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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种用于车载激光雷达‑惯导标定的运动约束构建方法，涉及自动驾驶汽车多传感器融合感知技术领域。计算在k‑1时刻到k时刻之间的IMU和LiDAR坐标系的相对位姿变换，构建外参标定方程，考虑多组测量，将标定问题转化为优化问题，通过求解得到包含横滚角和俯仰角的外参，对车辆前进方向速度进行建模，通过车辆自带的轮式里程计来对车辆在k时刻的速度建模，利用IMU构建速度的预测模型，利用速度约束来恢复退化方向上的约束，计算LiDAR‑IMU的外参，对航向角修正。完全由数据自驱动完成，简便且易于部署，不依赖额外的传感器进行辅助和人员参与，自动化程度高。

主权项：1.一种用于车载激光雷达-惯导标定的运动约束构建方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：获取IMU和LiDAR数据，并分别计算在k-1时刻到k时刻之间的IMU坐标系的相对位姿变换和LiDAR坐标系的相对位姿变换步骤二：构建外参标定方程如下： 式中，表示LiDAR坐标系到IMU坐标系之间的旋转矩阵，为待求解的变量，即LiDAR-IMU的外参，其分解为三个欧拉角：横滚角、俯仰角和航向角；步骤三：考虑多组测量，将标定问题转化为优化问题如下： 式中，表示对应的右乘四元数矩阵，表示对应的左乘四元数矩阵，通过求解该优化问题得到LiDAR-IMU包含横滚角和俯仰角的外参步骤四：对车辆前进方向速度进行建模，通过车辆自带的轮式里程计来对车辆在k时刻的速度vB,k建模如下：vB,k＝[vwheel,k,ny,nz]T3式中，vwheel,k为轮式里程计在k时刻的速度测量，ny和nz分别为在侧向和竖向上的速度测量误差；步骤五：利用IMU构建速度的预测模型如下：vI,k＝vI,k-1-gΔt+RI,k-1ak-1-baΔt4式中，vI,k和vI,k-1分别为k时刻和k-1时刻的IMU在导航坐标系中的速度，g为当地重力加速度矢量，Δt为k-1时刻到k时刻之间的时间间隔，RI,k-1表示在k-1时刻IMU在导航坐标系中的姿态，ak-1为k-1时刻的IMU加速度计测量值，ba为加速度计的零偏；步骤六：利用速度约束来恢复退化方向上的约束，表示如下： 式中，vB,k-1表示车辆在k-1时刻的速度，和分别表示IMU和LiDAR到车体坐标系的旋转矩阵，和分别表示在k时刻和k-1时刻LiDAR在地图坐标系中的位置；步骤七：计算LiDAR-IMU的外参如下： 步骤八：LiDAR-IMU的外参的三个欧拉角具体关系如下： 式中，α表示横滚角，β表示俯仰角，γ表示航向角，仅矫正航向角的估计结果，航向角修正如下： 式中，和分别表示的第2行第1列元素和第1行第1列元素。

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