FMCW 라이다 기하학 구조 정밀도 모델 및 오차 보정

MIAO Yinxiao ,  

WANG Xingyu ,  

ZHU Hao ,  

BAO Chenxing ,  

TAN Jiubin ,  

摘要

주파수 변조 연속파(FMCW) 라이다의 고정밀 측정을 실현하기 위해, 라이다 기계 가공 및 조립 과정에서 도입된 기하학적 구조 오차에 대해 라이다 좌표 측정 오차를 기반으로 한 시스템 오차 모델 및 오차 보정 방법을 제안하였다. 라이다 좌표계 집합을 구축하고 공간 좌표 측정 오차의 원인을 분석하였다. 좌표계 간 변환 행렬을 통해 측정 좌표의 기하학적 오차 전파를 구현하였다. 이후 각 좌표계의 기하학적 오차를 병합하여 명시적인 라이다 기하학 공간 좌표 오차 표현식을 수립하였다. 이를 바탕으로 최소자승 최적화 목표를 설정하여 각 오차 인자와 보정된 좌표를 해석하였다. 도출된 오차 인자는 이후 좌표 측정 결과의 보정에 활용될 수 있다. 마지막으로, 본 방법에 기반한 고정밀 측정 기기인 레이저 트래커와 표적 구 중심 위치를 기준점으로 하는 보정 현장을 설계하였고, 레이저 트래커와 라이다가 동일 위치의 표적 구를 측정하여 시스템 오차 보정을 완료하였다. 실험 결과, 보정 후 라이다 공간 거리 측정 평균 오차는 0.0448%에서 0.0038%로 감소하였고, 최대 오차 값은 4.17mm에서 0.30mm로 줄어들어 라이다 기하학 구조 오차 보정 방법의 유효성을 검증하였다.

关键词

라이다; 기하학 구조 오차; 최소자승법; 오차 보정

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