【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车电子，具体而言，涉及一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法及系统。
技术介绍
1、在港口的应用场景中，通常需要准确的定位来指导自动驾驶车辆进行货物装卸和搬运。gps在港口堆场这样的复杂环境中，存在一些局限性：如堆场内高大的集装箱堆放、起重机等设备可能会遮挡或反射gps信号；且港口电磁活动密集，可能会干扰gps信号，进而影响定位的可靠性。激光雷达传感器作为自动驾驶车辆上重要的传感器之一，能够提供高精度、高分辨率的三维数据，可作为gps量测的有效补充。
2、目前利用激光点云数据实现港口场景的定位功能包含以下技术手段：1)使用slam技术实现实时的环境地图构建和定位；2)将实时采集的点云数据与已知的地图或模型进行配准，确定激光雷达设备或其他目标物体在港口区域中的精确位置。但由于港口堆场的环境是高度动态的，集装箱和货物不断地被搬运、堆放和移走。slam技术在这种动态变化的环境中可能会遇到地图一致性和定位准确性问题。而将点云与已知的地图或模型进行配准时，需提前采集高精度的堆场点云地图用作点云模板，且该方案在护栏特征丰富的环境中定位准确，但在特征匮乏的环境中可能难以找到足够的匹配点，且一旦港口基建发生变动，可能会产生误匹配现象致使车辆跑偏。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法及系统，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，包括：
4、采集激光雷达点云；
5、对所述激光雷达点云进行地面检测，得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z；
6、在定时区间内，取第一帧点云对应的车辆位置作为初值；
7、采集车辆的实时车速和角速度信息；
8、根据所述初值、所述车辆的实时车速和角速度信息，进行航迹推算，得到所述定时区间内每帧点云对应的车辆位置；
9、提取护栏位置，并对所述护栏进行等间隔差分护栏点位，生成护栏点云，将所述护栏点云作为点云模板；
10、基于航迹推算得到的车辆位置，对所述激光雷达点云和所述点云模板进行配准，得到车辆的横坐标x，纵坐标y和航向角yaw；结合所述车辆的横滚角roll，俯仰角pitch、高度z、横坐标x，纵坐标y和航向角yaw，得到所述车辆的六维姿态；
11、计算配准得分；
12、根据点云个数、所述配准得分和hessian矩阵方向二阶导数，建立组合状态位判断机制；
13、根据所述判断机制，输出状态位。
14、可选地，对所述激光雷达点云进行地面检测，得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z，具体为：
15、基于高度阈值对所述激光雷达点云进行分割，得到地面点；
16、利用所述地面点拟合得到地面模型及所述地面模型的法线；
17、根据所述地面模型及所述地面模型的法线，计算得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z。
18、可选地，利用所述地面点拟合得到地面模型及所述地面模型的法线，具体为：
19、基于所述地面点，采用ransac算法拟合得到地面模型及所述地面模型的法线。
20、可选地，采集车辆的实时车速和角速度信息，具体为：
21、采用惯性测量单元imu采集车辆的实时车速；
22、采用轮速传感器采集车辆的实时角速度信息。
23、可选地，定时区间内每帧点云对应的车辆位置为其中，x表示当前帧点云对应时刻的车辆横坐标，y表示当前帧点云对应时刻的车辆纵坐标，θt表示当前帧点云对应时刻的车辆航向角，x′表示上一帧点云对应时刻的车辆横坐标，y′表示上一帧点云对应时刻的车辆纵坐标，θ′t表示上一帧点云对应时刻的车辆航向角，v表示实时车速，δt表示当前帧点云与上一帧点云的时间差，ω表示实时角速度。
24、可选地，对所述激光雷达点云和所述护栏点云进行配准，具体为：
25、采用正态分布变换ndt配准算法，对所述激光雷达点云和所述护栏点云进行配准。
26、可选地，计算配准得分，具体为：
27、计算所述激光雷达点云中每个点在对应的概率分布中的概率密度；
28、对所有的概率密度取平均值，得到所述配准得分。
29、可选地，根据点云个数、所述配准得分和hessian矩阵方向二阶导数，建立组合状态位判断机制，具体为：
30、判断激光雷达点云的个数是否大于第一阈值，若否，输出状态位1；若是，判断配准得分是否大于第二阈值，若否，输出状态位2，若是，判断hessian矩阵横纵向二阶导数是否大于第三阈值，若横纵向均大于，则表示横纵向均可用，输出状态位3；若横向大于、纵向小于，则表示横向可用、纵向不可用，输出状态位4；若纵向大于、横向小于，则表示纵向可用、横向不可用，输出状态位5；若横纵向均小于，则表示横纵向均不可用，输出状态位6。
31、另一方面，本专利技术还提供一种基于护栏进行定时点云配准的定位系统，包括：
32、采集模块，用于获取车辆位置；用于采集激光雷达点云；还用于采集车辆的实时车速和角速度信息；
33、预处理模块，用于对所述激光雷达点云进行地面检测，得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z；
34、设置模块，在定时区间内，取第一帧点云对应的车辆位置作为初值；
35、推算模块，用于根据所述初值、所述车辆的实时车速和角速度信息，进行航迹推算，得到所述定时区间内每帧点云对应的车辆位置；
36、提取模块，用于提取护栏位置，并对所述护栏进行等间隔差分护栏点位，生成护栏点云，将所述护栏点云作为点云模板；
37、配准模块，用于基于航迹推算得到的车辆位置，对所述激光雷达点云和所述点云模板进行配准，得到车辆的横坐标x，纵坐标y和航向角yaw；结合所述车辆的横滚角roll，俯仰角pitch、高度z、横坐标x，纵坐标y和航向角yaw，得到所述车辆的六维姿态；
38、计算模块，用于计算配准得分；
39、建立模块，用于根据点云个数、所述配准得分和hessian矩阵方向二阶导数，建立组合状态位判断机制；
40、输出模块，用于根据所述判断机制，输出状态位。
41、本专利技术实施例的创新点包括：
42、1、本实施例中，基于护栏进行点云配准，可以有效保证定位的横向精度，同时，为了防止纵向漂移，采用定时校准的方式，每隔一定时间引入一帧车辆位置信息作为初值，可有效避免纵向特征少而导致配准时纵向出现的不稳定现象，是本专利技术实施例的创新点之一。
43、2、本实施例中，基于点云个数、配准得分和hessian矩阵建立了组合状态位判断机制，通过状态位为下游使用提供状态可信的配准定位结果，是本专利技术实施例的创新点之一。
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1.一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，对所述激光雷达点云进行地面检测，得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，利用所述地面点拟合得到地面模型及所述地面模型的法线，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，采集车辆的实时车速和角速度信息，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，定时区间内每帧点云对应的车辆位置为其中，x表示当前帧点云对应时刻的车辆横坐标，y表示当前帧点云对应时刻的车辆纵坐标，θt表示当前帧点云对应时刻的车辆航向角，x′表示上一帧点云对应时刻的车辆横坐标，y′表示上一帧点云对应时刻的车辆纵坐标，θ′t表示上一帧点云对应时刻的车辆航向角，v表示实时车速，Δt表示当前帧点云与上一帧点云的时间差，ω表示实时角速度。
6.根据权利要
7.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，计算配准得分，具体为：
8.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，根据点云个数、所述配准得分和Hessian矩阵方向二阶导数，建立组合状态位判断机制，具体为：
9.一种基于护栏进行定时点云配准的定位系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，对所述激光雷达点云进行地面检测，得到车辆的横滚角roll，俯仰角pitch和高度z，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，利用所述地面点拟合得到地面模型及所述地面模型的法线，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，采集车辆的实时车速和角速度信息，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于护栏进行定时点云配准的定位方法，其特征在于，定时区间内每帧点云对应的车辆位置为其中，x表示当前帧点云对应时刻的车辆横坐标，y表示当前帧点云对应时刻的车辆纵坐标，θt表示...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯毅，李文宽，夏祥腾，刘祺，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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