[发明专利]基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法

说明书

本发明公开了一种基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法，包括：1)选用车载单线激光雷达对周围环境进行高频扫描，生成对应的局部二维激光点云图；2)通过累计概率霍夫线变换算法初步提取激光点云中拟合线段的点集合，即线段点集合；3)通过加权线段拟合算法来构建基于线段的二维激光地图；4)在隧道的场景下，通过对二维激光地图进一步的筛选，提取出拟合隧道两边的平行线段，计算两边平行线段的中心平行线，以在中心平行线上同时位于单线激光雷达前方固定距离的点，作为目标追踪点；5)利用pure pursuit算法对目标追踪点进行跟踪控制，便可顺利通过隧道。本发明仅使用单线激光雷达，不需要复杂的硬件设施，便可以安全通过隧道，简单可靠，稳定高效。

技术领域

本发明涉及无人车驾驶的技术领域，尤其是指一种基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法。

背景技术

伴随着5G技术的出现和应用，无人驾驶技术正在不断的发展和应用，大量的企业和公司开始深耕无人驾驶这块领域，如Google的Waymo，百度的阿波罗无人驾驶项目，特斯拉的辅助驾驶，随着无人驾驶技术不断的发展和进步，L4级的无人驾驶也在特定场景下，变成现实。随着人工智能时代的到来，以自动驾驶为代表的行业被给予了前所未有的关注。但是，无人驾驶依然面临着诸多问题，如无人驾驶系统稳定性不足，硬件价格高昂，无人驾驶的伦理道德问题等。尤其是无人驾驶系统造价高昂，如何降低成本，成为目前各大厂商亟需解决的问题。现有的无人驾驶系统通常使用多传感器进行融合，使用了摄像头，激光雷达，超声波等传感器，来增强系统的稳定性和可靠性，但同时也导致了系统的造价高昂。

无人驾驶包含多个技术领域，如道路边界检测、车辆检测、行人检测，行为决策，车辆控制等。同时包含各种复杂的环境，如高速公路，隧道，大桥等。本发明主要针对各种隧道提出一种基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法，该方法仅使用单线激光雷达，不需要复杂的硬件设施，便可以安全通过隧道，简单可靠，稳定高效，相比于复杂的路径规划的方法，该方法具有更高的灵活性，不仅能够满足实时的控制需求，而且可以根据路况，对目标追踪点进行调整，来避开前方的障碍物，对于过隧道的场景，该方法有很强的实用性，能够应用于实际场景中，如无人驾驶的货车通过较长的隧道时，可以直接转用单线激光雷达切换到无人驾驶状态。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于单线激光雷达通过隧道的无人车导航控制方法，包括以下步骤：

1)选用车载单线激光雷达，在行车时，对周围环境进行高频扫描，生成对应的局部二维激光点云图；

2)使用步骤1)中生成的局部二维激光点云图，通过累计概率霍夫线变换算法初步提取激光点云中拟合线段的点集合，即线段点集合；

3)使用步骤2)中的线段点集合，通过加权线段拟合算法来构建基于线段的二维激光地图；

4)在隧道的场景下，通过对步骤3)中生成的二维激光地图进一步的筛选，提取出拟合隧道两边的平行线段，计算两边平行线段的中心平行线，以在中心平行线上同时位于单线激光雷达前方固定距离的点，作为目标追踪点；

5)使用步骤4)得到的目标追踪点，利用pure pursuit算法，对目标追踪点进行跟踪控制，便能够顺利通过隧道。

在步骤1)中，生成局部二维激光点云图，包括以下步骤：

1.1)将车载单线激光雷达安装在无人车上；

1.2)利用单线激光雷达，对周围环境进行实时的扫描，获取生成的局部二维激光点云图。

在步骤2)中，对步骤1)获取得到的局部二维激光点云图，使用累计概率霍夫线变换算法，来提取所有可能的线段点集合，具体过程如下：