[發明專利]大規模可通行區域駕駛地圖的構建方法及其無人駕駛應用方法

有效

• 申請號: 201810333301.4
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108763287B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 趙君嶠;張興連;賀旭東;孫路;李軍;黃業韡;葉晨;馮甜甜
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G01C21/34
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明大規模可通行區域駕駛地圖的構建方法及其無人駕駛應用方法是一種面向無人駕駛需求的大規模可通行區域駕駛地圖的全自動建圖、更新以及在線分發方法。本發明提出了一種基于多線激光雷達的大規模可通行區域地圖的全自動建圖、更新方法與在線分發方法。利用裝備有多線激光雷達的采集車實現地圖構建與更新，將建圖結果上傳至服務器進行維護，服務器通過響應多輛無人車的在線請求分發其周邊的可通行區域高精地圖，從而為無人駕駛提供決策和規劃參考，補充甚至部分取代無人車的自身傳感器系統。可為道路上運行的多輛無人車提供高精度、高可用的可通行區域地圖服務，能夠提高無人駕駛的安全性并大幅降低單輛無人車傳感器配置成本。

技術領域

本發明是一種面向無人駕駛需求的大規模可通行區域駕駛地圖的全自動建圖、更新以及在線分發方法。可為道路上運行的多輛無人車提供高精度、高可用的可通行區域地圖服務，作為其自主決策參考與行駛保障，能夠提高無人駕駛的安全性并大幅降低單輛無人車傳感器配置成本。

背景技術

當前無人駕駛對高精度駕駛地圖的需求日益增大，而現有的依賴人工或半自動的建圖方法信息豐富，但效率低下，更新困難，代價高昂。基于激光雷達原始點云的高精度建圖存儲代價高，難以擴展到大規模與多車共用。而基于計算機視覺的特征建圖主要用于定位，無法提供無人車決策所需的可通行區域范圍。在機器人領域常用的基于概率格網的建圖方法能夠實現在小范圍區域，如室內空間，對障礙物分布的全自動建圖。但現有技術受到概率格網內存存儲的容量限制，無法擴展到大規模的場景中。因此，當前迫切需要一種自動化、高可用且大規模的建圖與更新系統來滿足無人車駕駛對地圖的需求。

發明內容

本發明面向無人駕駛應用需求，提出了一種基于多線激光雷達的大規模可通行區域地圖的全自動建圖、更新方法與在線分發方法。利用裝備有多線激光雷達的采集車實現地圖構建與更新，將建圖結果上傳至服務器進行維護，服務器通過響應多輛無人車的在線請求分發其周邊的可通行區域高精地圖，從而為無人駕駛提供決策和規劃參考，補充甚至部分取代無人車的自身傳感器系統。

本發明所采用的技術方案是(附系統流程圖11)：

需要保護的方法技術方案一

一種大規模可通行區域駕駛地圖的構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

1、采集車系統上，使用多線激光雷達對道路環境進行掃描，利用高差實現地面濾除與障礙物分割，得到實時的道路邊界障礙物分布圖；結合差分全球衛星導航系統(GNSS)與慣性導航設備提供的高精度位姿信息，對多幀的道路邊界障礙物分布進行可通行區域概率格網建圖。(該步驟沿用了已有通用的常規技術)

2、采集車系統上，在概率格網建圖過程中根據雷達幀數與采集車運動變化量進行自適應的子圖分塊構建，并引入R-Tree將不同大小的子圖作為結點構建空間索引。實時根據R-Tree將遠離采集車的結點移出內存并存儲在磁盤上，并同時將磁盤中已存在的臨近采集車的結點讀回內存，從而實現建圖過程中的內存動態調度，實現大規模建圖(該步驟為本方法創新之一)。

3、在建圖暫停后將R-Tree及其所有結點數據存儲到磁盤。其可繼續由采集車建圖系統讀取并恢復建圖過程，從而實現對已建圖區域的更新和擴展建圖，采集車系統實現了地圖大規模建圖和更新的自動化(該步驟為本方法創新之一)。

需要保護的方法技術方案二

1.一種大規模可通行區域駕駛地圖構建后其在無人駕駛應用方法，其特征在于，采集車系統在建圖完成之后，將R-Tree及其所有子圖數據上傳至服務器，提供地圖在線分發服務。服務器響應多個無人車客戶端的并發請求，利用R-Tree索引快速搜索無人車客戶端所臨近的子圖結點，并對子圖進行融合，實時發送給無人車，從而輔助其進行超越可見范圍內的高精度可通行區域地圖，輔助無人駕駛的決策和規劃過程(該步驟為本方法創新)。

本發明的有益效果是：