[发明专利]一种车前地形复合地图的高效构建方法

权利要求书

1.一种车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取车前路面工况的高程数据以及车前路面类型识别，并提取与所述车前路面类型对应的路面附着系数；

步骤2：构建车前地形的多层栅格复合地图，分别存储路面的高程数据、附着系数以及高程数据估计方差，并计算识别准确度；

步骤3：建立计算机内存区域与所述多层栅格复合地图各单元格之间的二维索引，并基于循环索引方式实现车辆运动中所述多层栅格复合地图数据的快速更新、存储和读取；

步骤4：在车辆行进过程中，根据新扫描路面高程和附着系数所对应的栅格xy坐标，计算其所在复合地图内存空间的索引，并通过与该索引对应的单元格进行数据赋值完成车前路况地图的更新，其中根据新扫描路面高程和附着系数所对应的栅格xy坐标，计算其所在复合地图内存空间的索引，包括：

建立中间过程坐标系T以及内存坐标系C，则最新的路况测量点p在中间过程坐标系T下的表示为：

其中，M为全局地图坐标系，M_k为局部坐标系，T_p为p点在中间过程坐标系中获得的测量点，M_p为p点在全局地图坐标系下获得的测量点，指的是测量点在中间坐标系下的位置，_Mr_Mp指的是测量点在全局地图坐标系下的位置，

提取测量点p在中间过程坐标系T下的平面坐标(x_T,y_T)，以及其在内存坐标系C下的平面坐标(-x_T,-y_T)，通过以下计算获取测量点p的临时索引(m,n)：

通过以下计算获取p点的当前索引值计算p点的当前索引(x_C,b_C)：

其中，(a,b)为起始索引值，(a_m,b_m)为最大索引值。

2.根据权利要求1所述的车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，该方法还包括对于地图中原有的、非新扫描点，通过索引的改变更新其在复合地图中的位置。

3.根据权利要求1所述的车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，所述获取车前路面工况的高程数据以及车前路面类型识别，并提取与所述车前路面类型对应的路面附着系数，包括：

通过卫星定位差分GPS测量车辆的地理位置坐标、航向角、行驶速度；

通过惯性测量单元IMU测量三向姿态角、角速度及加速度；

通过车辆的CAN总线获取当前车速、各轮转向角、油门和方向盘及制动的操纵输入信号；

通过激光雷达扫描车前地形，并获得路面的点云数据；

通过摄像头识别车前的路面类型，并估计与所述路面类型对应的附着系数。

4.根据权利要求3所述的车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，所述获取车前路面工况的高程数据以及车前路面类型识别，并提取与所述车前路面类型对应的路面附着系数，还包括：建立激光雷达扫描图像与摄像头拍摄图像之间的对应关系：

其中，p为扫描点在摄像头获取下的图像像素坐标，u为图像像素横坐标，v为图像像素纵坐标，K为摄像头的内参矩阵，为激光雷达坐标系到摄像头坐标系的旋转矩阵，为激光雷达坐标系到摄像头坐标系的平移矩阵，为激光雷达坐标系到车体坐标系的旋转矩阵，为激光雷达坐标系到车体坐标系的平移矩阵，p_b为当前扫描点在车体坐标系下的坐标，c代表摄像头坐标系，l代表激光雷达坐标系，b代表车体坐标系。

5.根据权利要求1所述的车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，步骤2中所述多层栅格复合地图以车体为中心，其坐标系M的初始位置与车体坐标系重合，并随着车辆运动实时更新各图层单元格的数据，所述多层栅格复合地图包括：

第一图层，用于存储高程信息；

第二图层，用于存储高程方差；

第三图层，用于存储路面区域的附着系数；

第四图层，用于存储附着系数估计的准确度；

上述各图层具有相同的网格长度、宽度和分辨率，且相同xy坐标对应相同的二维索引。

6.根据权利要求1所述的车前地形复合地图的高效构建方法，其特征在于，步骤3还包括获取当前k时刻未加入最新路况测量数据的地图，包括：

进行行移动，清除k-1时刻内存中对应区域存储的路况数据，并计算行移动过后的内存索引；

进行列移动，清除k-1时刻内存中对应区域存储的路况数据，并再次计算内存索引。