[发明专利]基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统

权利要求书

1.基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：包括高精度地图、定位地图匹配、导航计算、控制计算、导航控制模块与执行机构的通信和统一的交互式软件操作界面，所述高精度地图包括高精度点云地图和高精度矢量地图，所述高精度点云地图是真实场景的三维重建，可以依靠实时的激光雷达观测进行高精度定位，所述高精度语义矢量地图包含了车道线、路面标识、交通规则等语义和几何信息，可以提供车道中间线，路面标识等导航信息。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述导航控制模块与执行机构的通信包括导航模块，控制模块和执行机构等多部分，需要有一个通讯模块来解决不同模块之间的通讯，信息传输与控制。

3.根据权利要求2所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述导航与控制模块之间的数据传输采用了ZeroMQ网络传输框架，控制模块与执行机构之间采用汽车上较为通用的控制器局域网络(CAN)协议进行数据与命令传输。

4.根据权利要求1所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述定位地图匹配以车辆定位结果为原点，以定位的不确定度为半径，取圆周区域，然后使用最近邻法寻找矢量地图中，距离该区域最近的N个车道，再遍历这N个车道，找到与该区域重叠的车道，在复杂的交通情况下，如果车辆通过十字路口时，可能会存在多车道重叠的情况，此时，应根据车辆历史的轨迹，判断车辆当前应属于哪个车道。

5.根据权利要求1所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述导航计算是根据当前车辆与车道的相对位置关系，确定车辆的控制目标位姿，计算量化的当前位姿到目标位姿的偏移程度，计算导航参数传输给控制模块。

6.根据权利要求1所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述控制计算是根据导航算法的输出，与车辆当前的状态，控制执行机构实现导航算法规划的轨迹。

7.根据权利要求1所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述统一的交互式软件操作界面可以根据车辆定位信息渲染车辆与高精地图的相对位置，同时显示当前车道中心线作为目标导航轨迹，可以根据导航计算结果显示前视点位置与连线，操作界面可以显示导航与控制参数，并可以对参数进行调整，便于导航与控制算法的实现。

8.根据权利要求6所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述控制计算以导航偏移量为偏差，根据比例、微分、积分算式计算控制量，将控制量作用给执行机构控制方向盘的转动，然后车辆会向车道中心线移动，再根据定位和地图来重新计算导航偏移量，以此形成闭环反馈，达到反馈控制的效果，使得控制偏差逐渐减小，车辆收敛到车道中心，而且不会出现摆动。

9.根据权利要求5所述的基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，其特征在于：所述导航计算根据车辆当前速度，计算前视点距离，然后在车道中心线上，找到车辆前方距离车辆的距离等于前视点距离的点为前视点，连接车辆与前视点的线段，该线段与车辆朝向的角度差即为角度偏移，车辆横向与车道中心线的距离为车辆距离偏移，归一化角度偏移与距离偏移，得到车辆导航偏移量，当车辆位于车道中心线且汽车航向与中心线相切时，偏移为0，采用前视点导航的优点是可以保证车辆轨迹逐渐向车道中心线收敛，使轨迹平滑，减少车辆摆动。