[发明专利]一种基于激光雷达的隧道内定位系统及其定位方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的隧道定位系统，包括：布设于隧道两侧墙壁的路标、安装于车顶的激光雷达和安装于车辆后备箱中的图形处理器GPU计算平台；其特征在于：

所述的路标具有两个相同的路标反射面，用于两个相对行驶方向的车辆都能检测到反射面；所述的路标在隧道入口处开始布设，隧道入口处的左右第一个路标对称布设，之后路标以不同间距进行布设，以使得两侧的路标错开布设；通过记录左右两侧相邻路标间的距离，获得隧道内的路标的里程位置；所述的路标在布设时，当左右两侧路标再次对齐时，改变两侧路标的布设间距再进行布设，或者，改变路标反射面的特征及布设间距，再继续进行布设，以使得隧道两侧路标的相对位置及里程差值处处存在唯一性；

所述的激光雷达发射的激光被路标反射面反射，激光雷达捕捉到点云数据并发送给车辆本地的GPU计算平台；

所述的GPU计算平台内存储有路标数据库以及生成的隧道点云概率地图；当接收到激光雷达的点云数据后，若存储有车辆所驶入的隧道的点云概率地图，则通过点云配准进行车辆定位，否则利用路标数据库进行路标基点定位算法对车辆定位；

所述的隧道的点云概率地图是预先利用安装了激光雷达的车辆通过隧道，采集点云数据，结合隧道内的里程信息生成；

所述的路标数据库中存储路标设置的里程位置、设置的路标间距、左右相邻路标的标准差值以及路标所属的里程段，同一个里程段内的路标间距是一样的；所述的路标基点定位算法集成在GPU计算平台上，包括：根据车辆采集的点云数据，识别隧道内左右两侧的路标，然后根据识别出的路标的间距确定车辆所处的里程段，计算左右相邻两个路标之间的纵向距离差值ΔD，遍历所处里程段中左右相邻路标的标准差值，找到与ΔD最相近的一组路标，根据所找到的路标来定位车辆的当前位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的路标反射面，分为上下两半部分，上半部分的反射面竖直分为四个区域，中间两个区域均为四边形凸起，并且凸起的突起高度不同，区域颜色不同，下半部分的反射面竖直分为三个区域，中间区域为四边形凸起；上半部分的中间两个凸起区域比下半部分的中间凸起区域宽；路标反射面的各区域颜色不同，从而各区域表面的激光反射率不同。

3.一种基于激光雷达的隧道内定位方法，其特征在于，包括：

步骤1，在隧道两侧布设路标，利用安装了激光雷达的车辆通过隧道，采集点云数据，结合隧道内的里程信息生成点云概率地图；

所述的路标具有两个相同的路标反射面，以使得两个相对行驶方向的车辆都能检测到反射面；路标在隧道入口处开始布设，在隧道入口处的左右第一个路标对称布设，表示同一里程位置，之后左右两侧的路标以不同间距进行布设；通过记录左右两侧相邻路标间的距离，获得隧道内的路标的里程位置；

所述的路标在隧道两侧的布设间距不相同，但当左右两侧路标对齐时，改变两侧路标的布设间距，或者也改变路标反射面的特征，继续进行布设，以使得隧道两侧路标的相对位置及里程差值处处存在唯一性；

步骤2，当车辆驶入隧道入口后，判断车辆本地是否存在所驶入隧道的点云概率地图，如果存在，则执行步骤3，否则执行步骤4；

步骤3，根据车辆采集的当前时刻的激光雷达点云数据，配准本地存储的点云概率地图，对车辆进行定位；

步骤4，根据车辆采集的点云数据，识别隧道内左右两侧的路标，然后根据路标数据库来对车辆进行定位；所述的路标数据库中存储路标的里程位置、设置的路标间距、相邻路标的标准差值以及路标所属的里程段；同一个里程段内的路标间距是一样的；

在识别出路标后，首先根据路标间距确定车辆所处的里程段，然后计算左右相邻两个路标之间的纵向距离差值ΔD，遍历所处里程段中左右相邻路标的标准差值，找到与ΔD最相近的一组路标，根据所找到的路标来定位车辆的当前位置。