基于卷积神经网络的车辆位姿估计算法

针对基于双目视觉和激光雷达对车辆进行位姿估计时计算量大、成本高等问题,提出一种单目视觉位姿估计算法,设计多任务卷积神经网络作为车辆位置和姿态估计的网络。将目标车辆视为刚体,分别对其尺寸、姿态角、3D中心点建模,以KITTI数据集中相关数据对模型进行训练,并分析训练后的网络,估计模型的计算速度和精度。结果表明,该位姿估计网络实时性良好,帧速率达50帧/s,平均姿态角相似度达86.14%。     

激光雷达的内参建模与点云修正方法

本文中建立了一种针对机械式激光雷达参数较少的内参模型;考虑到偏心结构对于点云的影响,提出了角度修正和距离修正两种点云修正方法,对两种方法的修正效果进行仿真,并通过实际点云加以验证.最后还用位姿估计算法验证修正算法的有效性.     

基于激光雷达的远距离运动车辆位姿估计

为了解决激光雷达扫描远距离运动车辆产生的点云稀疏导致位姿特征难以提取的问题,提出了一种远距离运动车辆位姿估计方法。首先利用时空连续性提取远距离运动车辆。然后利用最小二乘拟合得到稀疏点云水平面二维投影近似拟合直线对,依次在不同角度的垂直正交直线对上对稀疏点云的二维投影进行一维向量估计的装箱过程,基于目标车辆与激光雷达间相对位置的观测角函数最大化匹配滤波响应,进而利用全局优化算法对投影点概率分布与匹配滤波运算得到的代价函数作离散卷积,寻优比较得到单帧拟合最优矩形。最后结合连续帧平移约束进行多帧拟合,优化当前帧目标车辆拟合矩形的位姿。利用仿真和真实场景下采集的目标车辆点云数据进行算法验证分析。结果表明:在点云稀疏的情况下,当远距离目标车辆做直线运动时,提出的多帧拟合方法得到的位姿参数均方根误差低于单帧拟合和已有的RANSAC拟合方法;当远距离目标车辆做曲线运动时,提出的单帧拟合和多帧拟合方法得到的位姿估计结果较为接近,且误差明显低于已有的RANSAC拟合方法;对于不同相对距离下采集的目标车辆点云,提出的单帧拟合和多帧拟合位姿估计方法的适应性优于已有的RANSAC拟合方法。     

基于体素柱形的激光雷达点云车辆目标检测算法

环境车辆是自动驾驶汽车行驶时的主要障碍物之一,对环境车辆的尺寸、位置、朝向等空间信息进行感知对于保障行驶安全具有重要意义。激光雷达点云数据包含了场景中物体表面扫描点的三维坐标,是实现车辆目标检测任务的重要数据来源。结合SECOND与PointPillars方法,提出一种基于体素柱形的三维车辆目标检测模型,利用三维稀疏卷积聚合点云局部特征,在体素特征图上构造柱形并进行特征编码,有效解决点柱形方法缺乏柱形间特征交互问题,增强点云特征的空间语义信息;基于均值池化操作生成锚框点云占据位图并提出一种简单负样本过滤策略,在模型训练阶段筛除预设在无点云覆盖区域的无效锚框,缓解正负样本或难易样本不均衡问题;在目标框回归模块中,使用类别置信度与交并比(IoU)预测值计算混合置信度,改善分类分支与位置回归分支结果不一致问题,并使用KITTI三维目标检测数据集进行模型训练与评估。研究结果表明：在严格判定标准下(IoU阈值设置为0.7),所提算法在简单、中等、困难3种难度级别下分别获得了89.60%、79.17%、77.75%的平均检测精度(AP_3D),与SECOND、PointPill...     

基于激光雷达的3D实时车辆跟踪

3D多目标跟踪算法是智能车辆感知算法的重要组成部分,现有跟踪算法多与检测算法耦合以提高精度,导致算法实时性不足.针对此问题,本文中提出一种基于激光雷达的3D实时车辆跟踪算法.首先,对于激光雷达检测结果杂波较少的工况,提出结构精简的双波门GNN关联算法,有效提升其关联速度及精度;其次,优化关联向量与关联距离,既保证了算法...     

基于LabVIEW和激光雷达的智能车辆障碍物检测

将LabVIEW引入智能车辆研究与应用领域,提出基于LabVIEW和激光雷达的智能车辆障碍物检测系统。该系统采用激光雷达探测智能车辆前方的物体,测到的距离数据经串口传输至计算机（LabVIEW）后,由LabVIEW对数据进行处理和分析,完成智能车辆前方障碍物检测。该系统设计了激光雷达控制、串口VISA操作、数据采集、处理及存储、直角坐标和极坐标图像、障碍物检测等程序。实验结果表明,该方案是可行的,可以作为研究智能车辆技术的一种新的方法。     

基于支持向量机的车辆自动分类方法

提出一种基于支持向量机(Support Vectir Machine，SVM)理论的车辆分类方法，通过CCD摄像机采集标准车辆图像，由边缘检测算法获取图像中的车辆特征数据长度和宽度作为训练样本，离线训练SVM，得到分离器，然后将测试车辆的特征数据作为测试样本，根据本文提出的分类方法，通过离线获得的分类器对车辆类型进行判决，从而为交通参数的准确检测提供依据。实验表明SVM在有限训练样本情况下具有良好的泛化能力。     

基于视觉标记板的自动驾驶车辆激光雷达与相机在线标定研究*

针对传统的高清相机和激光雷达外部参数手动或半自动化标定程序繁琐和耗时问题,提出一种适用于地面无人平台车载激光雷达和相机在线自动标定的方法,以安装标记板(Marker)的移动车辆为标定目标,实现车辆的快速识别和位姿估计。同时获取在两种传感器中得到的位姿估计结果,利用经典的定向求解方法计算得到相机与激光雷达之间的刚性转换关系,并在真实城区环境中利用最优评估优化减小标定误差,试验结果证明了所提方法的准确性与可靠性。     

基于模糊逻辑的车辆侧偏角估计方法

提出了一种基于模糊逻辑的汽车侧偏角估计方法。它利用模糊逻辑和汽车运动学模型,将汽车转向盘转角、车轮转速、汽车加速度和横摆角速度信息相融合,进行车辆侧偏角估计。试验结果显示,该方法的鲁棒性和精确性较好,而且响应频率较高,可以满足ESP的控制需要。     

一种基于车辆运动状态估计的商用车侧翻预警方法

以商用车侧翻预警系统的开发为目标,提供一种实用的侧翻预警方法,提高车辆安全性。分析具备应用条件的车辆传感器,通过侧翻特性和侧翻相关车辆状态响应特性的分析,提出基于车速和转向的侧向运动状态估计方法,并设计基于转向盘转角和侧向加速度的侧翻预警融合算法,用于侧翻预警系统开发。     

基于比功率法的信号控制交叉口排队车辆尾气排放估计

为了优化信号控制参数以降低机动车在交叉口上的尾气排放,分别根据排队车辆的减速工况、怠速工况、加速工况,按照比功率法建立了一种新颖的反推估计方法,定量估计信号控制交叉口前排队车辆的尾气排放总量,并建立了信号控制参数优化的尾气排放评价依据,最后应用建立的模型对某个单点定时信号控制交叉口前排队车辆的尾气排放进行了估计.研究结果表明:该方法能依据比功率计算公式反推出加速过程和减速过程经历的所有比功率区间对应的时间长度;可根据车辆的到达和离去特征、信号配时参数计算每周期的总停车次数和平均停车延误,以此作为受信号控制影响的停车车辆总数及怠速工况对应的时间长度;应用该方法估计尾气排放是可行的.     

基于RISF融合的车辆横摆角速度估计

使用车载角速度传感器测量获得的横摆角速度,存在噪声干扰大、量测值滞后等问题.为了提高车辆横摆角速度估计的精确性,本文中设计了一种基于可靠指标传感器融合(reliability indexed sensor fusion,RISF)多源传感信息融合的估计算法.首先,使用自适应容积卡尔曼滤波算法对横摆角速度传感器量测值进行...     

基于三维激光雷达的智能车辆SLAM技术研究

智能车辆实现自主导航的必要条件之一是定位技术,目前基于三维激光雷达的同步定位与建图（SLAM）技术是定位技术的主流方案。文章从三维激光SLAM的算法框架和关键模块进行总结,具体讨论了扫描匹配、后端优化、闭环检测、地图构建等关键模块的常用算法及改进;综述了几种开源的三维激光SLAM,并对比了其优缺点;对在应用中激光雷达局部点云稀疏、Z轴的漂移以及动态对象引发的噪声影响等关键性问题进行了分析阐述;指出了基于三维激光雷达的SLAM与深度学习相结合、多传感器融合是未来三维激光SLAM的发展和研究方向。     

基于网联车辆轨迹数据的周期排队长度估计

近年,基于网联车辆轨迹数据的交通管控与服务研究方兴未艾。其中,信号控制交叉口排队长度估计备受关注。然而,在低渗透率条件下,单个周期内轨迹稀少且提供的交通信息十分有限。现有研究仅以当前周期内网联车辆轨迹数据为输入,难以获得准确且可靠的周期级排队长度估计结果。因此,融合利用历史网联车辆轨迹数据提供的车辆到达和停车位置信息以及当前周期内实时观测的网联车辆排队信息,提出一种基于最大后验概率的周期最大排队长度估计方法。首先,依据历史轨迹数据的停车位置信息,估计排队长度的先验分布;其次,依据历史轨迹数据的车辆到达信息,估计周期内车辆的历史到达分布,并结合周期内最后1辆排队网联车辆的到达时刻与停车位置,构建排队长度似然函数;最后,基于贝叶斯理论,结合前述先验分布与似然函数,推导周期排队长度的后验分布,并采用最大后验概率方法实现周期最大排队长度的估计。仿真结果表明：所提方法在不同饱和度和渗透率条件下,均优于现有的方法;即使在车辆轨迹数不超过1 veh·周期^-1的低渗透率条件下,所提方法的平均绝对估计误差也不超过2 veh·周期^-1。实证结果表明：在渗透率仅为8.96%的条件下,所提方法的平均绝对误差为2.12 veh·周期^-1,平均相对估计误差为12.4%,同样优于现有同类方法。     

基于激光雷达点云的道路几何信息提取与数字化建模研究

为实现快速、自动化的道路几何信息提取和数字化建模,基于激光雷达点云提出了一套从道路语义分割、几何线形提取到集成化建模的通用框架。首先,基于空间上下文特征基础框架,将局部特征的最大值和邻域均值进行聚合以作为局部特征,使用径向分布参数与三维坐标描述全局上下文特征,构建道路语义分割网络。其次,基于道路场景分割结果,通过体素降采样和半径滤波法减少点云数据量、去除离群点,并利用可变半径Alpha Shapes (VA-Shapes)算法提取道路边线,结合获取的边线横纵坐标,计算路段几何信息(路宽、纵坡、横坡等),使用inshape函数和插值法构建交叉口的数字高程模型。最后,采用Dynamo for Revit将道路几何信息导入并生成道路路线,通过Revit软件设计道路自适应族构件及不同类别基础设施族构件,实现精细化道路数字建模。利用开源数据集Semantic3D进行训练和测试,分析与评价道路几何信息提取效果。研究结果表明：所提出的算法总体准确度为95%,路面的单类交并比为97.9%,能够很好地实现道路点云场景的自动化语义分割;相比于传统的固定半径Alpha Shapes算法,VA-Shapes算...     

基于电池能量状态估计和车辆能耗预测的电动汽车续驶里程估计方法研究

本文中提出一种基于动力电池能量状态估计和车辆能耗预测的续驶里程估计模型。电池能量状态估计采用电池状态模型估计电池剩余的可用能量,分析了不同因素的影响。利用纯电动车测试数据,基于递推最小二乘算法辨识车辆能耗参数,结合行驶工况预测汽车能耗,进而计算续驶里程。与传统的续驶里程估计方法相比,基于电池能量状态估计和整车能耗预测的续驶里程估计模型的精度有较大提高。     

基于能量法的车辆稳定性判断研究

本文中对汽车的操纵稳定性控制系统中车辆失稳的判断进行研究。采用能量法推导了车辆的失稳动能与纵向运动动能方程式,并将二者的比值定义为失稳能量比,而基于相平面法提出了车辆的稳定性判据,以判断车辆的行驶稳定状态。最后使用Vedyna软件进行车辆的仿真分析,结果验证了该稳定性判断的有效性。     

基于3D视觉的机械臂无规则零件抓取系统

为解决机械臂抓取零件定位不准或抓取精度不高的问题,提出了一种基于3D视觉机械臂无规则零件抓取方法,该方法主要包括系统空间标定、零件点云定位分割、零件位姿估计算法模块,提出了基于2D图像的点云相机外参标定方法及基于图像语义分割的零件点云分割方法。经试验验证,所提出的标定方法达到1 mm的系统精度误差,而且求解效率高、通用性强;与常用的聚类分割相比,零件点云分割方法精度及效率更高。所设计的二阶段零件空间位姿计算方法能准确估计零件在空间中的6自由度位姿,相比单一阶段匹配方法精度提高约1.8倍。所提出的基于3D视觉的机械臂无规则零件抓取系统精度高、可扩展性强、适应情形广。