[发明专利]一种基于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法

权利要求书

1.一种基于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)将激光雷达安装在车身上,以激光雷达的中心建立坐标系,并对坐标系进行内参标定和外参标定；

(2)通过激光雷达扫描白车周围,利用空间数据聚类算法组成障碍物；

(3)对步骤(2)所述的障碍物进行状态分类,包括初观测组和非初观测组；

(4)初次观测组的障碍物设置初始状态规则；

(5)对非初次观测组和已设置初始状态的初次观测组的障碍物均进行动态跟踪；

(6)生成障碍物信息列表；

步骤(5)所述的动态跟踪,包括将摄像头所采集的周围环境信息和激光雷达所采集的障碍物信息通过PF粒子滤波模型进行融合关联,使用KF扩展卡尔曼滤波模型生成跟踪信息；

动态跟踪的具体方法如下：

获取目标的运动信息,对日标进行跟踪；采用常速度卡尔曼滤波模型,在过程误差协方差中考虑加速度,设状态变量为

其中,(x,y)表示跟踪目标的位置,((V_x,V_v)为跟踪目标的速度,为跟踪目标的方向角,ω为跟踪目标的角速度；

卡尔曼滤波器的运动模型和观测模型分别为:

x_k＝F_kx_k-1+W_k-1

z_k＝H_kx_k+V_k

其中,F_k与H_k为已知系统矩阵和测量矩阵,W_k-1和V_k分别为均值为0,方差为Q_k-1和R_k并相互独立的过程噪声和测量噪声；

x_k表示为跟踪障碍物的位置、速度、加速度、角速度信息；z_k表示为在k时刻,各类型传感器的测量值；

卡尔曼滤波时间更新方程为:

测量更新方程为:

P_k+1|k+1＝(/-K_k+1H_k+1)P_k+1|k

其中,k为卡尔曼滤波的增益矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,其特征在于:步骤(1)所述的内参标定包括旋转校正角度、垂直校正角度、距离校正角度、垂直便宜因子以及水平便宜因子；外参标定包括:激光雷达坐标系相对于车坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T。

3.根据权利要求1所述的一种基 于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,其特征在:步骤(1)所述的激光雷达为单线激光雷达或多线激光雷达或全向激光雷达；所述的单线激光雷达安装在车身四周,多线激光雷达安装在车身两侧,所述的全向激光雷达安装在车身顶部。

4.根据权利要求1所述的一种基 于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,特征在于:步骤(2)所述的空间数据聚类算法为k means- 算法,包括通过激光点云聚类,组成符合障碍物规则的高斯分布,判断为障碍物。

5.根据权利要求1所述的一种基 于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,其特征在小:步骤(4)所述的初始状态规则包括结构化道路障碍物、非结构化道路两侧障碍物和非结构化道路中间障碍物。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的快速运动障碍物实时跟踪方法,共特征在于:所述的车身上还安装有摄像头、惯导设备和GPS接收器。