一种多传感器融合标定系统的制作方法

1.本发明涉及无人驾驶车辆标定技术领域，特别是涉及一种多传感器融合标定系统。


背景技术：

2.现有的车辆标定系统，一般是对车辆行驶参数进行分类、分项标定。并且，在标定过程中，依据不同的汽车行驶场景，需要将标定系统设置在不同的行驶场景中，大大增加了标定成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种多传感器融合标定系统，以能够采用单一场地对无人驾驶车辆进行融合标定，进而降低标定成本。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种多传感器融合标定系统，包括：摆正装置、摄像标定装置、frs雷达标定装置、avm标定装置、激光标定装置和控制装置；
6.所述摆正装置、所述摄像标定装置、所述frs雷达标定装置、所述avm标定装置和所述激光标定装置均与所述控制装置连接；所述控制装置用于生成标定指令；所述摆正装置用于根据所述标定指令对被标定车辆的车身进行摆正标定，得到摆正标定结果；所述摄像标定装置用于根据所述标定指令对被标定车辆的摄像器进行标定，得到摄像标定结果；所述frs雷达标定装置用于根据所述标定指令对被标定车辆的雷达进行标定，得到雷达标定结果；所述avm标定装置用于根据所述标定指令对被标定车辆的avm模块进行标定，得到avm标定结果；所述激光标定装置用于根据所述标定指令对被标定车辆的行驶轴线进行标定，得到行驶轴线标定结果；所述控制装置还用于根据所述摆正标定结果、所述摄像标定结果、所述雷达标定结果、所述avm标定结果和所述行驶轴线标定结果生成标定报告。
7.优选地，所述摆正装置包括：前摆正机构、前滚轮机构、后摆正机构和后滚轮机构；
8.所述前摆正机构、所述前滚轮机构、所述后摆正机构和所述后滚轮机构均与所述控制装置连接；所述前摆正机构用于对前轮进行居中摆正；所述前滚轮机构用于对前轮进行定位和移动；所述后摆正机构用于对后轮进行居中摆正；所述后滚轮机构用于对前轮进行定位和移动。
9.优选地，还包括：第一悬架和第二悬架；
10.所述frs雷达标定装置均安装在所述第一悬架上；所述激光标定装置安装在所述第二悬架上。
11.优选地，所述frs雷达标定装置包括：雷达发射接收仪和角反射器；
12.所述雷达发射接收仪与所述控制装置连接；所述雷达发射接收仪用于发射和接收雷达信号；所述角反射器安装在所述第一悬架上；所述角发射器用于对雷达发射接受仪发射的雷达信号进行反射。
13.优选地，所述第一悬架设置有调节机构；
14.所述角反射器安装在所述调节机构上；所述调节机构与所述控制装置连接；所述调节机构根据所述控制装置生成的控制指令进行角度和位移的调整。
15.优选地，所述摄像标定装置包括：fcs标靶、led灯和标定板；
16.所述fcs标靶安装在所述第一悬架上；所述标定板沿所述摆正装置进行周向分布设置；所述fcs标靶与所述控制装置连接；所述fcs标靶用于接收所述标定板发射的灯光信号。
17.优选地，所述标定板为包含黑、白和灰三种颜色的网格结构。
18.优选地，所述激光标定装置包括：激光标靶仪和激光标靶；
19.所述激光标靶仪与所述控制装置连接；所述激光标靶仪用于发射和接收激光信号；所述激光标靶设置在所述第二悬架上；所述激光标靶用于反射所述激光信号。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
21.本发明提供的多传感器融合标定系统中摆正装置、摄像标定装置、frs雷达标定装置、avm标定装置和激光标定装置均与控制装置连接；摆正装置根据标定指令对被标定车辆的车身进行摆正标定，得到摆正标定结果；摄像标定装置根据标定指令对被标定车辆的摄像器进行标定，得到摄像标定结果；frs雷达标定装置根据标定指令对被标定车辆的雷达进行标定，得到雷达标定结果；avm标定装置根据标定指令对被标定车辆的avm模块进行标定，得到avm标定结果；激光标定装置根据标定指令对被标定车辆的行驶轴线进行标定，得到行驶轴线标定结果；控制装置根据摆正标定结果、摄像标定结果、雷达标定结果、avm标定结果和行驶轴线标定结果生成标定报告，以得到精确的融合标定结果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明提供的多传感器融合标定系统的平面结构示意图；
24.图2为本发明提供的多传感器融合标定系统的三维立体结构示意图；
25.图3为本发明实施例提供的frs雷达标定装置的安装方式图；
26.图4为本发明实施例提供的有吸波材料贴设示意图；
27.图5为本发明实施例提供的多传感器融合标定系统的整体安装图。
28.附图标号说明：
29.1-第一悬架，2-fcs标靶，3-激光标定装置，4-第二悬架，5-摆正装置，6-avm标定装置，7-激光标靶，8-控制装置，9-frs雷达标定装置。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的目的是提供一种多传感器融合标定系统，以能够采用单一场地对无人驾驶车辆进行融合标定，进而降低标定成本。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.本发明提供的多传感器融合标定系统，包括：摆正装置5、摄像标定装置、frs雷达标定装置9、avm标定装置6、激光标定装置3和控制装置8。
34.摆正装置5、摄像标定装置、frs雷达标定装置9、avm标定装置6和激光标定装置3均与控制装置8连接。控制装置8用于生成标定指令。摆正装置5用于根据标定指令对被标定车辆的车身进行摆正标定，得到摆正标定结果。摄像标定装置用于根据标定指令对被标定车辆的摄像器进行标定，得到摄像标定结果。frs雷达标定装置9用于根据标定指令对被标定车辆的雷达进行标定，得到雷达标定结果。avm标定装置6用于根据标定指令对被标定车辆的avm模块进行标定，得到avm标定结果。激光标定装置3用于根据标定指令对被标定车辆的行驶轴线进行标定，得到行驶轴线标定结果。控制装置8还用于根据摆正标定结果、摄像标定结果、雷达标定结果、avm标定结果和行驶轴线标定结果生成标定报告。
35.环视影像系统(avm)摄取车辆四周景物并通过控制器将四周景物合成一幅360
°
的全景图，显示效果类似从车辆上空俯拍的影像。环视影像系统不仅提供全景影像，同时显示动态辅助线和泊车辅助功能。因此全景影像拼接的精确程度将直接影响用户的体验。全景环视影像系统的整车下线标定就是为了根据实际车辆进行标定以保证全景影像的效果。
36.为了进一步提高车身居中摆正标定的准确性，以便进行车辆驾驶辅助系统的标定，如图1和2所示，本发明采用的摆正装置5包括：前摆正机构、前滚轮机构、后摆正机构和后滚轮机构。
37.前摆正机构、前滚轮机构、后摆正机构和后滚轮机构均与控制装置8连接。前摆正机构用于对前轮进行居中摆正。前滚轮机构用于对前轮进行定位和移动。后摆正机构用于对后轮进行居中摆正。后滚轮机构用于对前轮进行定位和移动。
38.在本实施例中，可以依据实际被测车辆的尺寸，对摆正装置5上述提供的各机构间的安装距离进行设置，例如，实际被测车辆的车长度不大于6000mm、车宽不大于2200mm、轴距不大于3600mm。在这一测试条件下，可以将基准定位为：车辆中心线位 前轮中心线。在控制装置8中预设的轴荷为3t，摆正精度为
±
10mm(车辆纵向中心线误差)，摆正速度为≤5s。
39.在该实施例中，实现车轮的定位和移动主要是通过电气控制方式实现，例如采用气缸、电机等实现滚动方式。
40.为了进一步提高整体标定效果，如图1和2所示，本发明上述提供的多传感器融合标定系统还包括：第一悬架1和第二悬架4。
41.frs雷达标定装置9均安装在第一悬架1上。激光标定装置3安装在第二悬架4上。
42.进一步，作为本发明的又一实施例，上述提供的frs雷达标定装置9包括：雷达发射接收仪和角反射器。
43.雷达发射接收仪与控制装置8连接。雷达发射接收仪用于发射和接收雷达信号。角反射器安装在第一悬架1上。角发射器用于对雷达发射接受仪发射的雷达信号进行反射。雷达发射接收仪优选为手持诊断仪。
44.在该实施例中，frs雷达被动式校准的目的是通过光学测量确定校准镜轴线与行驶轴线的偏差，再读取校准镜与雷达轴线的偏差角，通过调整水平方向和垂直方向的校准螺栓，使雷达轴线与行驶轴线重合或在一个允许的范围内。校准镜轴线与雷达轴线之间的精确的偏差角度(水平方向和垂直方向)已经写入雷达传感器并可通过诊断命令读取。
45.在实际校准过程中，本发明提供的frs雷达被动式校准，可以采用包括被校准的车辆、校准设备(光学测量仪器)以及校准电脑的平台完成。frs雷达标定装置9的安装方式如图3所示。
46.进一步，本实施例中采用的角反射器的产品规格为：参数-76。5g，rcs-10dbsm。材质-钢。表面平整度-0。03mm。角反射器安装于第一悬架1外侧，其角度可以通过螺纹和厚度调节片方式调整。为了实现角反射器的实时调整，本发明在第一悬架1上设置有调节机构。
47.角反射器安装在调节机构上。调节机构与控制装置8连接。调节机构根据控制装置8生成的控制指令进行角度和位移的调整。调节结构放置于第一悬架1底部，并贴有吸波材料防止其他信号反射，如图4所示。
48.frs雷达标定系统包含了y轴移动装置，采用三菱plc系统完成移动。由于透镜可以将原始光线变为平行线，所以z轴高度对精度标定无影响，因此不用调节z轴高度。系统只需要调节y轴方便车辆进出即可。为了满足标定精度的要求通过调平螺栓完成原始精度的调节，整体安装图如图5所示。
49.进一步，本发明采用摄像标定装置实现车辆的光学测量。摄像标定装置包括：fcs标靶2、led灯和标定板。
50.fcs标靶2安装在第一悬架1上。标定板沿摆正装置5进行周向分布设置。fcs标靶2与控制装置8连接。fcs标靶2用于接收标定板发射的灯光信号。
51.摄像标定装置的中心与雷达标定装置的中心保持一致，考虑车辆完成校准后从前方驶出，摄像标定装置能够缩回进行有效避让。
52.光学校准的误差包括：测量的误差和人工调整的误差(机械准确度或机械、软件量化精度)。
53.人工调整误差是指，光点最终需要调节至“定义点”的精度范围，在该精度范围内可认为校准成功。
54.雷达安装误差(
±3°
)是指雷达在校准之前，雷达在支架上的安装参考点所构成的平面法线与车辆行驶轴线之间的偏差。该安装误差范围取决于设备供应商测量设备的测量范围，建议不超过
±3°
。
55.请注意激光测量系统的法线与车辆行驶轴线(由非转向轮的前束决定，和转向轮无关)的偏差，行驶轴线与激光测量系统法线(设备轴线)的偏差值可测，且在雷达校准之前该值必须保证在
±
0。15
°
范围内。需要注意的是，如果车辆在调整自身参数(如调整前束)时改变了行驶轴线，则需要在校准开始之前重新进行转鼓并重新测量偏差值，保证行驶轴线与设备轴线的偏差在
±
0。15
°
范围内。
56.在标定过程中，当雷达接插件向下安装，校准镜轴线位于雷达轴线逆时针方向时，水平偏差角为正值。当雷达接插件向下安装，当校准镜轴线低于雷达轴线时，垂直偏差角为正值。
57.被动式校准设备光线收集装置的坐标系，基于坐标系进行设计。需特别注意坐标
系中角度的正负号与实际校准镜偏差方向的关系。基于上述定义，被动校准设备的激光经过镜面反射，投影到灯光收集箱上。
58.标定板为包含黑、白和灰三种颜色的网格结构。标定板是针对主动安全摄像头生产线标定设计的标定方案。作为一种基于目标标靶的方案，标定过程中，待标定车辆需要固定在生产线末端一个特定工位上，让摄像头拍摄竖直放置于该工位正前方的一块标定板。校准板上有多个几何要素，这些几何要素与校准板的其余部分对比非常强烈。校准板安装在车前某一参考位置处，摄像头会从这个校准板上获取图像。然后通过图像分析就可确定图像中的几何要素的位置。在产线模式下，车辆被固定在静止目标(校准板)前，基于标准尺寸校准板。tac标定板由两个图案组成。其中每个图案由两行交替的黑白正方形组成，每行包含3个正方形，每个正方形的边长均为s。标定板图案四周可以有一定的空白。如图所示。软件通过已确定的图像坐标和已知的校准板参考位置，就可确定出摄像头的实际方向角，并会把这个信息存储到控制单元内。另外还可以确定摄像头的实际高度。
59.在本实施例中，标定板表面应为哑光材质，镜面反射能力差。标定板表面应平整，并易于清洁。标定板应能够长期保存和使用、耐磨、不易变形变色、具有一定防腐蚀能力。
60.标定过程需要用车载摄像头拍摄车辆前方竖直安装的标定板(标靶)。标定板由2张2x3cm的黑白格子图案构成，每个格子都为正方形，图案四周有灰色边缘。左右图案水平，方向上下相反(或旋转180
°
)，具体参数数值请参考标定板尺寸及安装参数。标定板可以为一块整板。标定板的颜色：白色色号n9。5，黑色色号n1。5，边缘灰色色号n5。5。标定板应符合完整的标定图案，可以在图案四周留有50mm以上的白色边缘以提高检测精度。标定板的平整度：平整度误差≤3mm。
61.标定板应安装在车辆前方，两块图案应等高且水平，板面应垂直于地面。具体的安装位置参数数值请参考标定板尺寸及安装参数。
62.本发明使用yz两轴机械系统完成标靶固定，测试工作站通过检测线获得轮眉数据后，调节z轴高度和车身高度一致，y轴为首次定位数据，完成y轴和摄像头中心轴定位以后不再调整，如果发生系统误差后再次进行定位。沿x轴的旋转轴数据可以通过安装螺丝调节。
63.本部分对后激光雷达系统安装下线后如何做检测校正流程及所需的环境、工具设备、流程、软件需求提出方案。地面漆油漆，建议漆黄色油漆并区别工作区与行人区。标定区域内需要用标定板隔成一个两面体(图所示)，二维码是用哑光材料贴在安装板上。
64.进一步，实现激光标定的基础设置包括：
65.电源：配电箱为220v。
66.灯源：led光源，能够有效用于该工位标定照明使用。
67.汽车姿态控制装置8：要求此装置可以对汽车进行姿态控制，用于确定激光标定板的法向与汽车在同一水平面上，其材质要求钢铁型等不易变形等材质。
68.支架：用于固定标定板。支架材质为标准铝型材。
69.当汽车与标定板被控制到指定位置后可对雷达进行标定。基于此，激光标定装置3包括：激光标靶7仪和激光标靶7。
70.激光标靶7仪与控制装置8连接。激光标靶7仪用于发射和接收激光信号。激光标靶7设置在第二悬架4上。激光标靶7用于反射激光信号。
71.激光标靶7表面至车位的距离，至少需要保证车尾距激光标靶7的距离为2m
±
0。15m(tbd)。标定板的垂直高度需与激光雷达同高。通过调节z轴参数使标定靶和车辆z轴方向一致。标定靶在x、z方向移动行程可以控制在只要让车可以通过即可。x、z方向的精度可控制在
±
1cm以内即可。后激光机械标定包含xz轴调节系统，通过电检服务器获得轮眉高度数据后将左右后侧标靶自动调整到指定位置，启动标定程序完成后激光雷达的标定。侧面和后面安装标靶材料，完成侧面激光传感器的标定。
72.在实际校正过程中，控制装置8读取数值大于原有设定值
±
3度时需进行机械式调整。读取数值介于原有设定值
±
3及
±
1度进行软件校正。读取数值小于原有设定值
±
1度无须进行任何校正。
73.进一步，本发明在实际应用过程中，多传感器融合标定系统的场地设置参数可以依据客户实际需求进行设置，例如：
74.标定场地大小：5600mm*9000mm(根据研发产品摄像头需求调整)。以棋盘格方案为例，需保证整体标定场地的长度、宽度及误差要求
±
15mm，所有黑色方块按照图案上的尺寸进行，并且误差保证在
±
2mm以内。要求标定场地的地面平整，标定场地内平整度误差保持在2mm以内。平整度误差要求在任意两米长度最大误差
±
5mm以内。确保车辆四轮处于一个水平面。备注：
±
5mm：三角函数算法约等于0。2
°
。全景泊车辅助系统标定场地绘制采用黑白环氧树脂地坪漆，涉及到耐磨性和亚光性能，铺设油漆过程中，在光照条件油漆铺设完成后地面不能出现明显反光，建议实喷油漆时按比例混合含(气象二氧化硅)化工消光剂一起施工，以避免地面反光。采用厚度为8mm以上的钢板。
75.各标靶图案为：
76.标定识别块形状特性：场地施工时需保证标定块为正方形，四角为直角，四边为直边标定识别块材质：劳尔色号ral9017交通黑，无反光雾面漆。标定识别块安装精度要求标定识别块实际安装位置与目标位置在x/y/z轴方向的偏差应小于1mm。标定识别块大小：1200mm*1200mm(
±
5mm)(尺寸误差≤1mm)。
77.各标靶的形状为棋盘格形状，例如：
78.场地施工时需保证标定块为黑白棋盘格，四角为直角，四边为直边棋盘格标定识别块材质：白色采用劳尔色号ral9016交通白，黑色色块为劳尔色号ral9017交通黑，无反光雾面漆。棋盘格安装精度要求棋盘格实际安装位置与目标位置在x/y/z轴方向的偏差应小于3mm。
79.光照要求为：
80.漫反射光，地面不能出现反光，led灯管垂直照明。光源照明(led灯管规格：1。2米长，6500k色温，功率16w以上，采用led灯管垂直照明。
81.光源高度：约为3m～4m。避免普通荧光、日光灯管的50hz频闪。环境光照亮度值在300lux
–
700lux之间。
82.照明led灯管与标定场正上方3-4米高度安装。为避免阳光透过门窗进入标定场，要求场地周围的门窗采用加厚白色蒙布或遮光板粘贴门窗(保证环境光照稳定)。
83.标定图案为：
84.在绘制标定图案之前，将地面稍微打毛，以增强漆的附着力度具备耐磨性，要求标定图案耐磨，长久保持图案色彩，在质保期内如出现问题，应由供应商免费更换。
85.标定图案采用全哑光黑白油漆，黑白块要求喷涂在厚度不低于8mm的钢板上，进行整体拼装。
86.白色采用劳尔色号ral9016交通白油漆，其对应rgb值为
87.255，255，255，(例:田宫消光白)。黑色采用劳尔色号ral9017交通黑，其对应黑色rgb值为7，7，7，(例:田宫消光黑)。(设计前输入)
88.使用喷漆方式绘制，喷漆均匀。在喷黑漆时遮住白漆区域。在喷白漆时遮住黑漆区域。黑白分明不得有相互掺杂。
89.标定板黑白块材质稳定性强，受温度影响形变较小，耐磨，抗一般性磕碰，表面粗糙度0。2＜rα值＜0。4，保证5万台车辆的测试不会对标定板黑白块造成磨损。
90.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
91.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。