[發明專利]基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統及方法

在審

• 申請號: 201810418116.5
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN109001756A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 楊明;范嗣祺;袁偉;聞碩;唐愷辰;彭銘燃
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;劉翠

本發明提供了一種基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統，三維點云數據采集模塊為多線激光雷達，多線激光雷達實現障礙物點云數據的采集功能；再通過基于嵌入式設備的數據處理子系統對采集的點云數據進行處理與傳輸，所有的障礙物檢測算法和檢測結果均在嵌入式設備上得以實現。同時提供了一種利用上述系統的障礙物檢測方法。本發明通過點云數據采集子系統采集車輛前方激光雷達數據，經過數據處理子系統處理，通過有線或者無線的方式將三維點云數據、障礙物信息和車輛與障礙物相對位置數據通過有線或者無線的方式發送給智能車后續系統以便其進行避障及路徑規劃，同時輸出到顯示終端以便車中操作人員觀察并進行進一步操作與檢查。

技術領域

本發明涉及無人駕駛汽車技術領域，具體地，涉及一種基于嵌入式設備的多線激光雷達的障礙物檢測系統及方法。

背景技術

近年來，無人駕駛汽車的研究吸引了眾多學者和公司的目光，目前仍是一個難度很大的課題。其中，對周邊環境的感知是無人駕駛汽車研究領域非常重要的研究內容。多線激光雷達能夠獲取豐富的環境信息，是理想的障礙物檢測傳感器之一。

根據測距方式不同，激光雷達可以分為脈沖式激光雷達，相位式激光雷達以及三角式激光雷達。它們大部分是通過激光發射機發射激光，然后進入光學發射系統將激光發射出去，遇到障礙物后，激光經過漫反射返回部分能量，再分別進入光學接收系統，即激光接收機，最后進入信號處理系統進行數據處理，用戶或者執行避障的計算機系統最終通過數據輸出接口獲取數據。

在算法方面，已有很多成熟的障礙物檢測算法，但目前絕大多數的系統實現都是基于通用式計算機系統的，沒有基于嵌入式設備的。嵌入式設備通常是面向特定任務的，不同于一般通用PC計算機平臺，是“專用”的計算機系統。由于其“專用”特性，相比通用計算機平臺，嵌入式設備具有可靠性強，成本低，體積小，集成度高等諸多優點。考慮到如果未來無人駕駛車輛普及，顯然利用嵌入式設備實現障礙物檢測更有優勢。

最近幾年，不論是激光雷達技術還是嵌入式設備，都進行著長足的發展。多線激光雷達成本越來越低，體積越來越小，可以獲取更加豐富的環境信息，生成周邊環境的點云數據。而嵌入式技術和設備業已全面展開，不僅有各大公司微處理器芯片，還有用于學習和研發的各種配套開發包，嵌入式操作系統等。嵌入式操作系統和硬件平臺經過多年來的研究，已經相當成熟，能夠實現各種功能。因此基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統在無人駕駛領域會有非常廣闊的應用前景。

但是，如果將現有的嵌入式設備和多線激光雷達技術直接結合，并應用于無人駕駛領域，通常存在如下技術難題：

基于多線激光雷達的現有檢測算法處理數據量大，需要處理設備具有強大的運算能力，而現有的嵌入式設備與通用式計算機相比軟、硬件設計差異大，且運算能力不能滿足現有檢測算法需求，無法滿足障礙物檢測的有效性與實時性要求。

因此，如何實現基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統，并應用于無人駕駛領域，目前沒有發現相關技術的說明或報道，也尚未收集到國內外相關技術的資料

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的是提供一種不依賴于障礙物形式、可靠性高、成本低的安裝于智能車上的基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統以及利用上述系統實現的障礙物檢測方法。其中，障礙物檢測方法是一種利用多線激光雷達獲取障礙物的點云數據的方法，該方法解決了基于計算機視覺的智能車障礙物檢測系統的環境適應能力差、抗干擾能力不強的問題，利用嵌入式設備處理障礙物點云數據的方法解決了目前智能車障礙物檢測系統成本過高的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的。

根據本發明的一個方面，提供了一種基于嵌入式設備的多線激光雷達障礙物檢測系統，應用于智能車障礙物檢測，包括：數據采集子系統和數據處理子系統，所述數據采集子系統與所述數據處理子系統之間采用有線或無線的連接方式；其中：