方法的流程图，包括以下步骤：步骤1，将三维固态面阵激光雷达固定于标定装置外侧，激光发射单元和激光接收单元位置分别对应于端面开口9和圆柱形筒8开口；步骤2，启动三维固态面阵激光雷达，控制单元控制激光发射单元发射激光到白色标定板7；被白色标定板7返回的回波信号被激光接收单元接收并转换后送于数据处理单元；步骤3，数据处理单元通过回波信号和激光发射信号计算激光飞行时间，结合光速得到激光雷达和白色标定板7之间的相对距离；存储单元将将得到的相对距离和实际相对距离的差值作为标定结果进行保存；步骤4，改变延时时间来发射激光，重复步骤2-4后数据处理单元计算得到不同的相对距离，该相对距离和实际距离进行比较，存储单元将不同距离下的标定结果保存到多个查找表；所述多个查找表用于激光雷达正常使用过程中的补偿值；由于深度图像的分辨率是320*240，为了便于与激光雷达的图像匹配，每个查找表都包含320*240个距离数据。标定装置固定不变，通过控制单元控制激光发射单元发射不同时延的激光来模拟不同的标定距离，实现激光雷达在不同距离下的标定。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种三维固态面阵激光雷达标定装置，对三维固态面阵激光雷达进行标定，其特征在于，包括长方体外壳以及安装在外壳内部的白色标定板和两端开口的圆柱形筒；其中所述外壳和圆柱形筒的内表面均为黑色不反光材料；白色标定板和圆柱形筒分别安装在外壳的相对的两个端面上；圆柱形筒的安装端面上还设一个开口，用于让激光发射单元发射激光进入壳体；所述圆柱形筒的开口和所在端面的另一开口分别对应激光雷达的激光接收单元与激光发射单元。2.如权利要求1所述的一种三维固态面阵激光雷达标定装置，其特征在于，所述圆柱形筒的长度d1满足：其中d为长方体外壳的长度，D为圆柱形筒的外径，hc为激光雷达的激光接收单元的长度，h为激光雷达的激光发射单元中心到激光接收单元底部的距离。3.如权利要求1或2所述的一种三维固态面阵激光雷达标定装置，其特征在于，所述三维固态面阵激光雷达包括激光发射单元、激光接收单元、控制单元、数据处理单元以及存储单元，其中激光发射单元用于发射激光，激光接收单元用于接收回波信号；控制单元用于控制激光发射单元发射不同时延的激光，数据处理单元用于处理回波信号、解算激光雷达和目标的相对距离，存储单元用于存储激光雷达标定结果。4.一种三维固态面阵激光雷达标定方法，其特征在于，采用如权利要求1所述标定装置，对三维固态面阵激光雷达进行标定，包括以下步骤：步骤1，将三维固态面阵激光雷达固定于标定装置外侧，激光发射单元和激光接收单元位置分别对应端面开口和圆柱形筒开口；步骤2，启动三维固态面阵激光雷达，激光雷达发射激光到白色标定板；被白色标定板返回的回波信号被激光接收单元接收；步骤3，激光雷达通过回波信号和激光发射信号计算激光飞行时间，结合光速得到激光雷达和白色标定板之间的相对距离；将得到的相对距离和实际相对距离的差值作为标定结果进行保存；步骤4，改变激光雷达发射激光延时时间，重复步骤2-4，实现对不同距离的标定。5.如权利要求4所述的一种三维固态面阵激光雷达标定方法，其特征在于，所述步骤4中，将不同距离下的标定结果保存到查找表；所述查找表用于激光雷达正常使用过程中的补偿值。6.如权利要求5所述的一种三维固态面阵激光雷达标定方法，其特征在于，每个查找表包含320*240个距离数据。

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