[发明专利]一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取不同光照条件、不同路面类型上车辆行驶中车载激光雷达采集的点云信息；

S2：提取点云信息中的路面区域点云；

S3：基于路面区域点云的反射强度概率分布模型参数，建立路面反射强度分布模型参数数据库；

S4：获取实测路面点云数据，利用分布相似度进行路面类型辨识和附着系数估计；

所述的步骤S2包括：

S21：结合激光雷达的安装高度设置高程阈值z_p,min和z_p,max，并在车辆行驶方向上纵向设置一个矩形感兴趣区域，遍历原始点云中各点P_0,i的三维坐标(x_0,i,y_0,i,z_0,i)，考察其是否满足几何约束条件：

式中，L_d表示感兴趣区域与激光雷达的最近距离，L_a表示感兴趣区域的纵向长度，L_b表示感兴趣区域的侧向长度；

保留满足几何约束条件的点，形成第一路面区域点云；

S22：计算第一路面区域点云中各点P_1,i的俯仰角α_1,i和航向角θ_1,i，将俯仰角α_1,i相同的点归类为同一束激光的扫描点；对于每一束激光点，按照航向角θ_1,i升序排序，然后计算各点的几何特征G_1,i，具体为：

式中，下标i表示当前计算的点，下标i+1表示序列中的下一个点，x_1,i、y_1,i、z_1,i为第一路面区域点云中各点P_1,i的三维坐标；

S23：对于每一束激光点的序列，在航向角θ_1,i＝0处设置一个数据长度为N_w的数据观测窗口W，并将其分别向θ_1,i＞0和θ_1,i＜0两个方向滑动，并在每次滑动后根据窗口中各点的几何特征G_1,i计算该窗口的统计特征T_1,i，具体为：

式中，G表示在当前数据观测窗口中各点几何特征G_1,i的集合；若该统计特征T_1,i超过了设定的阈值T_threshold或窗口滑动至序列末尾，则将该窗口所在位置作为几何特征G_1,i的突变位置，即路面和路沿的分界位置，保留每一束激光两个滑动方向上分界位置之间的点云，形成第二路面区域点云；

S24：计算第二路面区域点云三维坐标(x_2,i,y_2,i,z_2,i)的协方差矩阵C及其特征值和特征向量，并将最小特征值对应的特征向量归一化作为拟合道路平面的单位法向量n＝[n₁,n₂,n₃]^T，n₁,n₂,n₃为对应三维坐标轴的分量，然后计算各点到拟合平面的距离d_2,i：

式中，N₂表示第二路面区域点云中点的数量；设置距离阈值d_threshold，保留距离不超过阈值的点形成第三路面区域点云。