一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102353379A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102353379A(43)申请公布日2012.02.15(21)申请号201110188181.1(22)申请日2011.07.06(71)申请人上海海事大学地址200135上海市浦东新区浦东大道1550号(72)发明人孙作雷曾连荪杨宁(74)专利代理机构上海天翔知识产权代理有限公司31224代理人吕伴(51)Int.Cl.G01C21/26(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法(57)摘要本发明为一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法。自动驾驶车的导航需解决的关键问题之一是建模车辆行驶的环境，辨识其中的景物；将环境信息转化为自动驾驶车智能避障、路径规划可用的参数化信息。本发明采取在自动驾驶车的前端装配激光传感器；测量激光传感器中心与车辆中心的空间距离等一系列步骤；利用车辆行驶过程中采集的激光点序列建模整个环境。通过配准激光传感器在相邻采样时刻的观测求取车辆的位移和航向角，是一种自包含的方案，可有效避免同类方法中所使用的基于星座系统的方案在极端环境中信号丢失的问题；基于概率图模型推理的方法处理激光束中的激光点序列，智能地利用并管理了景物轮廓的几何特征，因此对环境建模的精确度更高。CN1023579ACCNN110235337902353386A权利要求书1/1页1.一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法，包括如下步骤：1)在自动驾驶车的前端装配激光传感器，当车辆行驶时激光扫描传感器开始按照固定频率采集激光束观测；2)测量激光传感器中心与车辆中心的空间距离；3)确定车辆当前采样时刻在地球中心坐标系下的位置，首次运行系统时，需借助其它传感器观测车辆在地球中心坐标系下的初始位置；4)预处理车辆行驶过程中在相邻两采样时刻所采集的两束激光束中返回的距离读数序列；5)通过寻找步骤4)中两组相邻激光束中激光点的一一对应的关系，求取两个相邻时刻间车辆行驶的位移和航向角；6)将步骤5)中求得的车辆行驶的位移和航向角与前一采样时刻车辆的绝对位置合成出当前采样时刻车辆在地球中心坐标系下的绝对位置；7)将当前采样时刻传感器中心坐标系下的以笛卡尔座标表征的激光点序列与步骤5)中求取的车辆在地球中心坐标系下的绝对位置合成，求取激光点序列在地球中心坐标系下的坐标；8)根据步骤2)中测得的激光传感器中心与车辆中心的空间距离作为传感器中心坐标系原点与车辆中心坐标系原点的空间偏移，进一步修正步骤6)中的激光点序列在地球中心坐标系下的坐标，存储激光点序列的坐标，这些激光点坐标描绘了当前环境景物的距地面一定高度的横截面轮廓；9)运行步骤3)至步骤8)直到车辆导航结束，车辆行驶全程中的激光点序列建模了整个环境。2.根据权利要求1所述的环境建模方法，其特征在于：所述步骤4)具体步骤为：a.剔除两组激光束的读数序列中大于传感器极限观测距离的距离读数；b.基于激光传感器视角分辨率分别将每束激光束转换为一组以传感器中心坐标系下极坐标表征的点序列；c.将每组激光点序列的极坐标转换为传感器中心坐标系下的笛卡尔坐标。3.根据权利要求1所述的环境建模方法，其特征在于：所述步骤5)具体步骤为：a.构建一个链式条件随机场图模型，并将激光点序列及其关联关系分别映射为该链式条件随机场的节点和状态；b.提取两激光点序列间的几何特征作为条件随机场图模型的局部特征和配对特征；c.基于从标定数据学习得到的特征权重，通过图模型的概率推理求取两个相邻激光点序列中激光点之间一一对应的关系；d.通过优化所有关联激光点的距离累加和最小求取相邻时刻间车辆行驶的位移和航向角。2CCNN110235337902353386A说明书1/5页一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法技术领域[0001]本发明涉及到车辆导航领域，具体地说，特别涉及到一种适用于自动驾驶车导航的环境建模方法。背景技术[0002]自动驾驶车导航技术广泛应用于安全辅助驾驶、外星球探索、国防自动化等领域。自动驾驶车的导航需要解决的关键问题之一是如何建模车辆行驶的环境，辨识其中的景物。将环境信息转化为自动驾驶车智能避障、路径规划任务中可利用的参数化信息。该类参数化信息中以环境景物的轮廓方位的利用效率最高。为了得到这些信息，同类方法使用视觉、红外、超声波传感器。但这些传感器较容易受光照、浮尘等环境因素的影响，同时还需解决观测配准、校正方面的难题。相比之下，激光传感器具有全天候、精度高、装配简单的特点。但同类应用中大多从激光束中提取出所描述的景物中的点、线、面等几何基元作为建模环境的显著特征，这在真实的应用中缺乏普适性。[0003]经对现有技术文献的检索发现，Dissanayake等人