慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及路面檢測技術，尤其涉及一種慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域 檢測方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著人們對汽車駕駛過程中安全性要求的不斷提高，希望車輛能夠主動探測道路 上的障礙物，并識別出路面的哪些區(qū)域是可以安全行駛的，這些信息對于自動駕駛車輛是 十分關鍵，同時對于人工駕駛車輛，也能起到豐富車輛的主動安全駕駛的作用。
[0003] 現有技術中，主要是利用毫米波雷達等傳感器或圖像傳感器對車輛前方路面進行 檢測。其中，利用毫米波雷達等傳感器的檢測方法檢測區(qū)域狹小，且對小尺寸目標無法檢 測，同時無法識別路面坡度信息等細節(jié)。另外，利用圖像傳感器的檢測方法表現出識別算法 功能不夠完善，視場內目標的正確識別率只有60% -70%，在車輛行進過程中產生的顛簸， 會使相機成像變得模糊，從而導致識別準確率進一步下降，并且，相機成像質量受環(huán)境光照 影響巨大，夜間完全不能工作。因此上述兩種方法檢測效果十分有限。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的實施例提供一種慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法及裝 置，能夠檢測出車輛安全行駛區(qū)域，以提高路面檢測的準確率。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測 方法，包括：數據采集步驟：采集固定在車輛上的激光雷達輸出的采樣點的坐標數據；路面 輪廓數據生成步驟：根據所述坐標數據生成空間直角坐標形式的路面輪廓數據；數據校正 步驟：采集與所述激光雷達聯(lián)動的慣性測量裝置輸出的所述激光雷達在俯仰方向上的角度 變化值，利用所述角度變化值對所述坐標數據或者所述路面輪廓數據進行校正；重心坐標 數據生成步驟：對所述路面輪廓數據進行處理，得到多個空間盒的重心坐標數據；空間盒 標記步驟：根據所述重心坐標數據計算所述空間盒之間的梯度值，并根據所述梯度值標記 所述多個空間盒；車輛安全行駛區(qū)域生成步驟：將標記后的空間盒進行投影處理，并對投 影處理結果進行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測裝置，包括：數 據采集模塊，用于采集固定在車輛上的激光雷達輸出的采樣點的坐標數據；路面輪廓數據 生成模塊，用于根據所述坐標數據生成空間直角坐標形式的路面輪廓數據；數據校正模塊， 用于采集與所述激光雷達聯(lián)動的慣性測量裝置輸出的所述激光雷達在俯仰方向上的角度 變化值，利用所述角度變化值對所述坐標數據或者所述路面輪廓數據進行校正；重心坐標 數據生成模塊，用于對所述路面輪廓數據進行處理，得到多個空間盒的重心坐標數據；空間 盒標記模塊，用于根據所述重心坐標數據計算所述空間盒之間的梯度值，并根據所述梯度 值標記所述多個空間盒；車輛安全行駛區(qū)域生成模塊，用于將標記后的空間盒進行投影處 理，并對投影處理結果進行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0007] 本發(fā)明的慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法及裝置，通過激光雷達 采集坐標數據，對坐標數據進行處理生成路面輪廓特征數據，利用采集到的與激光雷達聯(lián) 動的慣性測量裝置輸出的激光雷達在俯仰方向上的角度變化值，對坐標數據或路面輪廓特 征數據進行校正，并對校正后的路面輪廓數據進行處理，得到多個空間盒及其重心坐標數 據，基于重心坐標數據標記該多個空間盒，根據標記后的多個空間盒，就能夠生成車輛安全 行駛區(qū)域，同時去除掉了激光雷達在車輛行駛過程中上下振動所產生的測量誤差，從而提 高了路面檢測的準確率。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明實施例的激光雷達的工作原理示意圖之一；
[0009] 圖2為本發(fā)明實施例的激光雷達的工作原理示意圖之二；
[0010] 圖3為本發(fā)明實施例一的慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法的流 程不意圖；
[0011] 圖4為激光雷達輸出的采樣點的坐標數據的轉換原理示意圖；
[0012] 圖5為圖3中空間盒標記步驟的原理不意圖；
[0013] 圖6為圖3中車輛安全行駛區(qū)域生成步驟的原理示意圖；
[0014] 圖7為本發(fā)明實施例二的慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測裝置的結 構示意圖。
[0015] 標號說明：
[0016] 1 :激光雷達；2 :激光光束；3 :米樣點。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發(fā)明實施例慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法 及裝置進行詳細描述，但所舉實施例不作為本發(fā)明的限定。
[0018] 本發(fā)明的慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法的技術原理是利用激 光雷達對車輛行駛的前方路面進行掃描，采集激光雷達輸出的采樣點的坐標數據，利用采 集到的與激光雷達聯(lián)動的慣性測量裝置輸出的激光雷達在俯仰方向上的角度變化值，對所 述坐標數據進行校正，并對采樣點的坐標數據進行處理，進而生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0019] 實施例一
[0020] 如圖1和圖2所示，其為本發(fā)明實施例的激光雷達的工作原理示意圖，將激光雷達 1固定于車輛上方，但不限于圖1和圖2中示出的安裝方式，也可安裝在車輛的其它位置，例 如車輛前方保險杠處，該安裝方式的探測范圍將縮小。安裝時使激光雷達1稍微向下傾斜， 使之于地面形成一定角度即激光光束的仰俯角Θ對前方路面進行掃描產生激光光束2,也 就是能夠在X軸方向上得到連續(xù)測距的采樣點3。
[0021] 將在一個數據采集路段單元內（例如車輛行駛過L米距離），車輛行駛起始處的 激光雷達的激光發(fā)射點設定為空間直角坐標系的圓點（〇,〇,〇)，X軸為與路面平行的方向， Y軸為車輛行駛方向，Z軸為垂直于路面的方向。例如采樣點的極坐標為（ri，Iii),其對應 的空間直角坐標為（ Xi，yi，Zi)，i為激光雷達的采樣點的序號。例如車輛沿y軸方向行駛， 則激光雷達能夠以固定的掃描頻率對前方路面進行掃描，從而得到大量具有空間坐標信息 的離散的采樣點，這些采樣點即可還原道路表面的空間信息。在實際應用中，激光雷達能夠 給出采樣點的極坐標數據,也可以直接給出采樣點的經換算后的直角坐標數據。
[0022] 基于圖1和圖2的工作原理，并參閱圖3,本發(fā)明實施例一的慣性測量裝置校正的 車輛安全行駛區(qū)域檢測方法包括：
[0023] 數據采集步驟301 :采集固定在車輛上的激光雷達輸出的采樣點的坐標數據。具 體地，根據激光雷達的工作原理可以獲知激光雷達可輸出采樣點的坐標數據，另外，根據激 光雷達的型號不同，采樣點的極坐標H i的最大范圍可能是30?90度之間。
[0024] 路面輪廓數據生成步驟302 :根據坐標數據生成空間直角坐標形式的路面輪廓數 據。具體地，如果激光雷達輸出的采樣點的坐標數據為極坐標形式，就需要將采樣點的坐標 數據由極坐標形式轉化成直角坐標形式，進而生成直角坐標形式的路面輪廓數據。
[0025] 數據校正步驟303 :采集與激光雷達聯(lián)動的慣性測量裝置輸出的激光雷達在俯仰 方向上的角度變化值，利用角度變化值對坐標數據或者路面輪廓數據進行校正。這里，需要 說明的是激光光束的仰俯角在車輛靜止時是固定值，在車輛行駛過程中由于發(fā)生振動從而 產生誤差，因此需要對其進行校正。具體的，可以將慣性測量裝置與激光雷達緊固在一起， 由于車輛在行駛過程中會產生振動，能夠測量XYZ三個坐標軸加速度和每個坐標軸上的角 加速度，通過上述數據計算能夠計算出激光雷達的俯仰方向上的角度變化σ』，然后利用該 角度變化值對坐標數據或者路面輪廓數據進行校正。例如，可采用下式（1)計算校正后的 第i個采樣點的激光光束的俯仰角9 i:
[0026] Θ i= θ - σ j............................................式（I)
[0027] 其中，i為激光雷達的米樣點的序號，Θ為車輛靜止時激光雷達的激光光束的仰 俯角，％為慣性測量裝置輸出的激光雷達在俯仰方向上的角度變化值，Θ i為校正后的第i 個采樣點的激光光束的俯仰角。
[0028] 重心坐標數據生成步驟304 :對路面輪廓數據進行處理，得到多個空間盒的重心 坐標數據。
[0029] 空間盒標記步驟305 :根據重心坐標數據計算空間盒之間的梯度值，并根據梯度 值標記多個空間盒。在本發(fā)明實施例中，空間盒的含義為將空間區(qū)域劃分為固定尺寸的單 位盒體，便于將空間區(qū)域中的采樣點放入對應的單位盒體中，從而直觀、簡單得計算出盒體 的重心坐標，為本步驟的梯度值計算提供數據基礎。
[0030] 車輛安全行駛區(qū)域生成步驟306 :將標記后的空間盒進行投影處理，并對投影處 理結果進行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。需要說明的是，本發(fā)明實施例中，中線生長 的含義為在由固定尺寸的正方形格子組成的平面區(qū)域內，從每一行的中線位置沿水平軸正 負兩個方向上進行查找，根據查找結果獲得車輛可安全行駛區(qū)域的邊界點。
[0031] 本發(fā)明的慣性測量裝置校正的車輛安全行駛區(qū)域檢測方法，通過激光雷達采集坐 標數據，對坐標數據進行處理生成路面輪廓特征數據，利用采集