[发明专利]一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真方法以及装置

说明书

本发明公开了一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真方法，使用CPU进行激光雷达模拟，针对激光雷达旋转一周所发射的全部射线进行逐次扫描，其中，每一次扫描，将扫描范围分为若干个扇区，每一个扇区进行一次BatchRaycast。相应地，还提供了一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真装置。在自主驾驶仿真环境构建时，能够模拟车辆在高速运行时的激光雷达点云偏移误差，同时保证了仿真系统的时效性和稳定性。实验表明，本发明所模拟出的激光雷达点云数据能够较好的反映真实环境中采集得到的点云数据，并可用于感知、规划、决策、信息融合等算法的开发和检验。

技术领域

本发明专利涉及激光雷达仿真技术，尤其涉及一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真方法以及装置。

背景技术

由于激光雷达能够昼夜工作，受外界干扰小，因此在自主驾驶领域中，选用激光雷达进行环境感知是一种非常普及的技术方案。故而，在开发自主驾驶系统仿真平台时，对激光雷达进行模拟是不可或缺的。

目前，自主驾驶仿真系统，业界(例如Nvidia Constellation、Baidu Apollo)对于激光雷达的模拟方案一般是采用GPU渲染场景的深度图，经由图像处理与校正得到点云结果，如图1所示。此种方案在车辆低速行驶时可以较为准确的还原激光雷达的探测结果，但当车辆高速运行时，则无法模拟激光雷达由于自转造成的偏移误差。以Velodyne64线激光雷达设备为例，当其工作在10Hz模式下时，其激光发射轨迹应为螺旋线而非现有仿真系统模拟出的圆形。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真方法以及装置。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种基于CPU多核计算的激光雷达仿真方法，使用CPU进行激光雷达模拟，针对激光雷达旋转一周所发射的全部射线进行逐次扫描，其中，每一次扫描，将扫描范围分为若干个扇区，每一个扇区进行一次BatchRaycast。

其中，采用Unity3D 2018版本新增的C#Jobs功能和BatchRaycast功能实现CPU多核并行计算。

其中，所述扫描范围均匀分为10个扇区，每秒进行100次BatchRaycast。

其中，扫描范围内每个扇区的Raycast均为并发，需要根据车辆速度和角速度预测每次激光发射时世界坐标系中雷达的位置和激光发射方向。

其中，世界坐标系中雷达的位置和激光发射方向，通过如下方式计算：

设车辆速度v和角速度ω恒定，则车辆行驶轨迹的俯视图应是一个圆形；

则车辆行驶一圈所需时间

圆圈周长为L＝2πR；

因

则圆圈半径

因此有方程：

(x-p)²+y²＝R²

(x+R)²+y²＝R²

则方程中x、y的解为：

其中，时间t的值应均值化到[0，1]范围内；

每次Batch前需要计算：

其中，为从车辆transform的局部坐标到世界坐标的4阶转置矩阵，只需在初始化时输入一次即可。