一种基于硬件加速的激光点云处理系统及芯片技术方案

本发明专利技术涉及一种基于硬件加速的激光点云处理系统及芯片，该激光点云处理系统采用AHB总线的状态机控制电路，并遵循AHB总线读写时序变化，对即时扫描获得的激光点云数据进行坐标位置的并行偏移计算，从而加快处理激光探头旋转或所述激光点云处理系统移动过程中产生的点云数据噪声和定位误差，同时实现多通道、分批量地同步累加运算输出定位概率和值，整个激光点云处理系统在各种定位环境下都保持较高的系统性能，提高模组开发效率。且整个激光点云处理系统在运动状态下能够保持较高的系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硬件加速的激光点云处理系统及芯片
本专利技术涉及硬件电路加速的
，具体涉及一种基于硬件加速的激光点云处理系统及芯片。
技术介绍
目前，针对扫地机利用激光地图进行定位，业界多是采用的软件算法实现，进行大量迭代计算处理激光点云，从而求出在地图上的目标位置信息。这种方法会占用大量的硬件资源，而且对CPU的主频要求很高，并且会占用大量的访存带宽，挤占系统中其他应用程序对于同一访存带宽的需求，从而容易造成总线数据堵塞，降低系统运行速度。特别是在软件系统对相同的激光点云数据反复读写、迭代运算的操作通过CPU干预完成数据处理和传输是非常消耗软件资源的，并抢占了其他模块的CPU工作时间，影响其他模块的工作速度，现有技术一般是使用硬件串行处理这些软件算法，尤其在大量的数据传输通信的时候会大大增加CPU的工作负担，容易造成总线数据堵塞，严重影响整体芯片的性能，进而影响算法执行效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术利用并行硬件运算电路的方式对激光点云数据进行坐标偏移的并行计算，加速遍历求概率和的进程，缩短基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，激光点云处理系统的外部被构造为将该激光点云处理系统连接至少一个激光探头；激光点云处理系统的外部连接有至少一个激光点云信息存储介质和至少一个定位信息存储介质；激光点云信息存储介质用于存储所述激光探头实时扫描出的激光点云数据；/n所述激光点云处理系统还包括读写状态控制器、AHB总线解析模块、两个角度偏转模块和至少两个定位概率运算模块；/n所述读写状态控制器与所述激光点云信息存储介质存在电性连接关系，两个角度偏转模块都与所述读写状态控制器存在电性连接关系；/n在所述激光点云处理系统内部，固定设置的定位概率运算模块的数量是第一预设通道数量；/n所述读...

【技术特征摘要】
1.一种基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，激光点云处理系统的外部被构造为将该激光点云处理系统连接至少一个激光探头；激光点云处理系统的外部连接有至少一个激光点云信息存储介质和至少一个定位信息存储介质；激光点云信息存储介质用于存储所述激光探头实时扫描出的激光点云数据；
所述激光点云处理系统还包括读写状态控制器、AHB总线解析模块、两个角度偏转模块和至少两个定位概率运算模块；
所述读写状态控制器与所述激光点云信息存储介质存在电性连接关系，两个角度偏转模块都与所述读写状态控制器存在电性连接关系；
在所述激光点云处理系统内部，固定设置的定位概率运算模块的数量是第一预设通道数量；
所述读写状态控制器，用于在所述AHB总线解析模块的传输控制作用下，先突发读取所述激光点云信息存储介质内的激光点云数据，再将激光点云数据同时传输给两个角度偏转模块，然后控制两个角度偏转模块交替地对激光点云数据执行角度偏转运算，获得经过对应一次角度偏转运算后的激光点云数据在一个分块地图上的参考坐标，再将参考坐标同时传输给第二预设通道数量的定位概率运算模块，然后触发第二预设通道数量的定位概率运算模块并行地对参考坐标执行坐标偏移，再并行累加处理经过一轮坐标偏移的参考坐标对应的定位概率值，让第二预设通道数量的定位概率运算模块同步获得定位概率和值，并将获得的定位概率和值突发写入定位信息存储介质；
其中，所述AHB总线解析模块的传输控制作用包括突发读取操作的控制作用、单次读取操作的控制作用和突发写操作的控制作用，均属于AHB总线协议规范；
其中，第二预设通道数量的定位概率运算模块是被同时选通的；
其中，第二预设通道数量小于或等于第一预设通道数量，第二预设通道数量大于或等于2；
其中，分块地图是根据当前场景所使用的定位算法配置的预设尺寸的局部地图，且是处于所述激光探头的有效探测范围之内的栅格地图的。


2.根据权利要求1所述基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，所述分块地图的X轴方向所允许容纳的最大栅格数量大于或等于第一预设通道数量时，第二预设通道数量被所述AHB总线解析模块使能配置为等于第一预设通道数量；
或者，所述分块地图的X轴方向所允许容纳的最大栅格数量小于第一预设通道数量时，第二预设通道数量被所述AHB总线解析模块使能配置为等于所述分块地图的X轴方向所允许容纳的最大栅格数量；
或者，所述分块地图的Y轴方向所允许容纳的最大栅格数量大于或等于第一预设通道数量时，第二预设通道数量被所述AHB总线解析模块使能配置为等于第一预设通道数量；
或者，所述分块地图的Y轴方向所允许容纳的最大栅格数量小于第一预设通道数量时，第二预设通道数量被所述AHB总线解析模块使能配置为等于所述分块地图的Y轴方向所允许容纳的最大栅格数量。


3.根据权利要求2所述基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，第二预设通道数量的定位概率运算模块，用于每当获取到参考坐标时，并行地控制所述参考坐标沿着同一种坐标轴方向执行坐标偏移；第二预设通道数量的定位概率运算模块，还用于在并行获取的参考坐标经过一次一种坐标轴方向的坐标偏移和一次另一种坐标轴方向的坐标偏移后，控制经过同一轮坐标偏移后的参考坐标在所述分块地图上的定位概率值并行累加，直到参与同一轮坐标偏移的不同参考坐标的数目达到预设单位数量时，同步获得定位概率和值；
其中，一轮坐标偏移表示：每当执行过一次角度偏转运算，先沿着一种坐标轴方向执行一次坐标偏移，再沿着另一种坐标轴方向执行一次坐标偏移；在同一轮坐标偏移内，先执行的一次坐标偏移所沿的坐标轴方向以及相对于所述分块地图的坐标原点的偏移量在不同定位概率运算模块内是对应相同的，且后执行的一次坐标偏移所沿的坐标轴方向以及相对于所述分块地图的坐标原点的偏移量在不同定位概率运算模块内是对应相同的；
其中，预设单位数量是预先配置的，用于定位所述分块地图的一目标点所需的激光点云数据的数量；
其中，所述定位概率值是预先配置的，用于表示所述激光探头所属的基于硬件加速的激光点云处理系统落入所述分块地图的匹配栅格位置的概率。


4.根据权利要求3所述基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，在第二预设通道数量的定位概率运算模块中，每个定位概率运算模块，用于在并行获取到参考坐标后，每当一个参考坐标已经沿着所述分块地图的一种坐标轴方向执行一次坐标偏移时，则控制前述一次坐标偏移后的参考坐标沿着所述分块地图的另一种坐标轴方向并行执行第二预设遍历次数的坐标偏移，并行控制经过同一轮坐标偏移后的参考坐标在所述分块地图上对应的定位概率值参与累加运算，直到经过同一轮坐标偏移的参考坐标的数目达到预设单位数量时，将经过同一轮坐标偏移的参考坐标对应的定位概率值的累加结果确定为一个定位概率和值，并由对应一个的定位概率运算模块同时输出第二预设遍历次数的定位概率和值；
其中，前述一种坐标轴和另一种坐标轴分别为X轴和Y轴；
其中，在所述分块地图的另一种坐标轴方向并行执行的第二预设遍历次数的坐标偏移中，每一次坐标偏移相对于所述分块地图的坐标原点的偏移量是不同的，但是沿着同一种坐标轴方向发生的坐标偏移步长是相同的。


5.根据权利要求4所述基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，当参考坐标沿着所述分块地图的X轴方向的最大偏移次数是所述第二预设遍历次数时，X轴方向对应的一种坐标偏移步长是1个栅格长度，和/或，当参考坐标沿着所述分块地图的Y轴方向的最大偏移次数是所述第二预设遍历次数时，Y轴方向对应的一种坐标偏移步长是1个栅格长度；
其中，所述分块地图设定的两种坐标轴方向分别为X轴方向和Y轴方向；激光点云数据和参考坐标都包括X轴坐标和Y轴坐标；
其中，每一个定位概率运算模块预先配置有：参考坐标沿着所述分块地图的X轴方向的最大偏移次数及X轴方向对应的一种坐标偏移步长、参考坐标沿着所述分块地图的Y轴方向的最大偏移次数及Y轴方向对应的一种坐标偏移步长；
其中，参考坐标沿着所述分块地图的X轴方向的最大偏移次数与X轴方向对应的一种坐标偏移步长的乘积等于所述分块地图的X轴方向所允许容纳的最大栅格数量；
其中，参考坐标沿着所述分块地图的Y轴方向的最大偏移次数与Y轴方向对应的一种坐标偏移步长的乘积等于所述分块地图的Y轴方向所允许容纳的最大栅格数量。


6.根据权利要求5所述基于硬件加速的激光点云处理系统，其特征在于，所述第二预设通道数量的定位概率运算模块中，对于同一轮坐标偏移，先执行的坐标偏移所沿的坐标轴方向对应的偏移起点坐标是不同的；每一个被选通的定位概率运算模块与被选通的每相邻的两个定位概率运算模块在同一轮坐标偏移中，先执行的坐标偏移所沿的坐标轴方向对应的偏移起点坐标的坐标差值是相同的，使得每个定位概率运算模块读取到的同一参考坐标经过同一轮坐标偏移后的结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：何再生，肖刚军，许登科，赖钦伟，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44