[发明专利]基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统

说明书

本发明涉及车道保持辅助系统技术领域，具体是基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，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，高精度地图包括高精度点云地图和高精度矢量地图，高精度点云地图是真实场景的三维重建。本发明的有益效果本发明从根本上规避了光照、天气等外界环境对车道保持功能的影响，使得车道保持可以轻松应对弯道、黑夜、雨雪等苛刻的环境条件，利用前视点的方式来计算归一化的控制偏差，再利用比例、积分、微分控制器来控制汽车的方向盘转动，解决了车辆控制不稳定，摆动的问题，使车辆运行更加平稳，体验舒适。

技术领域

本发明涉及车道保持辅助系统技术领域，具体是基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统。

背景技术

车道保持功能是辅助驾驶中一项应用最广的功能之一，也是更高级别辅助驾驶功能的基础。现有的车道保持功能大部分是基于车载摄像头实现。通过在汽车行驶过程中实时采集摄像头图像数据，然后在图像中检测路面车道线，并找到中心线，判断车辆当前的横向位置是否偏移，再对车进行调整。

这种方式主要存在以下几点问题：1.在图像中检测车道线的过程很容易受到光照、天气等的干扰，如在夜晚，阴天等光照不充足的环境下，很难检测到车道线，无法完成车道保持功能；2.在车辆进入弯道时，基于图像的车道检测会变得很困难，容易发生误检，或检测不到车道线的情况，导致车道保持功能退出，严重影响了使用体验；3.在路面车道线不清楚，或者车道线较多繁杂的情况下，也会导致功能退出。因此，亟需设计基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，以解决上述背景技术中提出在图像中检测车道线的过程很容易受到光照、天气等的干扰，如在夜晚，阴天等光照不充足的环境下，很难检测到车道线，无法完成车道保持功能；在车辆进入弯道时，基于图像的车道检测会变得很困难，容易发生误检，或检测不到车道线的情况，导致车道保持功能退出，严重影响了使用体验；在路面车道线不清楚，或者车道线较多繁杂的情况下，也会导致功能退出的问题。

本发明的技术方案是：基于激光雷达定位技术的车道保持辅助系统，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。