基于等高线地图的全局定位方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：通过获取传感器采集的第一点云数据以及GNSS数据；去除第一点云数据中的点云地面点，以得到第二点云数据；使用GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图并网格化，得到占据格栅地图；基于第二点云数据和占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值；获取占据格栅地图被第二点云数据占用概率最大的位姿对初始位姿值优化，作为最终的全局定位结果。本发明专利技术采用等高线地图的形式对点云数据进行表示，实现了点云地图的压缩，节省了存储空间，通过最大占用概率优化定位结果。因此，不需要大量的存储空间及相应算力，即可完成全局高精度定位。高精度定位。高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
基于等高线地图的全局定位方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及车辆自动驾驶
，尤其涉及一种基于等高线地图的全局定位方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在自动驾驶、机器人等行业中，精确的全局定位对感知控制等模块来说至关重要。高精度惯性导航(INS)在多路径多遮挡环境下无法提供长期可靠的全局定位。3D光探测和激光雷达测距(LiDAR)系统正变得更小、更便宜和更轻，它们提供了丰富而精确的远程3D信息，结合预先建立的高精度先验点云地图可用于全局定位。然而，完整的先验点云地图占用大量的存储空间，并存在大量无用的数据。由于不同的视点感知和遮挡，基于特征的地图的配准是一项困难的任务，并且在高速行驶的环境中，缺失有效的特征。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供的基于等高线地图的全局定位方法、装置、设备及存储介质，用于解决现有技术中使用高精度先验点云地图，会存在定位结果精度低，计算效率低下的问题，采用基于等高线地图的激光雷达定位策略，不依赖于高精度惯性导航，不需要大量的存储空间及相应算力，即可完成全局高精度定位。
[0004]本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，包括：
[0005]获取传感器采集的第一点云数据以及GNSS数据；
[0006]去除所述第一点云数据中的点云地面点，以得到第二点云数据；
[0007]使用所述GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图，网格化所述等高线地图，以得到占据格栅地图；
[0008]基于所述第二点云数据和所述占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值；
[0009]获取所述占据格栅地图被所述第二点云数据占用概率最大的位姿对所述初始位姿值优化，作为最终的全局定位结果。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，去除所述第一点云数据中的点云地面点的步骤之前，还包括：对所述第一点云数据进行下采样处理，具体包括：
[0011]将所述第一点云数据与预先标定的传感器外参相乘，得到车体坐标系下的第三点云数据；
[0012]将所述第三点云数据覆盖的空间区域划分为多个体素格子，并将所述第三点云数据的点划分至对应的体素格子中；
[0013]通过每个所述体素格子的质心表示所述体素格子中所有的点云点，以构建稀疏化的点云数据。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，所述去除所述第一点云数据中的点云地面点的步骤，包括：
[0015]将所述第一点云数据的点云点按Z轴数值进行排序；
[0016]去除Z轴数值大于所述传感器安装高度的点云点；
[0017]基于Z轴数值从小到大顺序的选择预设第一数量的点云点并计算均值；
[0018]遍历剩下的所有点云点，计算点云点的Z轴数值与所述均值的差值，将差值小于预设阈值的点云点按差值从小到大排序，从中选择预设第二数量的点云点作为点云地面的初始点；
[0019]将所述初始点进行平面拟合，并通过拟合的平面方程去除平面上的点云点，以完成点云地面点的去除。
[0020]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，所述使用所述GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图，网格化所述等高线地图，以得到占据格栅地图的步骤，包括：
[0021]基于所述GNSS数据获取车辆当前定位的初始值，根据所述初始值确定等高线地图；
[0022]对所述等高线地图栅格化，初始化栅格地图中每个栅格单元的值；
[0023]使用光线投射方法，确定等高线的起点位置和终点位置经过的所有栅格点，对于经过的每个栅格点，根据当前所述等高线的高度，利用预设的值对所述栅格单元的值进行相加，直至遍历完所述等高线地图中的所有等高线；
[0024]对栅格地图中每个栅格单元的值进行归一化处理，得到归一化后的栅格地图，以作为所述占据栅格地图。
[0025]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，所述基于所述第二点云数据和所述占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值的步骤，包括：
[0026]采用分支定界方法创建用于计算车辆位姿的搜索树，递归查找所述搜索树上每个节点对应的变换矩阵，与所述第二点云数据相乘，得到第三点云数据；
[0027]对于所述第三点云数据中的每个点云点，计算点云点对应的栅格坐标，判断所述栅格坐标，是否在所述占据栅格地图的范围内，若是，则将所述占据栅格地图的栅格单元的值作为点云点的得分，若否，则返回一个负数值作为点云点的得分；
[0028]将所有点云点的得分进行相加以获得得分项，计算所述得分项是否为最优得分，若是，则将当前搜索得到的所述变换矩阵作为最优变换矩阵，若否，则在所述搜索树上将低于所述得分项的节点进行剪枝；
[0029]根据所述最优变换矩阵将所述第二点云数据转换到世界坐标系下，以确定车辆全局定位的初始位姿值。
[0030]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，所述获取所述占据格栅地图被所述第二点云数据占用概率最大的位姿对所述初始位姿值优化的步骤，包括：
[0031]使用CERES优化器，在所述CERES优化器中构建所述第二点云数据到所述占据格栅地图的最大占用概率；
[0032]基于所述最大占用概率，通过非线性优化方法对所述第二点云数据和所述等高线地图进行配准，以优化所述初始位姿值。
[0033]根据本专利技术提供的一种基于等高线地图的全局定位方法，所述使用CERES优化器，
在所述CERES优化器中构建所述第二点云数据到所述占据格栅地图的最大占用概率的步骤，包括：
[0034]构建CERES优化器，将所述第二点云数据和所述占据格栅地图导入至所述CERES优化器中；
[0035]在所述CERES优化器中定义插值器，通过插值器对所述占据栅格地图中每个栅格单元进行插值，计算插值后的所述占据栅格地图与所述第二点云数据的匹配程度，以确定所述第二点云数据到所述占据格栅地图的最大占用概率。
[0036]本专利技术还提供一种基于等高线地图的全局定位装置，包括：
[0037]获取模块，用于获取传感器采集的第一点云数据以及GNSS数据；
[0038]地面点去除模块，用于去除所述第一点云数据中的点云地面点，以得到第二点云数据；
[0039]地图网格化模块，用于使用所述GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图，网格化所述等高线地图，以得到占据格栅地图；
[0040]初始位姿值获取模块，用于基于所述第二点云数据和所述占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值；
[0041]初始位姿值优化模块，用于获取所述占据格栅地图被所述第二点云数据占用概率最大的位姿对所述初始位姿值优化，作为最终的全局定位结果。
[0042]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等高线地图的全局定位方法，其特征在于，包括：获取传感器采集的第一点云数据以及GNSS数据；去除所述第一点云数据中的点云地面点，以得到第二点云数据；使用所述GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图，网格化所述等高线地图，以得到占据格栅地图；基于所述第二点云数据和所述占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值；获取所述占据格栅地图被所述第二点云数据占用概率最大的位姿对所述初始位姿值优化，作为最终的全局定位结果。2.根据权利要求1所述的基于等高线地图的全局定位方法，其特征在于，去除所述第一点云数据中的点云地面点的步骤之前，还包括：对所述第一点云数据进行下采样处理，具体包括：将所述第一点云数据与预先标定的传感器外参相乘，得到车体坐标系下的第三点云数据；将所述第三点云数据覆盖的空间区域划分为多个体素格子，并将所述第三点云数据的点划分至对应的体素格子中；通过每个所述体素格子的质心表示所述体素格子中所有的点云点，以构建稀疏化的点云数据。3.根据权利要求1所述的基于等高线地图的全局定位方法，其特征在于，所述去除所述第一点云数据中的点云地面点的步骤，包括：将所述第一点云数据的点云点按Z轴数值进行排序；去除Z轴数值大于所述传感器安装高度的点云点；基于Z轴数值从小到大顺序的选择预设第一数量的点云点并计算均值；遍历剩下的所有点云点，计算点云点的Z轴数值与所述均值的差值，将差值小于预设阈值的点云点按差值从小到大排序，从中选择预设第二数量的点云点作为点云地面的初始点；将所述初始点进行平面拟合，并通过拟合的平面方程去除平面上的点云点，以完成点云地面点的去除。4.根据权利要求1所述的基于等高线地图的全局定位方法，其特征在于，所述使用所述GNSS数据加载感兴趣区域的等高线地图，网格化所述等高线地图，以得到占据格栅地图的步骤，包括：基于所述GNSS数据获取车辆当前定位的初始值，根据所述初始值确定等高线地图；对所述等高线地图栅格化，初始化栅格地图中每个栅格单元的值；使用光线投射方法，确定等高线的起点位置和终点位置经过的所有栅格点，对于经过的每个栅格点，根据当前所述等高线的高度，利用预设的值对所述栅格单元的值进行相加，直至遍历完所述等高线地图中的所有等高线；对栅格地图中每个栅格单元的值进行归一化处理，得到归一化后的栅格地图，以作为所述占据栅格地图。5.根据权利要求1所述的基于等高线地图的全局定位方法，其特征在于，
所述基于所述第二点云数据和所述占据格栅地图，搜索预设范围内的车辆位姿以得到全局定位的初始位姿值的步骤，包括：采用分支定界方法创建用于计算车辆位姿的搜索树，递归查找所述搜索树上每个节点对应的变换矩阵，与所述第二点云数据相乘，得到第三点云数据；对于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：江玲新，叶茂，潘力澜，闫志鑫，
申请(专利权)人：嬴彻星创智能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：