本发明专利技术实施例公开了一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法、装置及设备，方法包括：通过定位系统确定出无人船当前的位置与姿态；使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点；使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图；使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图；融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图；其中，以初次启动无人船时其所处的位置建立的北东坐标系作为毫米波雷达的环境两维栅格图、激光雷达的环境两维栅格图与融合后的栅格图的坐标原点。本发明专利技术以较低成本可以构建出高精度的环境地图。低成本可以构建出高精度的环境地图。低成本可以构建出高精度的环境地图。
【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及无人船的感知与规划领域，更具体地说是一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]近些年来，得益于智能化技术飞速发展，感知设备的精度的不断提升，无人船的航行智能化程度不断提高。当前在无人船规划领域中以环境地图作为输入的规划算法日益成熟，已经初步满足无人船自主航行中对于规划路线的需求了，同时环境地图越精确、规划算法的规划路径越鲁棒、越好。
[0003]然而目前主流的传感器中毫米波雷达的水平维度感知精度不够高，视觉感知需要的算力过大、并且晚上无法使用，激光雷达虽然感知精度足够高，但是价格过于昂贵，难以组成激光雷达全视野的感知系统。因此如何能够融合多种传感器来构建全视角感知的环境地图是当前无人船自主航行的技术难点。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法、装置及设备。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，包括：通过定位系统确定出无人船当前的位置与姿态；使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点；使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图；使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图；融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图；其中，以初次启动无人船时其所处的位置建立的北东坐标系作为毫米波雷达的环境两维栅格图、激光雷达的环境两维栅格图与融合后的栅格图的坐标原点。
[0006]其进一步技术方案为：所述使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点，包括：将激光雷达与毫米波雷达进行时空配准；将激光雷达点云坐标构建成相应的KD树数据结构；计算毫米波雷达与最近的激光雷达点云的距离；将毫米波雷达点云匹配激光雷达点云，并滤除无法匹配到激光雷达点云的毫米波雷达点云。
[0007]其进一步技术方案为：所述使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图，包括：毫米波雷达点云采用直通滤波算法滤除其近处杂波点和水平大角度位置的杂波
点；根据所有毫米波雷达在无人船安装的相对位置关系，将所有毫米波雷达点云投放在同一个坐标系下；使用DBSCAN密度聚类算法滤除杂波点，得到有效的毫米波雷达点云；将有效的毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的毫米波雷达的环境两维栅格图。
[0008]其进一步技术方案为：所述将有效的毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的毫米波雷达的环境两维栅格图，包括：根据无人船当前的位置与姿态计算当前时刻下的毫米波雷达点云在毫米波雷达栅格图中的坐标；根据计算出的当前时刻下的毫米波雷达点云在毫米波雷达栅格图中的坐标，将毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图中，并将对应的栅格的未看到次数重置为
‑
1次；统计当前时刻在毫米波雷达的可视区域内的毫米波雷达的栅格图中的有障碍栅格，并将有障碍栅格的未看到次数增加1次；将有障碍栅格的未看到次数超过N次的栅格重置为无障碍栅格。
[0009]其进一步技术方案为：所述使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图，包括：使用体素滤波算法对激光雷达点云进行下采样，以及使用限幅滤波算法滤除激光雷达点云中的水杂波点，以得到有效的激光雷达点云；将有效的激光雷达点云填充到激光雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的激光波雷达的环境两维栅格图。
[0010]其进一步技术方案为：所述将有效的激光雷达点云填充到激光雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的激光波雷达的环境两维栅格图，包括：根据无人船当前的位置与姿态计算当前时刻下的激光雷达点云在激光雷达栅格图中的坐标；将当前激光雷达可视范围在激光雷达栅格图中对应区域的栅格的值清空；根据计算出的当前时刻下的激光雷达点云在激光雷达栅格图中的坐标，将激光雷达点云填充到激光雷达对应的栅格图中。
[0011]其进一步技术方案为：所述融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图，包括：获取当前时刻的毫米波雷达环境两维栅格图，并将毫米波雷达环境两维栅格图中激光雷达当前的探测范围内的所有栅格初始化为无障碍栅格，以得到处理后的毫米波雷达环境两维栅格图；获取当前时刻的激光雷达的环境两维栅格图，将船侧方与后方近处的栅格初始化为无障碍栅格，以得到处理后的激光雷达环境两维栅格图；将处理后的激光雷达环境两维栅格图与处理后的毫米波雷达环境两维栅格图逐个栅格取或运算进行融合。
[0012]第二方面，基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图装置，包括确定单元、匹配单
元、第一构建单元、第二构建单元以及融合单元；所述确定单元，用于通过定位系统确定出无人船当前的位置与姿态；所述匹配单元，用于使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点；所述第一构建单元，用于使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图；所述第二构建单元，用于使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图；所述融合单元，用于融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图；其中，以初次启动无人船时其所处的位置建立的北东坐标系作为毫米波雷达的环境两维栅格图、激光雷达的环境两维栅格图与融合后的栅格图的坐标原点。
[0013]第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权上述的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法步骤。
[0014]第四方面，一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，使得所述处理器执行如上的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法步骤。
[0015]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：本专利技术通过定位系统确定出无人船当前的位置与姿态；使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图；使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图；融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图。由于激光雷达感知视野较小，价格高，但是感知精度高，而毫米波雷达感知视野较大，价格低，因此，通过激光雷达和毫米波雷达的融合，能够弥补激光雷达感知视野较小的缺陷，且由于毫米波雷达的较为广阔的视野感知，能使无人船在恶劣天气下（雨天、雾霾天等）也能获取到周围环境的信息，两者的融合起到了相辅相成的作用，以较低成本可以构建出高精度的环境地图。
[0016]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，其特征在于，包括：通过定位系统确定出无人船当前的位置与姿态；使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点；使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图；使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图；融合构建的毫米波雷达的环境两维栅格图和激光雷达的环境两维栅格图，以得到融合后的栅格图；其中，以初次启动无人船时其所处的位置建立的北东坐标系作为毫米波雷达的环境两维栅格图、激光雷达的环境两维栅格图与融合后的栅格图的坐标原点。2.根据权利要求1所述的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，其特征在于，所述使用激光雷达点云滤除毫米波雷达点云杂波点，包括：将激光雷达与毫米波雷达进行时空配准；将激光雷达点云坐标构建成相应的KD树数据结构；计算毫米波雷达与最近的激光雷达点云的距离；将毫米波雷达点云匹配激光雷达点云，并滤除无法匹配到激光雷达点云的毫米波雷达点云。3.根据权利要求1所述的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，其特征在于，所述使用毫米波雷达点云构建毫米波雷达的环境两维栅格图，包括：毫米波雷达点云采用直通滤波算法滤除其近处杂波点和水平大角度位置的杂波点；根据所有毫米波雷达在无人船安装的相对位置关系，将所有毫米波雷达点云投放在同一个坐标系下；使用DBSCAN密度聚类算法滤除杂波点，得到有效的毫米波雷达点云；将有效的毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的毫米波雷达的环境两维栅格图。4.根据权利要求3所述的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，其特征在于，所述将有效的毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图的北东坐标系中，得到当前时刻下的毫米波雷达的环境两维栅格图，包括：根据无人船当前的位置与姿态计算当前时刻下的毫米波雷达点云在毫米波雷达栅格图中的坐标；根据计算出的当前时刻下的毫米波雷达点云在毫米波雷达栅格图中的坐标，将毫米波雷达点云填充到毫米波雷达对应的栅格图中，并将对应的栅格的未看到次数重置为
‑
1次；统计当前时刻在毫米波雷达的可视区域内的毫米波雷达的栅格图中的有障碍栅格，并将有障碍栅格的未看到次数增加1次；将有障碍栅格的未看到次数超过N次的栅格重置为无障碍栅格。5.根据权利要求1所述的基于激光雷达与毫米波雷达融合的建图方法，其特征在于，所述使用激光雷达点云构建激光雷达的环境两维栅格图，包括：使用体素滤波算法对激光雷达点云进行下采样，以及使用限幅滤波算法滤除激光雷达点云中的水杂波点，以得到有效的激光雷达点云；将有效的激光雷达点云...
【专利技术属性】
技术研发人员：程宇威，朱健楠，庞长松，池雨豪，虞梦苓，
申请(专利权)人：陕西欧卡电子智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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