传感器坐标系与车身坐标系的转换关系

文章目录

    • 1坐标系的定义
      • 1.1车身坐标系定义如下:
      • 1.2传感器坐标系定义如下:
    • 2坐标系旋转
    • 3坐标系平移

1坐标系的定义

1.1车身坐标系定义如下:

传感器坐标系与车身坐标系的转换关系_第1张图片

1.2传感器坐标系定义如下:

传感器坐标系与车身坐标系的转换关系_第2张图片

将车身坐标系定义为 O 2 X Y Z O_2XYZ O2XYZ,传感器的坐标系定义为 O 3 X Y Z O_3XYZ O3XYZ,绕 Z Z Z轴旋转的角度为 ψ \psi ψ,其中逆时针方向为正。

2坐标系旋转

Z Z Z时针旋转的旋转矩阵定义为
R = [ cos ⁡ ψ − sin ⁡ ψ 0 sin ⁡ ψ cos ⁡ ψ 0 0 0 1 ] R = \left[ \begin{matrix} \cos\psi & -\sin\psi & 0\\ \sin\psi&\cos\psi&0\\0&0&1 \end{matrix} \right] R=cosψsinψ0sinψcosψ0001
Z Z Z时针旋转的旋转矩阵定义为
R = [ cos ⁡ ψ sin ⁡ ψ 0 − sin ⁡ ψ cos ⁡ ψ 0 0 0 1 ] R = \left[ \begin{matrix} \cos\psi & \sin\psi & 0\\-\sin\psi&\cos\psi&0\\0&0&1 \end{matrix} \right] R=cosψsinψ0sinψcosψ0001

那么 O 3 X Y Z O_3XYZ O3XYZ O 2 X Y Z O_2XYZ O2XYZ坐标系之间的转换可以表示为
[ x 2 y 2 z 2 ] = [ cos ⁡ ψ − sin ⁡ ψ 0 sin ⁡ ψ cos ⁡ ψ 0 0 0 1 ] [ x 3 y 3 z 3 ] \left[ \begin{matrix} x_2\\y_2\\z_2 \end{matrix} \right]= \left[ \begin{matrix} \cos\psi & -\sin\psi & 0\\\sin\psi&\cos\psi&0\\0&0&1 \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} x_3\\y_3\\z_3 \end{matrix} \right] x2y2z2=cosψsinψ0sinψcosψ0001x3y3z3
考虑到车体与传感器之间只存在绕 Z Z Z轴的旋转,故坐标系旋可以只考虑 O X Y OXY OXY平面内的旋转变换。假设按照下图方式旋转:
传感器坐标系与车身坐标系的转换关系_第3张图片
变换关系可以简化表示如下:
[ x 2 y 2 ] = [ cos ⁡ ψ − sin ⁡ ψ sin ⁡ ψ cos ⁡ ψ ] [ x 3 y 3 ] \left[ \begin{matrix} x_2\\y_2 \end{matrix} \right]= \left[ \begin{matrix} \cos\psi & -\sin\psi\\\sin\psi&\cos\psi \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} x_3\\y_3 \end{matrix} \right] [x2y2]=[cosψsinψsinψcosψ][x3y3]

3坐标系平移

假设传感器相对车身坐标位置为 ( x 2 1 , y 2 1 ) (x^1_2,y^1_2) (x21,y21) 。所以最终传感器测量的目标位置在车体坐标系下的点表示如下:
[ x 2 y 2 ] = [ cos ⁡ ψ − sin ⁡ ψ sin ⁡ ψ cos ⁡ ψ ] [ x 3 y 3 ] + [ x 2 1 y 2 1 ] \left[ \begin{matrix} x_2\\y_2 \end{matrix} \right]= \left[ \begin{matrix} \cos\psi & -\sin\psi\\\sin\psi&\cos\psi \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} x_3\\y_3 \end{matrix} \right] + \left[ \begin{matrix} x^1_2\\y^1_2 \end{matrix} \right] [x2y2]=[cosψsinψsinψcosψ][x3y3]+[x21y21]

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