JJF(鄂) 203-2026 激光雷达校准规范

JJF(鄂)203-20262026-06-02发布2026-09-10实施激光雷达校准规范CalibrationSpecificationofLidar参加起草单位：武汉珞珈伊云光电技术有限公司彭友志(武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司)夏玉国(武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司)曾卓(湖北省华祥计量技术有限公司)刘守军(武汉华测卫星技术有限公司)郭若成(武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司)吴安磊(武汉珞珈伊云光电技术有限公司)姚立(武汉华测卫星技术有限公司)彭龙(武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司)JJF(鄂)203—2026I引言 1范围 (1)2引用文件 3术语 (1)3.1横向角度分辨力 3.2高度角 3.3高度角误差 3.4扫描角度间隔 5计量特性 5.1测距示值误差 5.2测距重复性 5.3测距稳定性 5.4测角示值误差 5.5横向角度分辨力 5.6高度角误差 6校准条件 6.1环境条件 6.2校准用的标准器及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8校准结果表达 9复校时间间隔 附录A分辨力板及校准方法 附录B测距示值误差不确定度评定示例 ⅡJJF(鄂)203—2026附录C测角示值误差不确定度评定示例(一) 附录D测角示值误差不确定度评定示例(二) 附录E横向角度分辨力不确定度评定示例 附录F高度角误差不确定度评定示例 附录G校准证书内页(推荐)格式 Ⅲ术语及定义》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本12引用文件用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。激光雷达是一种基于光电子仪器技术的传感器，通常由激光器、扫描机构、根据场景动态调整扫描区域、密度和速度。如图1所示，线性扫描激光雷达的激2换，可以得到被测目标在笛卡尔坐标系下的三维坐标x,y,z,如式(1)及图2XX35.4测角示值误差注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性指标仅供参考。响应小于2mm/km,不应有影响校准结果的震动与电磁干扰。推荐使用表1所列校准用标准器，也允许使用满足不确定度要求的其他计量序号主要计量器具1长度基线场总长度应不小于1km,点位不少于5个，扩展不确定度U≤2.0mm+2.0×10-⁶D,k=2。2分辨力板在50m测距基线上，条纹间隔校准结果的扩展不确定度应小于0.1mm,同一单元内条纹间隔最大互差不超34表1(续)校准用标准器及技术要求4由影像测量平行光管、分光镜和平面镜组成。其中，影像测量平行光管的分度误差应小于0.05"/pixel;相机的由I级经纬仪/全站仪测得。5多齿分度台7校准项目和校准方法校准项目见表2。序号校准项目1外观质量与功能检查-2测距示值误差345测角示值误差6横向角度分辨力7高度角误差备注：激光束散角大于2倍扫描角度间隔的激光雷达不进行横向角度分辨力的校准。7.2.1.1激光雷达及其附件不应有影响计量性能的外观缺陷，镜头或光学窗口7.2.1.3激光雷达机身或说明书上应有激光雷达型号、出厂编号和生产厂商等5在长度基线场进行校准。校准选用的基线段应不少于5段，且其长度应均匀分布在测程范围内，在基线两端分别安置激光雷达激光波长对应反射率为80%的漫反射板),漫反射板周围及测量点方位不应有中心，进行扫描测量，并按式(2)、式(3)计算第j段基线的测距示值误差(如果长度基线场存在坡度，需要进行斜平距改正)。i——单次扫描测量中的第j段基线第i个点；采用7.2.2的测量数据，按式(4)计算第j段基线的测距重复性。D;——在第j段基线中，激光雷达扫描测量的斜距平均值，mm。接7.2.2节，给激光雷达重复上电两次(重复进行激光雷达开机，开机预热3分钟),对安置在接近测程的校准点(j=5)安置的漫反射板，进行扫描测量，重复断电间隔时间内应保证激光雷达至少冷却3分钟。将三次坐标测量结果转化67.2.5测角示值误差对于激光束散角不小于2倍扫描角度间隔的激光雷达，按图3方式安置线型水平安置多齿分度台并使多齿分度台置于零位。如图3所示，依次固定微倾台和激光雷达，在距激光雷达50m处竖直固定线型标靶，线型标靶应对准激光待激光雷达开机3min后，获取线型标靶的一组测量坐标，经坐标转化得到一组水平方位角，并根据式(5)计算多齿分度台置于零位时的方位角估计值，以此作为参考方向。将多齿分度台依次旋转至第2、3、..、n校准位置(校准位置根据激光雷达视场角大小进行均匀布设),以同样的方法计算方位角估计值。按式(6)分别计算各角度下的误差△k,取其峰峰值作为测角示值误差的校7对于激光束散角小于2倍扫描角度间隔的激光雷达，可按图4方式安置影像1—激光雷达；2—微倾台；3—多齿分度台；4—吸光挡板；5—分光镜；6—平面镜；7—影像测量平行光管水平安置多齿分度台，并使多齿分度台置于零位。如图4所示，依次固定微倾台、激光雷达以及影像测量平行光管，平行光管对及对应偏转光斑的水平方向△Hk,2,以顺时针偏转方向为正，按式(7)分别计算JJF(鄂)203—20268△H₀——激光雷达在该偏转角下的标称角(标称水平角间隔的整数倍),°;将分辨力板竖直固定在50m处(测距能力不足50m的可固定于最大测距范围处，推荐在分辨力板后3m安置相应大小的白色背景板),分辨力板工作面将工作视场角正对分辨力板，如图5所示。通过激光雷达测量分辨力板的坐标信激光雷达测量中心的张角来度量。横向角度分辨力按式(8)计算。图5横向角度分辨力测量安置图示按图6所示安置影像测量平行光管、多齿分度台、微倾台和激光雷达。水平9法平面交线方向为参考方向);I——线束高度角，°。(9)及式(10)求得未知数Â、X、Y,并根据式(11)及式(12)求得线束高度场景下(反射目标恰在测距范围极限内)测得的一组坐标值，换算成水平角与竖直角，依照式(9)~式(11)计算得到标称线束高度角Iidar。量校准规范编写规则》的要求。校准证书内页格式见附录E。过12个月。应大于条纹间隔，如图A.1所示，每个单元的对应的分辨校准方法：使用通用卡尺测量各单元的镂空条纹间隔，对每个条纹的5处位置进行间距测量，每个单元中间距最大值与最小值之差不应大于0.1mm,取每JJF(鄂)203—2026n——坐标点数，个。Di——校准点处反射板中心位置对应点云的第i个激光雷达斜距值，mm;B.4各输入量的标准不确定度分量评定B.4.1输入量D的测量重复性引入的标准不确定度分量u(D)B.4.2漫反射板反射率偏差引入的标准不确定度分量u(Aaim)经实验，在75m处，70%、90%漫反射率板测得结果分别为75.4993m、B.4.3坐标选取引入的标准不确定度分量u(Δang)由激光雷达出厂说明可知，激光束散角基本小于0.3°,因此选取0.3°锥角范围内坐标(即以漫反射板中心为圆心、直径为0.005·Ds的区域),假设为均匀u(Δang)=(1-cos(0.15°)×7.5×10⁴mm/√3=JJF(鄂)203—2026B.4.4输入量Ds引入的标准不确定度分量u(Ds)0m~2km基线的扩展不确定度为U≤2.0mm+2.0×10-6D,k=2;测距范围Ds取75m,则基线的标准不确定度为：B.5各标准不确定度分量汇总符号不确定度来源灵敏系数1漫反射板反射率11安置误差1B.6合成标准不确定度评定B.7扩展不确定度评定取包含因子k=2,则激光雷达测距示值误差的扩展不确定度为：测角示值误差不确定度评定示例(一)按照7.2.5中对于激光束散角不小于2倍扫描角度间隔的激光雷达的校准方△m=Ha-Hb+△Hs,a,b+△lidarC.4各输入量的标准不确定度分量评定C.4.1方位拟合重复性引入的标100点，拟合10次，用贝塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表C.1。12345拟合值/°6789拟合值/°有C.4.3激光雷达安置时转轴中心与转台中心不重合引入的标准不确定度分量C.4.4激光雷达转动机构安置不竖直激光雷达安置整平时，整平误差可控制在0.2°以内，其对水平夹角的最大影响为±1.6”,假设为均匀分布，有C.5各标准不确定度分量汇总符号不确定度来源灵敏系数标准不确定度/°1多齿分度台分度误差1安置误差1C.6合成标准不确定度评定C.7扩展不确定度评定取包含因子k=2,则激光雷达测角示值误差的扩展不确定度为：对于激光束散角不小于2倍扫描角度间隔的激光雷达测角示值误差校准可JJF(鄂)203—2026测角示值误差不确定度评定示例(二)按照7.2.5中对于激光束散角小于2倍扫描角度间隔的激光雷达的校准方法，D.2测量模型△H₀——激光雷达在该偏转角下的标称角(标称水平角间隔的整数倍),°。D.4各输入量的标准不确定度分量评定D.4.1偏转光斑与直射光斑的水平夹角识别重复性引入的标准不确定度分量偏差。重复性测量数据见表D.1。序号12345水平坐标/pixel序号6789水平坐标/pixelD.4.2分光镜、平面镜偏转标准角引入的标准不确定度分量2",假设为正态分布，有D.4.3激光雷达转动机构安置不竖直引入的标准不确定度分量u(△lidar)激光雷达安置整平时，整平误差可控制在0.2°以内，其对水平夹角的最大影响为±1.6”,假设为均匀分布，有标称角可通过点云数据进行换算，其标准不确定度不大于2”,假设为正态JJF(鄂)203—2026D.5各标准不确定度分量汇总符号不确定度来源灵敏系数标准不确定度/°1平面镜、分光镜偏转标准角1安置不竖直误差1标称角计算误差D.6合成标准不确定度评定D.7扩展不确定度评定取包含因子k=2,则激光雷达测角示值误差的扩展不确定度为：本规范对于激光束散角小于2倍扫描角度间隔的激光雷达的测角示值误差E.3灵敏系数E.4各输入量的标准不确定度分量评定E.4.1分辨力板与激光雷达测量中心的间距安置不准引入的标准不确定度分量JJF(鄂)203—2026E.4.2条纹间距误差引入的标准不确定度分量u(d)E.4.3激光雷达扫描轨迹与条纹激光雷达扫描轨迹与条纹应调整为垂直，偏差不大于±3°,假设为均匀分E.4.4区分狭缝对应坐标信息引入的标准不确定度分量u(△e)判断狭缝对应坐标是否分离时，存在一定的偏差，该偏差不大于2倍扫描角度间隔，这里扫描角度间隔取0.0018°,即±0.0036°。假设为均匀分布，有符号不确定度来源灵敏系数标准不确定度测量中心的间距误差条纹间距误差安置误差1区分判断引入的误差1E.6合成标准不确定度评定uc=√c₁²u²(L)+c₂²u²(d)+c₃²u²(Llidar)+c₄²u²(Δe)=2E.7扩展不确定度评定取包含因子k=2,则激光雷达横向角度分辨力的扩展不确定度为：JJF(鄂)203—2026高度角误差不确定度评定示例e(φL,i)——激光雷达坐标数据换算成竖直角引起的分辨力误差；JJF(鄂)203—2026F.4.1激光雷达坐标数据换算成水平方向及竖直角引起的分辨力误差引入的标激光雷达点云坐标的分辨力为0.1mm,以50m为测距范围，设其为均匀分F.4.2激光雷达水