本發(fā)明涉及挖掘機(jī)自動駕駛，具體涉及一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、無人挖掘機(jī)是工程機(jī)械無人化、智能化賽道上的重要落地設(shè)備之一。在無人挖掘機(jī)設(shè)備中，能夠準(zhǔn)確感知并獲取無人挖掘機(jī)所處場景信息和所存物體信息是實(shí)現(xiàn)無人化、智能化必不可少的前提條件。與傳統(tǒng)的相機(jī)傳感器等相比，雷達(dá)傳感器具有更寬廣的視野范圍，并可以返回更精確的距離度量，此外雷達(dá)傳感器不易受光照等環(huán)境變化影響，在復(fù)雜多變、環(huán)境惡劣的無人挖掘機(jī)工作場景感知中具有極大的應(yīng)用前景。雷達(dá)設(shè)備在車身上進(jìn)行安裝時(shí)，具有安裝誤差，雷達(dá)往往并沒有安裝在車身的回轉(zhuǎn)中心，導(dǎo)致將車身激光雷達(dá)坐標(biāo)系變換至無人挖掘機(jī)自身車體坐標(biāo)系時(shí)，出現(xiàn)不可控的旋轉(zhuǎn)量誤差和平移量誤差。在無人挖掘機(jī)中，將安裝于車身上雷達(dá)傳感器感知到的環(huán)境點(diǎn)云信息，坐標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換至無人挖掘機(jī)自身的車體坐標(biāo)系中，可完成周圍環(huán)境及其對應(yīng)雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)在無人挖掘機(jī)自身車體坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置統(tǒng)一，是無人挖掘機(jī)準(zhǔn)確理解自身所處環(huán)境必不可少的重要步驟，這一過程稱為車身坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系的標(biāo)定。通過標(biāo)定，可以獲取到基于自身車體坐標(biāo)系的環(huán)境點(diǎn)云信息，無人挖掘機(jī)可以準(zhǔn)確理解自身在周圍環(huán)境所處的位置，并進(jìn)行挖掘、行走、避障等作業(yè)過程。目前，一些技術(shù)需要借助其他傳感器掃描車體在車身坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，再通過雷達(dá)傳感器掃描車體在雷達(dá)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后將兩種坐標(biāo)進(jìn)行匹配，才能得到車身坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，這種方法需要依賴其他傳感器，增加了標(biāo)定的成本和復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，以解決車身坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系標(biāo)定成本高和復(fù)雜度高的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定方法，所述方法包括：將挖掘機(jī)放置于平坦地面上；通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面；根據(jù)所述第一平面和所述第二平面在雷達(dá)坐標(biāo)系中確定車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量；根據(jù)所述車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量計(jì)算用于所述雷達(dá)坐標(biāo)系和所述車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)量；控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓；計(jì)算所述雷達(dá)軌跡圓的圓心在所述雷達(dá)坐標(biāo)系中的圓心坐標(biāo)；基于所述圓心坐標(biāo)和所述雷達(dá)坐標(biāo)系的原點(diǎn)計(jì)算用于所述雷達(dá)坐標(biāo)系和所述車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的平移量。

3、在一些可選地實(shí)施方式中，所述通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面，包括：采集地面點(diǎn)云，并通過所述地面點(diǎn)云擬合所述第一平面；采集挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云，并通過所述挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云擬合所述第二平面。

4、在一些可選地實(shí)施方式中，所述通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面，包括：將所述雷達(dá)軌跡圓擬合為平面，得到所述第一平面；采集挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云，并通過所述挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云擬合所述第二平面。

5、在一些可選地實(shí)施方式中，所述采集挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云，包括：固定挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)角度，并控制挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)上下旋轉(zhuǎn)；在所述挖掘機(jī)構(gòu)上下旋轉(zhuǎn)的過程中，采集所述挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云。

6、在一些可選地實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述第一平面和所述第二平面在雷達(dá)坐標(biāo)系中確定車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量，包括：計(jì)算所述第一平面的第一法向量和所述第二平面的第二法向量；計(jì)算所述第一法向量和所述第二法向量的外積，得到第三法向量；根據(jù)所述第一法向量、所述第二法向量和所述第三法向量確定所述車身坐標(biāo)系在所述雷達(dá)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)軸向量。

7、在一些可選地實(shí)施方式中，所述控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓，包括：以挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)初始時(shí)刻的激光雷達(dá)位姿確定所述雷達(dá)坐標(biāo)系；在挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周時(shí)采集雷達(dá)的軌跡點(diǎn)云；基于所述軌跡點(diǎn)云確定雷達(dá)旋轉(zhuǎn)過程中的旋轉(zhuǎn)位姿；將所述旋轉(zhuǎn)位姿變換至所述雷達(dá)坐標(biāo)系下，得到雷達(dá)運(yùn)動軌跡在所述雷達(dá)坐標(biāo)系下的軌跡坐標(biāo)值；基于所述軌跡坐標(biāo)值擬合得到所述雷達(dá)軌跡圓的軌跡方程。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定裝置，所述裝置包括：挖掘機(jī)放置模塊，用于將挖掘機(jī)放置于平坦地面上；平面點(diǎn)云采集模塊，用于通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面；坐標(biāo)軸計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一平面和所述第二平面在雷達(dá)坐標(biāo)系中確定車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量；旋轉(zhuǎn)量計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量計(jì)算用于所述雷達(dá)坐標(biāo)系和所述車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)量；軌跡采集模塊，用于控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓；圓心確定模塊，用于計(jì)算所述雷達(dá)軌跡圓的圓心在所述雷達(dá)坐標(biāo)系中的圓心坐標(biāo)；平移量計(jì)算模塊，用于基于所述圓心坐標(biāo)和所述雷達(dá)坐標(biāo)系的原點(diǎn)計(jì)算用于所述雷達(dá)坐標(biāo)系和所述車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的平移量。

9、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的方法。

10、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的方法。

11、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的方法。

12、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

13、本發(fā)明將挖掘機(jī)放置于平坦地面上，從而根據(jù)地面位置和挖掘機(jī)車身上的一些特殊位置，只通過安裝的雷達(dá)設(shè)備采集平行于地面的點(diǎn)云和垂直于地面的點(diǎn)云，從而擬合得到平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面。采集到的第一平面和車身坐標(biāo)系的xoy平面平行，第二平面和車身坐標(biāo)系的xoz平面平行，從而根據(jù)第一平面和第二平面可以在雷達(dá)坐標(biāo)系中計(jì)算車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量，由于雷達(dá)坐標(biāo)系三個坐標(biāo)軸的方向已知，從而根據(jù)雷達(dá)坐標(biāo)系三個坐標(biāo)軸的方向和車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量可以計(jì)算出雷達(dá)坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)量。要實(shí)現(xiàn)兩個坐標(biāo)系的完整標(biāo)定，除了坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度需要確定，還需確定坐標(biāo)原點(diǎn)的平移量，才能將兩個坐標(biāo)系對齊。對此，本發(fā)明控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓；計(jì)算雷達(dá)軌跡圓的圓心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的圓心坐標(biāo)，該圓心坐標(biāo)表示的則是挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)中心，而挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)中心即是車身坐標(biāo)系的原點(diǎn)，故本發(fā)明基于圓心坐標(biāo)和雷達(dá)坐標(biāo)系的原點(diǎn)的距離即可計(jì)算出用于雷達(dá)坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的平移量。最后，綜合平移量和旋轉(zhuǎn)量，在無需外部設(shè)備參與的條件下完成了兩個坐標(biāo)系的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了一種成本低且簡單高效的標(biāo)定方案。

技術(shù)特征：

1.一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述采集挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)面點(diǎn)云，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一平面和所述第二平面在雷達(dá)坐標(biāo)系中確定車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓，包括：

7.一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定裝置，其特征在于，所述裝置包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明挖掘機(jī)自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種車身和雷達(dá)的坐標(biāo)系標(biāo)定方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，方法包括：將挖掘機(jī)放置于平坦地面上；通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云確定平行于地面的第一平面和垂直于地面的第二平面；根據(jù)第一平面和第二平面在雷達(dá)坐標(biāo)系中確定車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量；根據(jù)車身坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸向量計(jì)算用于雷達(dá)坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)量；控制挖掘機(jī)以回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，并通過雷達(dá)采集的點(diǎn)云獲取雷達(dá)坐標(biāo)系中的雷達(dá)軌跡圓；計(jì)算雷達(dá)軌跡圓的圓心在雷達(dá)坐標(biāo)系中的圓心坐標(biāo)；基于圓心坐標(biāo)和雷達(dá)坐標(biāo)系的原點(diǎn)計(jì)算用于雷達(dá)坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的平移量。本發(fā)明降低了車身坐標(biāo)系和雷達(dá)坐標(biāo)系標(biāo)定成本和復(fù)雜度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉鋼洋,商學(xué)建,張敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三一重機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10