[發明專利]基于單線激光雷達的車輛前向地形構建方法

在審

• 申請號: 201811427777.0
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109669191A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 李忠利;高永升;楊淑君;劉小峰
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01S17/93
• 分類號: G01S17/93
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 薛布赫

針對現有技術中采用多線激光雷達進行地形構建而造成的性價比低的問題，本發明提供一種基于單線激光雷達的車輛前向地形構建方法，在載有單線激光雷達的車輛沿X軸方向運動時，障礙物相對車輛的X軸反方向運動，將障礙物的運動方向分解為對激光雷達X、Z方向的運動，結合激光雷達自身Y方向的掃描，完成對障礙物或地形的3D掃描；單線激光雷達與水平面存在一定的夾角θ₁。本發明通過車輛沿X方向運動時，障礙物相對車輛的X方向的運動，分解為對傾斜安裝的激光雷達X、Z方向的運動，通過激光雷達與地面的幾何關系獲得障礙物輪廓的高度或者深度以及障礙物的寬度。本發明具有的性價比高、數據量少、重量輕等優點。

技術領域

本發明涉及汽車智能駕駛領域，尤其涉及單線激光雷達掃描的車輛前向地形構建方法。

背景技術

光雷達是一種常用的測距傳感器，由于具有分辨率高、受環境因素干擾小等優點，被廣泛運用在各種領域，激光雷達分為單線激光雷達、多線激光雷達和面陣雷達三種。

激光光束可以很好的通過光學系統聚集，因此不僅是距離，目標相對于傳感器的側面和垂直位置也可以得到確定。采用這種測量原理能夠很好的構建這個地形輪廓。

目前針對車輛前方障礙物輪廓的研究已經很多，但多采用多線激光雷達，這種結構采集到的信號較大，需要處理器運算速度快、算法復雜，并且這種結構成本高，考慮在農用車輛應用中所需的信號反饋處理速度和性價比問題，單線激光雷達具有其他雷達不具有的性價比高、數據量少、重量輕等優點。

發明內容

針對現有技術中采用多線激光雷達進行地形構建而造成的性價比低的問題，本發明提供一種基于單線激光雷達的車輛前向地形構建方法，其采用具有與水平面有夾角的單線激光雷達進行左右擺動掃描，而不進行上下掃描，數據量少，硬件配置要求不高，提升了激光雷達構建地圖設備的性價比。

所述的基于單線激光雷達的車輛前向地形構建方法，其技術方案在于：在載有單線激光雷達的車輛沿X軸方向運動時，障礙物相對車輛的X軸反方向運動，將障礙物的運動方向分解為對激光雷達X、Z方向的運動，結合激光雷達自身Y方向的掃描，完成對障礙物或地形的3D掃描；單線激光雷達與水平面存在一定的夾角θ₁。

根據車輛車速確定需要識別的安全距離，由安全距離、激光雷達高度和車輛地形通過能力確定激光雷達的傾斜角度θ₁，其中，l代表車輛需要識別的最短距離,h₁代表激光雷達高度，h₂代表車輛需要避障時的障礙物高度。

將障礙物相對車輛的X軸反方向運動分解，Z方向的對應物體高度或者深度其中，t為激光脈沖從障礙物底部掃描到頂部的時間；v為車輛行駛速度；

則障礙物的X方向的長度為v*t₂；其中，V為車輛行駛速度，t₂為測量高度為h時汽車行駛的時間,即掃描為同一物體的時間；

單線激光雷達水平旋轉角θ2，則由余弦公式可知障礙物的y方向的寬度為：其中，L₁、L₂分別為單線激光雷達前后兩次信號發射時到障礙物的距離。

本發明的有益效果是：本發明通過車輛沿X方向運動時，障礙物相對車輛的X方向的運動，分解為對傾斜安裝的激光雷達X、Z方向的運動，通過激光雷達與地面的幾何關系獲得障礙物輪廓的高度或者深度以及障礙物的寬度。本發明具有的性價比高、數據量少、重量輕等優點。

附圖說明

圖1為本發明的測量原理示意圖。

圖2為本發明對障礙物高度Z方向的測量原理示意圖。

圖3為本發明對障礙物寬度Y方向的測量原理示意圖。

圖4為本發明對障礙物厚度的X方向的測量原理示意圖。