一种无人车辆坑道检测机构及方法技术

本发明专利技术涉及车辆检测技术领域，公开了一种无人车辆坑道检测机构及方法，包括主控模块、分别与所述主控模块进行数据传输的雷达测距模块和摄像模块；所述车辆的发动机盖和车顶上分别设置有两组用于采集地面测点数据的雷达测距模块，探测方向与地面之间的夹角分别为α1和α0，其中α1大于α0；所述摄像模块也设置车辆的车顶上，用于采集包含坑道区域的图像；所述雷达测距模块包括减震器弹簧、减震器壳体、姿态传感器和激光雷达，所述减震器壳体设置在所述车辆上，所述减震器壳体内设置减震器弹簧，所述减震器壳体上分别设置激光雷达和姿态传感器。本发明专利技术的整体结构简单、可靠，并能够适应不同地面坑道的检测，成本低，检测功能可靠、效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种无人车辆坑道检测机构及方法


[0001]本专利技术涉及车辆检测
，更具体的说，特别涉及一种无人车辆坑道检测机构及方法。

技术介绍

[0002]无人驾驶技术及相关的无人车辆改造技术现今变得越多越多、越来越成熟，但适用于戈壁地形的越野无人改装车辆的相关技术却十分稀少。戈壁地形的起伏较大，有些地方甚至出现突然的坑道影响车辆通行，这些坑道是越野无人改装车辆需要检测的重要特征。
[0003]地面坑道主要有两种:其一是地面不平导致的坑道，常见情况是前方地面不平度较高，中央与两侧的高低起伏过大，此种情况下会带来越野无人改装车辆的侧翻危险；另一种是前方路况突然出现较深的坑道，可能会造成车辆坠入坑中的危险。
[0004]现有关于地面坑道检测方案使用较多的是视觉方法，但由于戈壁地形色彩单一，图像特征较少，因此仅通过视觉的方法完成坑道检测的任务较为困难。而一般激光雷达的使用场景为水平放置在车顶部、保险杠和发动机盖上检测高于地面之上的凸障碍物，很少有相应的坑道检测方法。
[0005]越野无人改装车辆在戈壁地形进行坑道检测的难点具体包括：戈壁地形复杂，起伏较大，相应的车辆抖动也相应地变得较大，激光雷达激光束地测距也会带来较大的误差；如何根据激光雷达数据进行坑道的识别；如何进行坑道大小的判断为无人驾驶进行绕障工作提供可靠的信息支持。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种无人车辆坑道检测机构及方法，能够适应不同地面坑道的检测，结构简单、成本低，检测功能可靠、效率高。
[0007]为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]本专利技术提供一种无人车辆坑道检测机构，其特征在于：包括主控模块、分别与所述主控模块进行数据传输的雷达测距模块和摄像模块；所述车辆的发动机盖和车顶上分别设置有两组用于采集地面测点数据的雷达测距模块，探测方向与地面之间的夹角分别为α1和α0，其中α1大于α0；所述摄像模块也设置车辆的车顶上，用于采集包含坑道区域的图像；
[0009]所述雷达测距模块包括减震器弹簧、减震器壳体、姿态传感器和激光雷达，所述减震器壳体设置在所述车辆上，所述减震器壳体内设置减震器弹簧，所述减震器弹簧的两端分别连接车辆和减震器壳体内壁；所述减震器壳体上还分别设置激光雷达和姿态传感器，两者的布置方向与车辆前进方向一致。
[0010]进一步的，所述减震器壳体内还设置减震阻尼器，所述减震阻尼器位于所述减震器弹簧的一侧，两端也分别连接车辆和减震器壳体内壁。
[0011]进一步的，所述激光雷达采用单线激光雷达。
[0012]进一步的，两组所述雷达测距模块分别平行设置有三个，位置相对应且布置的方向一致，每组的三个雷达测距模块探测方向一致。
[0013]进一步的，所述摄像处理模块设置在车辆的车顶中轴线处。
[0014]本专利技术还提供一种无人车辆坑道检测方法，该检测方法的具体步骤包括如下：
[0015]无人车辆行驶过程中，两组雷达测距模块中的激光雷达实时采集地面测点的数据，并传输给主控模块；
[0016]当车辆前方遇到坑道时，主控模块根据激光雷达采集的数据进行坑道检测，确定当前坑道为不能通过坑道，则停车操作；
[0017]摄像模块采集包含坑道区域的图像，并传输给主控模块；
[0018]主控模块对接收到的图像进行图像处理，并进行模型训练得到坑道区域外部包围的预测结果；
[0019]根据所述预测结果，控制无人车辆进行绕道行驶。
[0020]进一步的，所述主控模块根据激光雷达采集的数据进行坑道检测，具体包括：
[0021]确定激光雷达的原始坐标系O
‑
XYZ；
[0022]在原始坐标系中，标定同组雷达测距模块中三个激光雷达和两组雷达测距模块中同侧激光雷达的探测距离，并分别设定观测值；
[0023]行车时激光雷达实时采集地面测点的数据，并根据姿态传感器的数据，对激光雷达所测数据进行矫正；
[0024]根据车辆通过戈壁环境中不同大小坑时，获取激光雷达矫正后的数据并对进行训练，得到不能通过坑道的参数结果；
[0025]实车使用且当前方遇到坑道时，根据激光雷达所测地面测点的数据，并与所述参数结果进行对比，确定当前坑道为不能通过坑道，则停车操作。
[0026]进一步的，根据车辆通过戈壁环境中不同大小坑时，获取激光雷达矫正后的数据并对进行训练，得到不能通过坑道的参数结果，具体为：
[0027]驾驶车辆驶过戈壁环境中大小不一的坑，获取激光雷达矫正后的数据，记录对应的观测值L0、L1、L2、V0，并记录车辆能否通过各种坑的标签；
[0028]将所述数据、观测值和标签导入机器学习集成算法进行投票分类训练，得到不能通过坑道的参数结果；
[0029]其中，同组雷达测距模块中三个激光雷达的探测距离为d0、d1及d2，并设定d0/d1、d0/d2、d1/d2的值为观测值L0、L1、L2；两组雷达测距模块中同侧激光雷达的探测距离为l0、l1，并设定l0/l1的值为观测值V0。
[0030]进一步的，所述主控模块对接收到的图像进行图像处理，并进行模型训练得到坑道区域外部包围的预测结果，具体包括：
[0031]将摄像模块采集到包含坑道的戈壁图像作为原始图像，制作标签标注原始图像中的坑道区域；
[0032]对标注后的图像进行增强处理得到标签图像，并对标签图像进行归一化处理得到图像数据集；
[0033]根据所述图像数据集得到训练集和验证集，并导入基于U
‑
net网络的训练模型进行训练，得到坑道区域外部包围的预测结果。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0035](1)本专利技术通过在车辆设置两组与地面夹角呈α1和α0的雷达测距模块且α1大于α0，并设置摄像模块、及与雷达测距模块和摄像模块数据传输的主控模块，能够实现对坑道进行可靠地检测，提高了检测机构工作的可靠性；雷达测距模块采用激光雷达测量距离，并通过减震器弹簧进行减震从而减小测量误差，整体结构简单、可靠，并能够适应不同地面坑道的检测，成本低，检测功能可靠、效率高。
[0036](2)本专利技术通过设置姿态传感器，根据姿态传感器的值可以消除激光雷达由于姿态变化带来的测量误差，进一步保证了检测机构工作的可靠性和精度。
[0037](3)本专利技术通过设置减震阻尼器来提高机构的减震效果，与减震器弹簧进一步有效减少车辆因地形震动带来的激光测距的误差，从而保证检测机构工作的可靠性和精度。
[0038](4)本专利技术提供的检测方法通过激光雷达实时采集数据，主控模块根据采集的数据进行坑道检测，并通过摄像模块采集包含坑道区域的图像，进行图像处理，并进行模型训练得到坑道区域外部包围的预测结果，从而控制无人车辆进行绕道行驶，整体过程简单、可靠也易于实现。
[0039](5)本专利技术的主控模块根据激光雷达采集的数据进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人车辆坑道检测机构，其特征在于：包括主控模块、分别与所述主控模块进行数据传输的雷达测距模块和摄像模块；所述车辆的发动机盖和车顶上分别设置有两组用于采集地面测点数据的雷达测距模块，探测方向与地面之间的夹角分别为α1和α0，其中α1大于α0；所述摄像模块也设置车辆的车顶上，用于采集包含坑道区域的图像；所述雷达测距模块包括减震器弹簧、减震器壳体、姿态传感器和激光雷达，所述减震器壳体设置在所述车辆上，所述减震器壳体内设置减震器弹簧，所述减震器弹簧的两端分别连接车辆和减震器壳体内壁；所述减震器壳体上还分别设置激光雷达和姿态传感器，两者的布置方向与车辆前进方向一致。2.根据权利要求1所述无人车辆坑道检测机构，其特征在于：所述减震器壳体内还设置减震阻尼器，所述减震阻尼器位于所述减震器弹簧的一侧，两端也分别连接车辆和减震器壳体内壁。3.根据权利要求1或2所述无人车辆坑道检测机构，其特征在于：所述激光雷达采用单线激光雷达。4.根据权利要求3所述无人车辆坑道检测机构，其特征在于：两组所述雷达测距模块分别平行设置有三个，位置相对应且布置的方向一致，每组的三个雷达测距模块探测方向一致。5.根据权利要求1或4所述无人车辆坑道检测机构，其特征在于：所述摄像处理模块设置在车辆的车顶中轴线处。6.一种基于权利要求1至5任一项所述无人车辆坑道检测机构的检测方法，其特征在于：该检测方法的具体步骤包括如下：无人车辆行驶过程中，两组雷达测距模块中的激光雷达实时采集地面测点的数据，并传输给主控模块；当车辆前方遇到坑道时，主控模块根据激光雷达采集的数据进行坑道检测，确定当前坑道为不能通过坑道，则停车操作；摄像模块采集包含坑道区域的图像，并传输给主控模块；主控模块对接收到的图像进行图像处理，并进行模型训练得到坑道区域外部包围的预测结果；根据所述预测结果，控制无人车辆进行绕道行驶。7.根据权利要求6所述无人车辆坑道检测方法，其特征在于：所述主控模块根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立莹，单兴华，王政，程薇，孙亚琴，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：