[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

说明书

本发明涉及一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法及系统，所述方法包括：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。与现有技术相比，本发明具有估计精度高、鲁棒性强等优点。

技术领域

本发明涉及智能汽车环境感知及运动控制领域，尤其是涉及一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法及系统。

背景技术

路面附着系数是车辆主动安全控制过程中的重要参数，其估计的准确性将极大地影响控制效果，如果能够准确地获得当前的路面附着系数，则可以有效提升车辆的主动安全性。

目前主要的研究方法大致可分为两类：一类是基于轮胎动力学响应估计路面附着系数。这种方法的优点是所需的硬件条件相对容易满足。然而，该方法获得准确估计结果的前提是存在足够大的路面激励，但此时车轮滑动率较高，车辆可能已经处于不稳定状态；此外，该方法只能估计轮胎已行驶过路面的附着系数，不能预测前方路面的情况，对控制系统的参考价值不够大。另一种方法是利用车载摄像头获取路面图像，进行分类后映射出对应的路面附着系数估计值。这种方法的优点是估计结果具有预测性。但是，摄像头获取的图像质量极易受到环境光照条件的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于激光雷达的路面附着系数估计方法，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。

优选地，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；