基于多源异构传感器信息融合的有轨电车自动驾驶感知系统设计研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kdmasong
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随着城市轨道交通的快速发展,自动驾驶技术应用于轨道交通的研究也逐渐增多。一方面,单一传感器由于其覆盖面单一、鲁棒性差等缺点,难以满足轨道交通自动驾驶中面对的复杂感知环境;另一方面,由于轨道交通所特有的轨道界限特征,准确判断出障碍物目标是否侵限轨道,对自动驾驶有轨电车安全行驶至关重要,而传统的利用相机识别轨道方法对环境、光照和天气依赖较大,且识别距离不能满足要求。本文根据现代有轨电车的应用场景搭建了感知系统测试平台,基于多雷达和GPS/INS定位系统等多源传感器产生的不同类型数据开展了轨道内障碍物目标检测方法研究,能为有轨电车自动驾驶的决策控制系统提供轨道内障碍物目标的状态信息。本文设计的有轨电车自动驾驶系统,利用感知信息和计算机技术,使决策控制系统获得合理的操作方案,从而使有轨电车在提高运行安全性的前提下,又改善了旅客乘车的舒适性。主要研究内容如下:(1)针对多雷达系统在平台上的安装误差,提供了一种有轨电车的激光雷达坐标校正方法。在点云地面点滤除中,针对角度法滤除地面精准度不高的问题,提出一种多次迭代地面拟合法。在此基础上,将非地面点云进行栅格化降采样处理。(2)利用激光雷达实时点云的扫描线特征,针对传统的密度聚类方法计算成本较高的问题,提出一种基于扫描线和水平角度的聚类算法。对聚类结果进行最小矩形包络法建模,并对于各传感器生成的障碍物目标列表,进行障碍物信息的关联融合。(3)根据GPS/INS惯导设备提供的高精度经纬度信息和航向信息,录制线路地图,实时获取车辆运行状态下前方的轨道区域信息,映射至栅格化的实时地图中,形成感兴趣区域,在感兴趣区域中筛选侵限障碍物目标并发送至决策控制系统,提供有轨电车自动驾驶系统发出警告或采取制动的依据。(4)搭建了基于激光雷达、毫米波雷达以及GPS/INS惯导设备等组成的现代有轨电车测试平台,分析处理各个视觉传感器数据并且结合GPS/INS惯导定位信息,为决策控制系统提供前方轨道感兴趣区域内障碍物信息。经过试验段和运营段的实地装车测试,采集实验数据并分析实验结果。实验结果证明,本文设计的有轨电车感知系统相关算法运行结果能够实现对轨道内侵限障碍物目标的输出,效果符合预期。
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