车载双激光雷达系统布局与数据融合方法与流程

1.本发明涉及一种雷达系统布局与数据融合方法，具体涉及一种车载双激光雷达系统布局与数据融合方法，属于多传感器数据融合技术领域。


背景技术：

2.激光雷达被广泛应用于智能机器人、无人驾驶领域，其优势在于可以准确地反映出环境的空间三维信息，探测距离远，环境适应性较强。因此，激光雷达往往作为无人驾驶及智能机器人环境感知的核心传感器。
3.但单个激光雷达检测往往存在点云稀疏、地面盲区大等缺点，并容易导致小目标及负障碍物的误检。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供了一种准确实用的车载双激光雷达系统布局与数据融合方法。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种车载双激光雷达系统布局与数据融合方法，步骤如下：s1：将主雷达与辅雷达安装固定于车辆之上，主雷达水平安装于车辆顶部，计算主雷达视野在地面上的盲区和车体前方激光雷达视场角最终盲区为;s2：采用同一时钟源对两台激光雷达进行时间轴同步；s3：保持安装固定有两台激光雷达的车辆静止，同时采集两台激光雷达在静止状态下的点云数据；s4：得到s3中采集到的点云数据，并从其中抽取相同时刻的点云帧，借用点云配准算法，计算出两台激光雷达之间的旋转与平移变换矩阵与；s5：根据s4计算出的旋转与平移变换矩阵与，将辅雷达点云数据变换至主雷达坐标系中，设辅雷达数据坐标点表示为，辅雷达数据点变换至主雷达坐标系后为，则可表示为：，最后进行融合后的数据输出。
6.上述的车载双激光雷达系统布局与数据融合方法基础上，主雷达安装高度为，垂直视角为，主雷达视角水平线以下视角为，视场角中线以上视角为， ，主雷达视场地面盲区距离为。
7.上述的车载双激光雷达系统布局与数据融合方法基础上，辅雷达安装高度为，垂直视角为，辅雷达视场角中线以下视角为，视角水平线以上视角为，其中：
，，辅雷达向下倾斜安装于车体前方，倾斜角度为：辅雷达与主雷达重合角度为：此时车体前方激光雷达视场角盲区为：，。
8.上述的车载双激光雷达系统布局与数据融合方法基础上，完成两台激光雷达在时间轴上的同步借用gprmc与pps信号组合的方式，使用同一个gps模块输出gprmc与pps信号，并同时接入两台激光雷达。
9.本发明的优点在于：采用两个激光雷达融合的方法，保证检测距离的同时尽可能地减少地面盲区距离，并增加地面与低空点云的密度，再对两台激光雷达进行时间轴同步；然后同时输出两个雷达数据，并对两台激光雷达进行空间坐标系统一，使得两台激光雷达数据在空间上达到统一；最后进行数据融合输出，具有较高的实用性。
附图说明
10.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
11.图1为本发明的方法流程图。
12.图2为主辅激光雷达视场角示意图。
13.图3为主辅激光雷达系统布局示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.正如背景技术所述单个激光雷达检测往往存在点云稀疏、地面盲区大等缺点，并容易导致小目标及负障碍物的误检，为了克服上述问题，本发明采用以下技术方案：一种车载双激光雷达系统布局与数据融合方法，包括以下步骤：s1.将主雷达与辅雷达安装固定于车辆之上，主雷达水平安装于车辆顶部，计算主雷达视野在地面上的盲区，设主雷达安装高度为，垂直视角为，主雷达视场角中线以下视角为，视场角中线以上视角为，可计算出主雷达视场地面盲区距离为：设辅雷达安装高度为，垂直视角为，辅雷达视场角中线以下视角为，视场角中线以上视角为，其中：
为了同时保证辅雷达能够有效地补充主雷达视角的地面盲区和探测距离，将辅雷达向下倾斜安装于车体前方, 辅雷达下倾角度为视场角水平线以上视角，使得辅雷达视野上界线近乎于水平，这样既保证了较远的探测距离，有起到了减少地面盲区和增加低空和地面点云密度的作用，倾斜角度为：此时，辅雷达视场角上界线接近于水平，可以保证较远的探测距离，同时，辅雷达与主雷达也存在着一定的视角重合角度，此时的重合角度为：重合角度的存在为后续数据融合提供了便利，此时车体前方激光雷达视场角盲区为：由于：所以，车体前方激光雷达视场角最终盲区为，转入步骤s2；s2:采用同一时钟源对两台激光雷达进行时间轴同步，这里借用gprmc与pps信号组合的方式，使用同一个gps模块输出gprmc与pps信号，并同时接入两台激光雷达，完成两台激光雷达在时间轴上的同步，转入步骤s3；s3:保持安装固定有两台激光雷达的车辆静止，同时采集两台激光雷达在静止状态下的点云数据,转入步骤s4；s4: 得到步骤s3中采集到的点云数据,并从其中抽取相同时刻的点云帧，根据抽取到的来自两个激光雷达的同一时刻点云数据帧，借用点云配准算法，计算出两台激光雷达之间的旋转与平移变换矩阵与；s5:根据计算出的旋转与平移变换矩阵与，将辅雷达点云数据变换至主雷达坐标系中，设辅雷达数据坐标点表示为，辅雷达数据点变换至主雷达坐标系后为，则可表示为：最后进行融合后的数据输出。
实施例
16.本发明提供了一种车载双激光雷达系统布局与数据融合方法，结合图1发明方法流程图，具体如下：s1：本发明采用了机械式16线与一种非重复扫描激光雷达进行布局与数据融合，两台激光雷达视场角示意图如图2所示，16线激光雷达为360
°
环扫激光雷达，垂直视角为
30
°
，并且上部与下部视场角都为15
°
，即：，16线激光雷达具有水平覆盖范围广的特点，如图3，本发明将其作为主雷达水平安装固定于车辆顶部，安装高度为1米，则此时主雷达视场地面盲区距离为：米非重复扫描激光雷达水平与垂直视角均为70.4
°
，并且上部与下部视场角都为35.2
°
，即：，非重复扫描激光雷达具有更大的垂直视角，如图3，本发明将其作为辅雷达安装于车辆前方，安装高度为0.7米，为了同时保证辅雷达能够有效地补充主雷达视角的地面盲区和探测距离，将辅雷达向下倾斜安装，倾斜角度为：则此时辅雷达视场地面盲区距离为：米所以，车体前方激光雷达视场角最终盲区为；此时，辅雷达视场角上界线接近于水平，可以保证较远的探测距离，同时，辅雷达与主雷达也存在着一定的视角重合角度，此时的重合角度为：重合角度的存在为后续数据融合提供了便利，转入s2；s2：采用同一时钟源对两台激光雷达进行时间轴同步，这里借用gprmc与pps信号组合的方式，使用同一个gps模块输出gprmc与pps信号，并同时接入两台激光雷达，完成两台激光雷达在时间轴上的同步，转入s3；s3：保持安装固定有两台激光雷达的车辆静止，同时采集两台激光雷达在静止状态下的点云数据，转入s4；s4：得到步骤三中采集到的点云数据，并从其中抽取相同时刻的点云帧，步骤二保证了两台激光雷达具有一定的视野重叠区域，步骤三保证了两台激光雷达可以同步向外发送点云数据帧，根据抽取到的来自两个激光雷达的同一时刻点云数据帧，借用点云配准算法，计算出两台激光雷达之间的旋转与平移变换矩阵与，得到的旋转与平移变换矩阵与为：
转入s5；s5：根据步骤四计算出的旋转与平移变换矩阵与，将辅雷达点云数据变换至主雷达坐标系中，设辅雷达数据坐标点表示为，辅雷达数据点变换至主雷达坐标系后为，则可表示为：最后进行融合后的数据输出。
17.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。