隧道轮廓激光雷达点云线特征共面约束标定方法

作     者：王耀东 徐金杨 朱力强 史红梅 方妍 WANG Yaodong;XU Jinyang;ZHU Liqiang;SHI Hongmei;FANG Yan

作者机构：北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 北京特种机械研究所北京100143 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2024年第32卷第6期

页      面：774-784页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费(No.2022JBQY002) 国能朔黄铁路发展有限责任公司科技创新项目(No.GJNY-21-65) 

主　　题：激光雷达 地铁隧道 点云标定 共面约束 隧道断面 

摘      要：地铁隧道断面轮廓参数测量过程中,需要对高速激光雷达点云进行高精度系统标定。特别是大场景隧道环境,对标定模板要求高,标定过程复杂,检测精度影响大。针对此问题,本论文提出了一种新颖的适用于地铁隧道轮廓点云的标定方法,并基于双激光雷达测量系统,进行了算法研究。本方法设计了专用的手推行便携式标定系统,利用由点云数据提取的标定板线特征,建立目标函数,通过混合了遗传算法和Levenberg-Marquardt算法的非线性优化方法,寻找全局最优解从而实现对激光雷达的标定。实验结果表明:本方法对于两侧钢轨顶轨的标定误差在±1.5 mm以内;静态测量精度X误差在±1 mm内、Y误差在±4 mm内;当采集系统以5 km/h的速度进行数据采集时,动态测量精度X误差在±4 mm内、Y误差在±6 mm内。本方法能够实现激光雷达的高精度标定,算法鲁棒性强,具有易操作、环境适应性强的特点。