[发明专利]大规模可通行区域驾驶地图的构建方法及其无人驾驶应用方法

说明书

本发明大规模可通行区域驾驶地图的构建方法及其无人驾驶应用方法是一种面向无人驾驶需求的大规模可通行区域驾驶地图的全自动建图、更新以及在线分发方法。本发明提出了一种基于多线激光雷达的大规模可通行区域地图的全自动建图、更新方法与在线分发方法。利用装备有多线激光雷达的采集车实现地图构建与更新，将建图结果上传至服务器进行维护，服务器通过响应多辆无人车的在线请求分发其周边的可通行区域高精地图，从而为无人驾驶提供决策和规划参考，补充甚至部分取代无人车的自身传感器系统。可为道路上运行的多辆无人车提供高精度、高可用的可通行区域地图服务，能够提高无人驾驶的安全性并大幅降低单辆无人车传感器配置成本。

技术领域

本发明是一种面向无人驾驶需求的大规模可通行区域驾驶地图的全自动建图、更新以及在线分发方法。可为道路上运行的多辆无人车提供高精度、高可用的可通行区域地图服务，作为其自主决策参考与行驶保障，能够提高无人驾驶的安全性并大幅降低单辆无人车传感器配置成本。

背景技术

当前无人驾驶对高精度驾驶地图的需求日益增大，而现有的依赖人工或半自动的建图方法信息丰富，但效率低下，更新困难，代价高昂。基于激光雷达原始点云的高精度建图存储代价高，难以扩展到大规模与多车共用。而基于计算机视觉的特征建图主要用于定位，无法提供无人车决策所需的可通行区域范围。在机器人领域常用的基于概率格网的建图方法能够实现在小范围区域，如室内空间，对障碍物分布的全自动建图。但现有技术受到概率格网内存存储的容量限制，无法扩展到大规模的场景中。因此，当前迫切需要一种自动化、高可用且大规模的建图与更新系统来满足无人车驾驶对地图的需求。

发明内容

本发明面向无人驾驶应用需求，提出了一种基于多线激光雷达的大规模可通行区域地图的全自动建图、更新方法与在线分发方法。利用装备有多线激光雷达的采集车实现地图构建与更新，将建图结果上传至服务器进行维护，服务器通过响应多辆无人车的在线请求分发其周边的可通行区域高精地图，从而为无人驾驶提供决策和规划参考，补充甚至部分取代无人车的自身传感器系统。

本发明所采用的技术方案是(附系统流程图11)：

需要保护的方法技术方案一

一种大规模可通行区域驾驶地图的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、采集车系统上，使用多线激光雷达对道路环境进行扫描，利用高差实现地面滤除与障碍物分割，得到实时的道路边界障碍物分布图；结合差分全球卫星导航系统(GNSS)与惯性导航设备提供的高精度位姿信息，对多帧的道路边界障碍物分布进行可通行区域概率格网建图。(该步骤沿用了已有通用的常规技术)

2、采集车系统上，在概率格网建图过程中根据雷达帧数与采集车运动变化量进行自适应的子图分块构建，并引入R-Tree将不同大小的子图作为结点构建空间索引。实时根据R-Tree将远离采集车的结点移出内存并存储在磁盘上，并同时将磁盘中已存在的临近采集车的结点读回内存，从而实现建图过程中的内存动态调度，实现大规模建图(该步骤为本方法创新之一)。

3、在建图暂停后将R-Tree及其所有结点数据存储到磁盘。其可继续由采集车建图系统读取并恢复建图过程，从而实现对已建图区域的更新和扩展建图，采集车系统实现了地图大规模建图和更新的自动化(该步骤为本方法创新之一)。

需要保护的方法技术方案二

1.一种大规模可通行区域驾驶地图构建后其在无人驾驶应用方法，其特征在于，采集车系统在建图完成之后，将R-Tree及其所有子图数据上传至服务器，提供地图在线分发服务。服务器响应多个无人车客户端的并发请求，利用R-Tree索引快速搜索无人车客户端所临近的子图结点，并对子图进行融合，实时发送给无人车，从而辅助其进行超越可见范围内的高精度可通行区域地图，辅助无人驾驶的决策和规划过程(该步骤为本方法创新)。

本发明的有益效果是：