[發(fā)明專利]一種模擬雪天激光雷達(dá)點云雪噪點的方法和相關(guān)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310201235.6
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116338651A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑩;李熙銘;劉一兵;孟凡洋;劉博;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G06F30/25
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 李可

本發(fā)明涉及自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種模擬雪天激光雷達(dá)點云雪噪點的方法和相關(guān)裝置。本發(fā)明根據(jù)雪花尺度譜分布函數(shù)和光束的包絡(luò)空間體積，確定光束內(nèi)所包含雪粒子的粒子總數(shù)，再根據(jù)每個雪花粒子相對激光發(fā)射器的距離、粒子尺度及反射率，計算每個雪花粒子造成激光束能量的衰減。根據(jù)接收能量與激光雷達(dá)的接收機的靈敏度閾值比較，得到模擬的點云雪噪點。本發(fā)明的點云雪噪點是一組數(shù)據(jù)，用于記錄模擬的由雪花粒子造成的激光雷達(dá)檢測點。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確計算粒子總數(shù)，從而使得計算出的粒子總數(shù)吻合于光束實際涵蓋的雪粒子總數(shù)，進(jìn)而使得模擬出的點云雪噪點吻合于真實的點云雪噪點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種模擬雪天激光雷達(dá)點云雪噪點的方法和相關(guān)裝置。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)作為一種有源性傳感器，被廣泛應(yīng)用于遙感、氣象等領(lǐng)域。激光雷達(dá)測距精度高、點頻大、視場角范圍廣，其已經(jīng)成為自動駕駛系統(tǒng)中感知周圍環(huán)境信息的核心傳感器之一。目前車載激光雷達(dá)使用的主要波長為905nm和1550nm，905nm波長應(yīng)用最為廣泛。905nm屬于近紅外波段，波長較短，易受天氣影響。特別是下雪天氣下，激光雷達(dá)發(fā)射波束照射在雪顆粒上的部分，會被雪顆粒反射。波束因被雪顆粒反射而返回至激光雷達(dá)接收機的能量超過激光雷達(dá)接收機探測敏感度閾值，就會被激光被雷達(dá)捕捉到，形成對應(yīng)于雪顆粒的點云，稱為點云噪聲或雪噪點。雪天情況下，雪噪點會破壞實際目標(biāo)物的真實點云分布，進(jìn)而引發(fā)目標(biāo)誤檢。為了去除雪天環(huán)境下雪噪點對使用激光雷達(dá)實現(xiàn)目標(biāo)檢測的影響，需要采用適用雪天環(huán)境下的目標(biāo)檢測算法結(jié)合采集到的點云數(shù)據(jù)去進(jìn)行目標(biāo)檢測，而上述目標(biāo)檢測算法在實際使用之前，需要使用含有點云雪噪點的點云數(shù)據(jù)對目標(biāo)檢測算法進(jìn)行測試。而現(xiàn)有技術(shù)在模擬點云雪噪點的過程中由于未考慮雪花粒子譜分布，造成模擬出的點云雪噪點偏離實際。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中模擬出的點云雪噪點偏離實際。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模擬雪天激光雷達(dá)點云雪噪點的方法和相關(guān)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中模擬出的點云雪噪點偏離實際的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種模擬雪天激光雷達(dá)點云雪噪點的方法，其中，包括：

確定用于表征雪粒子尺寸的雪花尺度譜分布函數(shù)；

依據(jù)所述雪花尺度譜分布函數(shù)和光束的包絡(luò)空間體積，確定光束內(nèi)所包含雪粒子的粒子總數(shù)，所述光束為激光雷達(dá)發(fā)射的光束；

確定所述粒子總數(shù)中的每個雪花粒子給光束造成的能量衰減；

依據(jù)所述粒子總數(shù)和每個雪花粒子給光束造成的能量衰減，得到模擬的點云雪噪點。

在一種實現(xiàn)方式中，所述確定用于表征雪粒子尺寸的雪花尺度譜分布函數(shù)，包括：

確定雪粒子的等效尺寸；

依據(jù)模擬的降雪強度，確定斜率因子；

依據(jù)所述斜率因子、雪粒子的等效尺寸、設(shè)定的雪粒子濃度因子參數(shù)和設(shè)定的雪粒子形狀因子參數(shù)，確定雪花尺度譜分布函數(shù)。

在一種實現(xiàn)方式中，所述光束的包絡(luò)空間體積的構(gòu)建方式，包括：

確定所述光束的發(fā)散角的正切值，所述發(fā)散角為所述光束的中心線與所述光束的邊界線之間的夾角；

依據(jù)所述發(fā)散角的正切值和所述光束所能到達(dá)的最遠(yuǎn)距離，確定所述光束的包絡(luò)空間體積。

在一種實現(xiàn)方式中，所述依據(jù)所述雪花尺度譜分布函數(shù)和光束的包絡(luò)空間體積，確定光束內(nèi)所包含雪粒子的粒子總數(shù)，所述光束為激光雷達(dá)發(fā)射的光束，包括：

確定雪粒子的最大尺寸值和最小尺寸值；