[发明专利]一种上下坡车载激光雷达调节系统及其方法

权利要求书

1.一种上下坡车载激光雷达调节系统，其特征在于，它包括激光雷达、控制器和电机；

所述激光雷达通过以太网与控制器相连，所述激光雷达用于识别车辆前方路面情况，并实时将车辆前方道路的点云数据传送给控制器；

所述电机与控制器电性连接，所述控制器通过发送脉冲信号控制电机的运动方向及行程，所述电机用于调节激光雷达的照射角度。

2.根据权利要求1所述的上下坡车载激光雷达调节系统，其特征在于：所述控制器包括三轴加速度传感器和MCU模块；

所述激光雷达与MCU模块的输入端相连；

所述三轴加速度传感器通过SPI总线与MCU模块的输入端相连，所述三轴加速度传感器用于识别车身姿态；

所述MCU模块的输出端通过电机驱动电路与电机相连。

3.根据权利要求2所述的上下坡车载激光雷达调节系统，其特征在于：所述三轴加速度传感器采用的芯片型号为日本村田的SCA3300。

4.一种如根据权利要求1～3中任一项所述的上下坡车载激光雷达调节系统的调节方法，其特征在于，它包括：

步骤S1、激光雷达识别车辆前方路面情况，并实时将车辆前方道路的点云数据传送给控制器；

步骤S2、控制器实时获取激光雷达传输的点云数据，并将接收到的点云数据送入控制器的点云预处理模块，由点云预处理模块对点云数据进行预处理；

步骤S3、点云预处理模块将经过预处理的点云数据发送至控制器的地面分割算法模块，通过地面分割算法模块对点云数据进行地面分割，得到车辆姿态参数；

步骤S4、将经过地面分割得到的车辆姿态参数与三轴加速度传感器的车身姿态真值进行对比，得出激光雷达的调整角度值；

步骤S5、控制器根据激光雷达的调整角度值，控制电机转动，调节激光雷达的照射角度。

步骤S6、控制器根据实时的车身姿态判断行驶的路况，当车辆行驶在斜坡中或者完全驶离斜坡路段时，控制器控制电机向初始位置返回运动，将激光雷达恢复至初始位置。

步骤S7、对激光雷达重新进行水平校准。

5.根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：

所述点云预处理模块通过调用PCL点云库中的VoxelGrid滤波模块，滤除点云数据中的噪声，然后通过SIFT3D算法提取云数据的关键点，减少点云的数据量。

6.根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：

所述地面分割算法模块采用基于SOTA方法的PaGO LOAM算法；

将当前的点云数据投影到距离图像中，然后进行地面分割；

基于深度图像的平滑程度提取边缘特征和平面特征；通过使用特征的对应关系获得连续扫描之间的变换矩阵来得出车辆的位置和姿态参数。

7.根据权利要求4所述的调节方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括如下步骤：

所述控制器通过SPI总线接收三轴加速度传感器输出的X，Y，Z轴三个方向的加速度G值，通过所述控制器内部运行软件中的角度直接计算模块计算车辆瞬间俯仰角θ_瞬间，通过所述控制器内部运行软件中的角度过滤模块将颠簸或震动带来的加速度传感器芯片的G值变化进行滤除，然后输出车辆实际俯仰角θ_G；

将车辆实际俯仰角θ_G与激光雷达计算得出的车辆姿态值中的车辆俯仰角θ_L进行对比，并输出最终的车辆姿态俯仰角θ_最终，最终的车辆姿态俯仰角θ_最终的表达式如下：

其中，0.7与0.3为三轴加速度传感器的车身姿态真值的权重；

最终的车辆姿态俯仰角θ_最终即为所述激光雷达的调整角度值。