[發明專利]一種基于三維曲面定位能力的自主車輛主動定位方法在審
| 申請號： | 202010727458.2 | 申請日： | 2020-07-24 |
| 公開（公告）號： | CN111928860A | 公開（公告）日： | 2020-11-13 |
| 發明（設計）人： | 王景川;于翔宇;茅天陽;高麗麗 | 申請（專利權）人： | 上海交通大學煙臺信息技術研究院;上海交通大學 |
| 主分類號： | G01C21/32 | 分類號： | G01C21/32;G01C21/34;G01S17/89;G01S17/931 |
| 代理公司： | 北京鼎德寶專利代理事務所(特殊普通合伙) 11823 | 代理人： | 牟炳彥 |
| 地址： | 264000 山東省煙臺市*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 三維 曲面 定位 能力 自主 車輛 主動 方法 | ||
1.一種基于三維曲面定位能力的自主車輛主動定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
特征提取步驟：使用自主車輛攜帶的激光傳感器采集地圖數據，基于多層柵格地圖模型，提取地圖高度和法向特征信息；
三維曲面定位能力指標計算步驟：基于八叉樹地圖模型和三維激光傳感器觀測模型，計算三維曲面定位能力指標；
主動定位路徑生成步驟：以三維曲面定位能力作為主要約束條件，生成適合自主車輛定位的主動定位路徑；全局定位步驟：基于自主車輛所在環境的地形特征因素，對定位粒子群初始化狀態進行約束，進行AMCL全局定位；
位姿檢驗及重定位步驟：基于點云匹配的策略對全局定位所獲取的自主車輛位姿進行檢驗及重定位，避免算法在高相似場景下收斂到錯誤的單一區域。
2.根據權利要求1所述的基于三維曲面定位能力的自主車輛主動定位方法，其特征在于，所述特征提取步驟包括：
地面高度提取步驟：先對三維八叉樹地圖進行離群點濾波，去除地圖中雜點，后遍歷xOy平面的柵格，保留柵格中的高度最低點作為對應的地面點高度；為了描述激光的位置信息，預先測量激光中心到地面的距離，并在地面點高度的基礎上增加同樣高度的補償作為自主車輛在環境中運動時激光傳感器的實際位置信息；
地面法向提取步驟：通過改進的PCA方法，即對于點云庫中的每個點，KD樹搜索最近鄰的方式選擇一定數目的臨近點構建對應的切平面，在確定切平面之后，通過引入視點和鄰域點約束，來計算切平面的法線方向。
3.根據權利要求1所述的基于三維曲面定位能力的自主車輛主動定位方法，其特征在于，所述三維曲面定位能力指標計算步驟包括：
指標計算步驟：設(x，y，z)是激光在空間中的位置坐標，分別表示激光的橫滾角，俯仰角和偏航角，則可以用來定義激光在三維空間中的觀測狀態；
激光的一幀觀測數據Z包含一組離散的激光點信息，假設觀測Z中第i個激光點的期望長度值和角度值為riE和αi，其中i＝1，2，...，N，則激光傳感器的觀測模型為：
riE＝d(p，αi)+εi，i＝1，2，...，N
其中d(p，αi)代表自主車輛在p位置時與角度值為αi的最近障礙物之間的距離，εi為期望值為0,方差為σ2的高斯噪聲；
則三維曲面定位能力矩陣為：
三維曲面定位能力指標的計算公式為：
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