一种高精度矢量地图采集系统和方法技术方案

一种高精度矢量地图采集系统和方法，涉及地图分析领域。包括车载采集装置、车载定位装置、车载终端及后处理装置,车载采集装置通过主动激光扫描路面信息，受光照条件影响小；车载定位装置通过GNSS/INS耦合，减少了位置跳变，降低了漂移误差；后处理装置可进行DGPS/RTK修正，所以无需额外搭载昂贵的车载高精度定位设备。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度矢量地图采集系统和方法
本专利技术涉及地图分析领域，特别涉及一种高精度矢量地图采集系统和方法。
技术介绍
随着汽车保有量的逐年增加，交通事故、交通拥堵和环境污染等问题愈发严重，自动驾驶技术能有效解决上述问题，已成为汽车未来必然的发展方向。高等级的自动驾驶乃至最终的无人驾驶离不开高精度矢量地图的支持，但目前行业内相关研究仍处于起步阶段，相关高精度矢量地图的格式、规范和采集方法仍没有统一的定论。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种高精度矢量地图采集系统和方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种高精度地图采集方法，其技术要点是，包含以下步骤：步骤S01：将车载采集装置、车载定位装置、车载终端上电自检；步骤S02：通过车载终端的图形用户界面确认车载采集装置、车载定位装置的驱动是否正常工作，如正常则进行步骤S03.1，否则进行步骤S03.2；步骤S03.1：采集子任务初始化；步骤S03.2：故障处理模式，并再次进行步骤S02；步骤S04：通过车载终端的数据记录单元记录路面信息、路况信息和图像信息以及全球定位信息；步骤S05：每隔一段预设的时间，通过车载终端的数据回放单元回放并检查所记录的信息；步骤S06：通过车载终端的数据管理单元进行数据打包并上传；步骤S07：根据当前GPS坐标和预设的采集任务需求确认本次地图采集是否完成，如仍未完成则进入步骤S03.1，如已完成进入步骤S08；步骤S08：后处理装置将接收到的数据包解析为路面信息、路况信息、图像信息以及全球定位信息；步骤S09：后处理装置对路面信息进行点云后处理，并提取出感兴趣的路面目标；步骤S10：后处理装置对路况信息和图像信息进行后处理，并提取出感兴趣的路况目标；步骤S11：后处理装置对全球定位信息进行正/反向后处理；步骤S12：后处理装置对路面/路况目标进行坐标转换、聚类和滤波，并生成全局3D静态点云地图。上述方案中，步骤S09所述提取感兴趣的路面目标，具体为：步骤S09.1，根据点云高度信息提取路面，剔出非路面数据；步骤S09.2，对所保留路面数据的反射强度通道进行均值化；步骤S09.3，通过标定确定不同颜色路面表示的反射强度阈值；步骤S09.4，将路面数据的反射强度通道信息与所述反射强度阈值进行比较，提取出包含路面标识的点云数据；步骤S09.5，对包含路面标示的点云数据进行聚类；步骤S09.6，通过预训练的分类器对聚类后的数据分类；步骤S09.7，对分类结果进行标示和保存。上述方案中，步骤S10所述提取感兴趣的路况目标，具体为：S10.1,将相邻两个激光发射器所返回的激光点云数据与预设值进行对比，仅保留压缩量超过预设压缩比阈值的数据；S10.2,对所保留数据的高度通道进行处理，剔出超过预设高度的数据；S10.3,对上述云数据进行聚类；S10.4,使用EFK对聚类后的数据进行跟踪；S10.5,根据EFK跟踪结果，剔出所有动态点云，仅保留静态点云数据；S10.6,根据预训练的分类器对静态点云数据进行分类；S10.7,对分类结果进行标示和保存；S10.8,根据图像记录单元的信息，人工对指标牌进行分类和标注；S10.9,对标示牌进行标示和保存。上述方案中，步骤S12所述生成全局3D静态点云地图，具体为：步骤S12.1，分别对路面扫描单元、路况扫描单元和车载定位装置相对于车辆坐标系原点的坐标变换关系进行标定；步骤S12.2，根据标定结果计算相应的三个坐标变换矩阵；步骤S12.3，将车载定位装置的输出结果向地图坐标系进行墨卡托投影；步骤S12.4，根据所述三个坐标变换矩阵将所记录的路面信息和路况信息向地图坐标系进行坐标变换；步骤S12.5，分别对变换后的路面信息和路况信息进行聚类和滤波，删除冗余的叠加数据；步骤S12.6，生成全局3D静态点云地图。步骤S13：后处理装置在步骤S12生成的点云地图中提取所需的矢量地图信息，并生成高精度矢量地图；步骤S14：后处理装置通过矢量地图管理单元，进行矢量地图信息抽象、分类、命名和存储。一种高精度矢量地图采集系统，其技术要点是，包括车载采集装置、车载定位装置、车载终端及后处理装置,车载采集装置、车载定位装置分别与车载中端连接，车载终端与后处理装置连接；所述车载采集装置包含：路面扫描单元，用于扫描路面信息，包括车道线、停车线、斑马线及其它路面标识；路况扫描单元，用于扫描路况信息，包括护栏、路牙、交通信号灯、路灯、道路指示牌以及各种其它类型的指示牌；图像记录单元，用于数据回放以及为矢量地图提取时的特征比对提供数据基础；所述的车载定位装置包括：GNSS天线，用于接收GNSS卫星信号，并通过功率分配器，分别提供信号给全球导航卫星系统和惯性导航系统的内部GNSS接收机；全球导航卫星系统，用于提供全球定位信息；惯性导航系统，包含角度传感器和加速度传感器，用于提供相对定位信息；车载终端包括：图形用户界面，用于为车载终端提供用户接口；传感器驱动单元，用于为路面扫描单元、路况扫描单元、图像记录单元、全球导航卫星系统和惯性导航系统提供硬件驱动；数据记录单元，用于实现数据记录功能，包括存储位置选择、数据包自动压缩、数据记录开始、数据记录暂停及数据记录终止；数据回放单元，用于数据回放，包括数据单帧回放、数据连续回放、数据回放暂停及数据回放终止；数据管理单元，用于实现数据管理，包括数据重命名、数据删除、数据上传及数据下载；所述的车载终端包括：激光点云后处理单元，通过比较激光强度通道提取出感兴趣的路面目标，包括车道线、停车线、斑马线及其它路面标；全球定位信息后处理单元，用于通过前/后向后处理，及离线RTK位置修正功能使定位信息收敛；点云地图生成单元，用于进行坐标转换、点云特征匹配和点云拼接，并生成3D点云地图；矢量地图提取单元，用于通过自动提取和手动修正的方法在3D点云地图中提取所需的矢量地图信息，包括：车道、车道线、停车线、斑马线及其它路面标识、护栏、路牙、交通信号灯、路灯、道路指示牌以及各种其它类型的指示牌；矢量地图管理单元，用于实现矢量地图信息抽象、分类、更新、升级、命名和存储。本专利技术的有益效果是：该高精度矢量地图采集系统和方法，包括车载采集装置、车载定位装置、车载终端及后处理装置,车载采集装置通过主动激光扫描路面信息，受光照条件影响小；车载定位装置通过GNSS/INS耦合，减少了位置跳变，降低了漂移误差；后处理装置可进行DGPS/RTK修正，所以无需额外搭载昂贵的车载高精度定位设备。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度地图采集方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤S01： 将车载采集装置、车载定位装置、车载终端上电自检；/n步骤S02： 通过车载终端的图形用户界面确认车载采集装置、车载定位装置的驱动是否正常工作，如正常则进行步骤S03.1，否则进行步骤S03.2；/n步骤S03.1：采集子任务初始化；/n步骤S03.2：故障处理模式，并再次进行步骤S02；/n步骤S04：通过车载终端的数据记录单元记录路面信息、路况信息和图像信息以及全球定位信息；/n步骤S05：每隔一段预设的时间，通过车载终端的数据回放单元回放并检查所记录的信息；/n步骤S06：通过车载终端的数据管理单元进行数据打包并上传；/n步骤S07：根据当前GPS坐标和预设的采集任务需求确认本次地图采集是否完成，如仍未完成则进入步骤S03.1，如已完成进入步骤S08；/n步骤S08：后处理装置将接收到的数据包解析为路面信息、路况信息、图像信息以及全球定位信息；/n步骤S09：后处理装置对路面信息进行点云后处理，并提取出感兴趣的路面目标；/n步骤S10：后处理装置对路况信息和图像信息进行后处理，并提取出感兴趣的路况目标；/n步骤S11：后处理装置对全球定位信息进行正/反向后处理；/n步骤S12：后处理装置对路面/路况目标进行坐标转换、聚类和滤波，并生成全局3D静态点云地图；/n步骤S13：后处理装置在步骤S12生成的点云地图中提取所需的矢量地图信息，并生成高精度矢量地图；/n步骤S14：后处理装置通过矢量地图管理单元，进行矢量地图信息抽象、分类、命名和存储。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高精度地图采集方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S01：将车载采集装置、车载定位装置、车载终端上电自检；
步骤S02：通过车载终端的图形用户界面确认车载采集装置、车载定位装置的驱动是否正常工作，如正常则进行步骤S03.1，否则进行步骤S03.2；
步骤S03.1：采集子任务初始化；
步骤S03.2：故障处理模式，并再次进行步骤S02；
步骤S04：通过车载终端的数据记录单元记录路面信息、路况信息和图像信息以及全球定位信息；
步骤S05：每隔一段预设的时间，通过车载终端的数据回放单元回放并检查所记录的信息；
步骤S06：通过车载终端的数据管理单元进行数据打包并上传；
步骤S07：根据当前GPS坐标和预设的采集任务需求确认本次地图采集是否完成，如仍未完成则进入步骤S03.1，如已完成进入步骤S08；
步骤S08：后处理装置将接收到的数据包解析为路面信息、路况信息、图像信息以及全球定位信息；
步骤S09：后处理装置对路面信息进行点云后处理，并提取出感兴趣的路面目标；
步骤S10：后处理装置对路况信息和图像信息进行后处理，并提取出感兴趣的路况目标；
步骤S11：后处理装置对全球定位信息进行正/反向后处理；
步骤S12：后处理装置对路面/路况目标进行坐标转换、聚类和滤波，并生成全局3D静态点云地图；
步骤S13：后处理装置在步骤S12生成的点云地图中提取所需的矢量地图信息，并生成高精度矢量地图；
步骤S14：后处理装置通过矢量地图管理单元，进行矢量地图信息抽象、分类、命名和存储。


2.如权利要求1所述的高精度地图采集方法，其特征在于，步骤S09所述提取感兴趣的路面目标，具体为：
步骤S09.1，根据点云高度信息提取路面，剔出非路面数据；
步骤S09.2，对所保留路面数据的反射强度通道进行均值化；
步骤S09.3，通过标定确定不同颜色路面表示的反射强度阈值；
步骤S09.4，将路面数据的反射强度通道信息与所述反射强度阈值进行比较，提取出包含路面标识的点云数据；
步骤S09.5，对包含路面标示的点云数据进行聚类；
步骤S09.6，通过预训练的分类器对聚类后的数据分类；
步骤S09.7，对分类结果进行标示和保存。


3.如权利要求２所述的高精度地图采集方法，其特征在于，步骤S10所述提取感兴趣的路况目标，具体为：
S10.1,将相邻两个激光发射器所返回的激光点云数据与预设值进行对比，仅保留压缩量超过预设压缩比阈值的数据；
S10.2,对所保留数据的高度通道进行处理，剔出超过预设高度的数据；
S10.3,对上述云数据进行聚类；
S10.4,使用EFK对聚类后的数据进行跟踪；
S10.5,根据EFK跟踪结果，剔出所有动态点云，仅保留静态点云数据；
S10.6,根据预训练的分类器对静态点云数据进行分类；
S10.7,对分类结果进行标示和保存；
S10.8,...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海波，张琨，张引，王磊，赵珩，
申请(专利权)人：华晨汽车集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21