CN108459319A - 一种车辆行驶区域地形高度快速扫描*** - Google Patents

一种车辆行驶区域地形高度快速扫描*** Download PDF

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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/865—Combination of radar systems with lidar systems

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Abstract

本发明公开了一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，包括四个毫米波雷达、车载激光雷达、五个点云处理器、显示模块和总控制器；四个毫米波雷达分别放置于车辆底盘的四个边角位置，分别扫描车辆行进方向对应区域的路障和坡起；车载激光雷达放置于车辆正上方50‑80cm位置处；四个毫米波雷达和车载激光雷达分别与各自的点云处理器通过以太网进行通讯连接，点云处理器对毫米波雷达和车载激光雷达初始数据点云进行一级点云粗处理；总控制器通过以太网与各点云处理器通讯连接，总控制器通过以太网获取点云处理器一级粗处理后的点云数据并根据毫米波雷达信息对激光雷达相应区域点云进行二级精处理；总控制器与显示器相连。本发明具有稳定性高、可全天候工作等优点。

Description

一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***
技术领域
本发明涉及车辆工程探测领域，尤其是一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***
背景技术
目前，车辆主动悬架技术解决了车辆的平顺性问题，但是它做出调控有一定的滞后性，无法快速做出调整。另外，在车辆辅助驾驶上单独使用毫米波雷达虽然在尘埃、烟尘和雨雪条件下的具有良好检测能力，但是在采集精度上有很大不足。单独激光雷达的采集精度高，但其对恶劣天气的适应能力太差。还有一些国家将毫米波和激光雷达结合使用，但是处理数据的方法太慢，大大的降低了数据采集的速度。
发明内容
本发明目的在于提供一种稳定性高、可全天候工作的车辆行驶区域地形高度快速扫描***。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述***包括四个毫米波雷达、车载激光雷达、五个点云处理器、显示模块和总控制器；四个毫米波雷达分别放置于车辆底盘的四个边角位置，分别扫描车辆行进方向对应区域的路障和坡起；车载激光雷达放置于车辆正上方50-80cm位置处并实现360°旋转扫描，采集车辆周边的地形信息；四个毫米波雷达和车载激光雷达分别与各自的点云处理器通过以太网进行通讯连接，点云处理器对毫米波雷达和车载激光雷达初始数据点云进行一级点云粗处理；总控制器通过以太网与各点云处理器通讯连接，总控制器通过以太网获取点云处理器一级粗处理后的点云数据并根据毫米波雷达信息对激光雷达相应区域点云进行二级精处理；总控制器与显示器相连，将道路高程变化状况上传给显示器。
进一步的，所述车载激光雷达一级点云粗处理包括点云滤波、点云空洞插值、点云压缩，将原始数据点云转化成精简数据点云。
进一步的，所述毫米波雷达一级点云粗处理包括点云滤波和点云特征提取，将车辆行进区域的地形特征粗略的进行模拟计算，计算出车辆行进区域的地形变化曲线和突出的路障大小、坐标。
进一步的，所述点云滤波，采用高斯滤波和平均曲率流滤波相结合的方式，两种滤波分别对有序点杂波和散乱点杂波进行滤除。
进一步的，采取基于曲面拟合的方法对点云数据进行插补。
进一步的，精简点云数据用区域合并法压缩导出。
进一步的，二级精处理是根据车轮前进直线以及车辆将来经过的区域的点云数据进行点云配准，将五个不同坐标系下的点云换到同一坐标系之下，提升测量精度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、毫米波雷达和激光雷达配合使用，可以适应任何的恶劣天气，提高了***的可靠性。
2、在点云数据处理上分为两级，毫米波雷达数据作为依据剔除激光雷达的数据，只保留行驶区域的点云，大大减少了冗余点云的数量，提高了***的扫描效率。
3、本发明控制部分由5个点云处理器和一个总控制器组成，通过以太网连接在一起，各点云控制器分工处理，总控制器将精准数据融合，再一次提升了数据处理的速度。
附图说明
图1为本发明的整体布局结构图。
图2为本发明的快速扫描方法工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明所述***包括四个毫米波雷达、车载激光雷达、五个点云处理器、显示模块和总控制器；四个毫米波雷达分别放置于车辆底盘的四个边角位置，分别扫描车辆行进方向对应区域的路障和坡起；车载激光雷达放置于车辆正上方50-80cm位置处并实现360°旋转扫描，采集车辆周边的地形信息；四个毫米波雷达和车载激光雷达分别与各自的点云处理器通过以太网进行通讯连接，点云处理器对毫米波雷达和车载激光雷达初始数据点云进行一级点云粗处理；总控制器通过以太网与各点云处理器通讯连接，总控制器通过以太网获取点云处理器一级粗处理后的点云数据并根据毫米波雷达信息对激光雷达相应区域点云进行二级精处理；总控制器与显示器相连，将道路高程变化状况上传给显示器。
如图2所示，***的具体的工作流程如下：车载激光雷达和毫米波雷达采集的数据点云通过以太网传送到各自对应的点云处理器，由点云处理器对雷达初始数据点云进行一级点云粗处理。激光雷达一级点云处理包括了点云滤波，点云插值，点云压缩，将原始数据点云转化成精简数据点云。毫米波雷达一级点云处理包括点云滤波和点云特征提取，将车辆行进区域的地形特征粗略的进行模拟计算，计算出车辆行进区域的地形变化曲线和突出的路障大小、坐标。对于点云滤波，本发明采用高斯滤波和平均曲率流滤波相结合的方式，两种滤波分别是对有序点杂波和散乱点杂波的滤除，两者结合可以高效地将点云中的无用数据滤除。
由于光电传感器的本身局限性，采集的点云经常包括各种无法测量的部分，因此本发明针对这个问题，采取基于曲面拟合的方法对点云数据进行插补，保证数据的完整性。
最后精简点云数据用区域合并法压缩导出，在保证地面高程数据不丢失的情况下，减少了数据量，提升了***的效率。
总控制器通过以太网与各点云处理器通讯，获取压缩后的精简数据点云矩阵，总控制器根据毫米波雷达检测的变化曲线和路障情况，精细的去处理激光雷达与其对应的区域数据，同时删除其他区域的数据，将车辆行进区域的数据通过路障物征，起伏情况进行点云的配准，将五个不同坐标系P，Q下的点云数据满足同一刚体(R,T)转换到同一水平坐标系之下(R旋转矩阵,T平移矩阵)，这样可以保证数据的准确性，同时减少了数据点云，大大的提升了扫描的速度。
在同一坐标系之下的点云数据，提取地面的高程参数值，一方面生成基于车前地形高度的时序信号上传显示模块显示出来，一方面基于车前地形高程变化产生车辆悬架控制量使其适应地形的起伏，保证平稳的运行。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：所述***包括四个毫米波雷达、车载激光雷达、五个点云处理器、显示模块和总控制器；四个毫米波雷达分别放置于车辆底盘的四个边角位置，分别扫描车辆行进方向对应区域的路障和坡起；车载激光雷达放置于车辆正上方50-80cm位置处并实现360°旋转扫描，采集车辆周边的地形信息；四个毫米波雷达和车载激光雷达分别与各自的点云处理器通过以太网进行通讯连接，点云处理器对毫米波雷达和车载激光雷达初始数据点云进行一级点云粗处理；总控制器通过以太网与各点云处理器通讯连接，总控制器通过以太网获取点云处理器一级粗处理后的点云数据并根据毫米波雷达信息对激光雷达相应区域点云进行二级精处理；总控制器与显示器相连，将道路高程变化状况上传给显示器。
2.根据权利要求1所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：所述车载激光雷达一级点云粗处理包括点云滤波、点云空洞插值、点云压缩，将原始数据点云转化成精简数据点云。
3.根据权利要求1所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：所述毫米波雷达一级点云粗处理包括点云滤波和点云特征提取，将车辆行进区域的地形特征粗略的进行模拟计算，计算出车辆行进区域的地形变化曲线和突出的路障大小、坐标。
4.根据权利要求2或3所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：所述点云滤波，采用高斯滤波和平均曲率流滤波相结合的方式，两种滤波分别对有序点杂波和散乱点杂波进行滤除。
5.根据权利要求1所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：采取基于曲面拟合的方法对点云数据进行插补。
6.根据权利要求1所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：精简点云数据用区域合并法压缩导出。
7.根据权利要求1所述的一种车辆行驶区域地形高度快速扫描***，其特征在于：二级精处理是根据车轮前进直线以及车辆将来经过的区域的点云数据进行点云配准，将五个不同坐标系下的点云换到同一坐标系之下，提升测量精度。
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