矿区路面平整度的检测方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种矿区路面平整度的检测方法、装置、存储介质及设备。其中方法包括：基于激光雷达的目标检测区域构建包括多个预设尺寸网格的网格高程图；将激光雷达采集的点云数据中的点映射到相应的网格中，并获取每个点的高程值和方差值；遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值；根据单个网格的高程值和方差值确定单个网格中点云高程值分布的上下边界，并根据上下边界确定单个网格的平整度。上述方法可以提高路面平整度的检测精度以及检测速度。面平整度的检测精度以及检测速度。面平整度的检测精度以及检测速度。

【技术实现步骤摘要】
矿区路面平整度的检测方法、装置、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及矿区路面检测
，尤其是涉及一种矿区路面平整度的检测方法、装置、存储介质及设备。

技术介绍

[0002]路面平整度通常用来表示道路表面高度上的凹凸起伏程度，是影响矿车在道路上行驶的重要因素之一，不平整的行驶路面对于轮胎磨损、矿车控制以及行驶安全等方面都会造成不必要的成本损耗，无论对于无人驾驶还是正常有人驾驶的情况，路面的平整度直接关系到了矿车的控制难度、乘客的舒适体验以及人身安全等诸多问题。
[0003]传统的路面平整度测量方法通常利用人力，并借助直尺、平整度仪、断面仪等工具进行定期测量，不仅耗时耗力，同时测量精度还受限于许多影响因素，尤其在矿区等应用场景内，很难利用人力进行路面平整度检测。
[0004]现有的路面平整度检测方法主要是基于激光雷达或者相机等设备获取待测路面的高程值，通过检测高程值的变化来判定待测路面的平整度，这种方法应用于城市道路时，检测效果较好，而应用在矿区的土路等复杂路况上则检测精度较低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种矿区路面平整度的检测方法、装置、存储介质及设备，主要目的在于解决现有的平整度检测方法在矿区的土路等复杂路况上检测精度较低的问题。
[0006]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种矿区路面平整度的检测方法，该方法包括：
[0007]基于激光雷达的目标检测区域构建包括多个预设尺寸网格的网格高程图；
[0008]将激光雷达采集的点云数据中的点映射到相应的网格中，并获取每个点的高程值和方差值；
[0009]遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值；
[0010]根据单个网格的高程值和方差值确定单个网格中点云高程值分布的上下边界，并根据上下边界确定单个网格的平整度。
[0011]可选的，目标检测区域包括：
[0012]以车体后轴中心为中心向左右各延伸第一预设距离构建第一延伸区域；
[0013]从车头向前延伸第二预设距离构建第二延伸区域，其中，第二预设距离大于第一预设距离；
[0014]将第一延伸区域和第二延伸区域的交集作为目标检测区域。
[0015]可选的，获取每个点的高程值和方差值包括：
[0016]应用组合惯导获取车体后轴中心的定位信息，并根据定位信息确定车体坐标系到全局坐标系的转换矩阵；
[0017]获取激光雷达和车体后轴中心之间的外参，并根据外参确定激光雷达坐标系到车
体坐标系的转换矩阵；
[0018]根据激光雷达坐标系到车体坐标系的转转变换矩阵以及车体坐标系到全局坐标系的转换矩阵，确定激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵；
[0019]根据激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵确定激光雷达的雅可比矩阵，并根据激光雷达传感器模型确定激光雷达的协方差矩阵；
[0020]根据激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵、激光雷达采集的点云数据和组合惯导采集的定位信息确定每个点的高程值；
[0021]根据激光雷达的雅可比矩阵和激光雷达的协方差矩阵确定每个点的方差值。
[0022]可选的，遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值包括：
[0023]应用卡尔曼滤波器遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值。
[0024]可选的，卡尔曼滤波器为一维卡尔曼滤波器、二维卡尔曼滤波器和三维卡尔曼滤波器的其中一种。
[0025]可选的，应用卡尔曼滤波器遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值包括：
[0026]应用卡尔曼滤波器构建下述公式以计算单个网格的高程值和方差值：
[0027][0028][0029]其中，h
‑
为单个网格内前一个点的高程值，h
+
为单个网格内与前一个点相邻的后一个点的高程值，为单个网格内前一个点的方差值，为单个网格内后一个点的方差值，h
p
为激光雷达点云数据中单个点的高程值，为激光雷达点云数据中单个点的方差值；
[0030]假设单个网格中有N个点，将单个网格中的第一个点的高程值和方差作为单个网格的高程值和方差的初始值，用上述公式遍历单个网格内每一个点，迭代N次后得到单个网格的高程值和方差值，N为大于等于1的正整数。
[0031]可选的，根据单个网格的高程值和方差值确定单个网格中点云高程值分布的上下边界，并根据上下边界确定单个网格的平整度包括：
[0032]根据预设的置信区间确定边界方差系数，并根据边界方差系数和每个网格的方差值的乘积，得到每个网格的边界方差值；
[0033]根据每个网格的高程值和边界方差值之和，得到每个网格的上边界高程值；
[0034]根据每个网格的高程值和边界方差值之差，得到每个网格的下边界高程值；
[0035]根据上边界高程值与下边界高程值之差确定单个网格的平整度。
[0036]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种矿区路面平整度的检测装置，该装置包括：
[0037]区域构建模块，用于基于激光雷达的目标检测区域构建包括多个预设尺寸的网格的网格高程图；
[0038]数据映射模块，用于将激光雷达采集的点云数据中的点映射到相应的网格中，并获取每个点的高程值和方差值；
[0039]数据计算模块，用于遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值；
[0040]结果输出模块，用于根据单个网格的高程值和方差值确定单个网格中点云高程值分布的上下边界，并根据上下边界确定单个网格的平整度。
[0041]可选的，区域构建模块，具体用于以车体后轴中心为中心向左右各延伸第一预设距离构建第一延伸区域；从车头向前延伸第二预设距离构建第二延伸区域，其中，第二预设距离大于第一预设距离；将第一延伸区域和第二延伸区域的交集作为目标检测区域。
[0042]可选的，数据映射模块，具体用于应用组合惯导获取车体后轴中心的定位信息，并根据定位信息确定车体坐标系到全局坐标系的转换矩阵；获取激光雷达和车体后轴中心之间的外参，并根据外参确定激光雷达坐标系到车体坐标系的转换矩阵；根据激光雷达坐标系到车体坐标系的转转变换矩阵以及车体坐标系到全局坐标系的转换矩阵，确定激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵；根据激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵确定激光雷达的雅可比矩阵，并根据激光雷达传感器模型确定激光雷达的协方差矩阵；根据激光雷达坐标系到全局坐标系的转换矩阵、激光雷达采集的点云数据和组合惯导采集的定位信息确定每个点的高程值；根据激光雷达的雅可比矩阵和激光雷达的协方差矩阵确定每个点的方差值。
[0043]可选的，数据计算模块，具体用于应用卡尔曼滤波器遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算单个网格的高程值和方差值。
[0044]可选的，卡尔曼滤波器为一维卡尔曼滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿区路面平整度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：基于激光雷达的目标检测区域构建包括多个预设尺寸网格的网格高程图；将所述激光雷达采集的点云数据中的点映射到相应的网格中，并获取每个点的高程值和方差值；遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算所述单个网格的高程值和方差值；根据所述单个网格的高程值和方差值确定所述单个网格中点云高程值分布的上下边界，并根据所述上下边界确定所述单个网格的平整度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标检测区域包括：以车体后轴中心为中心向左右各延伸第一预设距离构建第一延伸区域；从车头向前延伸第二预设距离构建第二延伸区域，其中，所述第二预设距离大于所述第一预设距离；将所述第一延伸区域和所述第二延伸区域的交集作为所述目标检测区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每个点的高程值和方差值包括：应用组合惯导获取车体后轴中心的定位信息，并根据所述定位信息确定车体坐标系到全局坐标系的转换矩阵；获取激光雷达和车体后轴中心之间的外参，并根据所述外参确定激光雷达坐标系到所述车体坐标系的转换矩阵；根据所述激光雷达坐标系到所述车体坐标系的转换矩阵以及所述车体坐标系到所述全局坐标系的转换矩阵，确定所述激光雷达坐标系到所述全局坐标系的转换矩阵；根据所述激光雷达坐标系到所述全局坐标系的转换矩阵确定所述激光雷达的雅可比矩阵，并根据激光雷达传感器模型确定激光雷达的协方差矩阵；根据所述激光雷达坐标系到所述全局坐标系的转换矩阵、所述激光雷达采集的点云数据和所述组合惯导采集的定位信息确定每个点的高程值；根据所述激光雷达的雅可比矩阵和所述激光雷达的协方差矩阵确定每个点的方差值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算所述单个网格的高程值和方差值包括：应用卡尔曼滤波器遍历单个网格内所有点的高程值和方差值，计算所述单个网...

【专利技术属性】
技术研发人员：游昌斌，郭翔宇，杨雪，
申请(专利权)人：青岛慧拓智能机器有限公司，
类型：发明
国别省市：