LiDAR标签和栅格占有图结合的LiDAR/IMU空间标定方法

LiDAR和惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)在智能汽车获得了广泛的应用，比如高精度地图构建、车辆实时定位等。两种传感器进行组合测量时，需要知道两者之间的空间关系，包括空间旋转和平移参数。本文提出了一种基于LiDAR标签的自动化LiDAR/IMU空间标定方法。首先分析了LiDAR/IMU标定参数对LiDAR点云拼接的影响，证明了当车辆近似直线运动时，使用概略标定参数即可利用IMU的姿态信息将LiDAR点云转换到轴向近乎一致的坐标系。基于该结论，提出了一种基于IMU姿态约束的LiDAR栅格占有图构建方法，构建高相对精度的点云地图与LiDAR标签的点云进行地图匹配，获得LiDAR标签在图中的位置，相对于单点云帧互匹配方法，提高标签点云匹配的精度和可靠性。然后基于LiDAR标签的已知高精度位置，采用非线性优化方法解算栅格占有图与LiDAR标签的空间转换关系，进而求解LiDAR/IMU的空间标定参数。试验结果表明，利用本文方法获得的标定参数构建的点云地图，可实现厘米级的绝对位置精度，验证了本文方法的正确性和可行性。