基于激光雷达的障碍物检测与跟踪

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhfheihei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
环境感知技术是无人驾驶系统的重要环节,感知技术的准确性和实时性直接影响无人车的安全行驶。激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)是一种主动式传感器,能够直接获取环境的三维信息为无人驾驶提供丰富的数据。相比于相机,激光雷达不易受到外界光照的影响;相比于毫米波雷达,激光雷达测距更加精准、分辨率更高,因此被广泛应用于无人驾驶的主动防撞领域。但是激光雷达也存在点云数据量大分布不均等缺点,在对其数据进行处理时,需要考虑如何应对算法实时性低和适用性不强等挑战。本文针对当前激光雷达的主动防撞技术中检测不准确、跟踪不稳定和实时性低等问题展开研究,具体工作如下:介绍激光雷达工作原理和Velodyne VLP-16型号激光雷达的各项性能指标;介绍激光雷达数据形式-点云(Point Cloud),并基于ROS(Robot Operating System)平台完成点云数据的解析和可视化;根据激光雷达在“智轨”(智能轨道快运列车)列车上的安装位置,采用NDT(Normal Distribution Transform)匹配算法对两台激光雷达的坐标系进行标定,实现了点云数据坐标系的统一,为之后的数据处理做准备。针对激光雷达点云数据无序和庞大等特点,采用极坐标栅格对原始数据进行处理,基于栅格设定筛选规则,实现地面点云的滤除;针对DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)聚类算法时间复杂度高和参数自适应差等缺点,通过自适应的搜索参数提高聚类算法对环境的适应能力,并采用“代表点”生长法提高聚类算法的邻域搜索速度;对聚类后的点云簇,采用基于凸包的最小包络矩形算法提取障碍物的特征信息。针对JPDAF(Joint Probability Data Association Filter)在目标密集环境下计算量大的问题,采取联合事件筛选和确认矩阵分解的策略对联合概率数据关联算法的确认矩阵进行简化,减少联合事件的个数,提升了数据关联的实时性。利用遗忘因子实时评估观测噪声,优化滤波算法的自适应性,实现对环境中的障碍物更精确的跟踪;为了应对障碍物在跟踪过程中存在的遮挡、消失和新增等多种情况。在多目标跟踪系统中设计跟踪器,通过引入生存次数,对目标的运动状态进行管理,实现目标运动信息的维护和更新。基于ROS平台,在城区道路利用车载激光雷达进行实验,在园区道路中利用路边激光雷达进行实验,验证障碍物检测和跟踪算法的有效性。在检测实验中,对欧式聚类、DBSCAN算法和改进后的DBSCAN算法的检测效果进行对比,并分析聚类算法的实时性和准确率。在跟踪实验中,对传统JPDAF算法和其改进算法的跟踪效果进行对比,并分析跟踪算法的实时性和跟踪精度。实验结果表明本算法可以可靠地提取障碍物点云特性信息并稳定地进行目标跟踪。
其他文献
声屏障的巡检工作是一个复杂且危险系数较高的工程,且工作环境较为恶劣。因此,研发一款智能化的巡检装置来代替人工的工作,提高工作效率、保障工人的健康和安全是非常有必要的。本巡检装置主要以关节杆为设计基础,拥有轻量化、动作灵活、活动范围广、适应性强等特点。本文将声屏障巡检装置本体作为研究对象,通过动力学分析验证了其在声屏障上巡检的可行性。通过静力学分析保证了巡检装置设计的可靠性,优化设计得到巡检装置的最
镍基单晶高温合金DD6因其优良的耐高温、抗疲劳特性,在航空航天热端部件中有着广泛的应用。DD6的材料损伤行为会直接影响发动机的可靠性,其中疲劳磨损是材料失效的主要原因,且由于其复杂的多元素组合和晶相结构,使其组织性能在不同尺度上呈现了很大的差异性。因此,亟需开展镍基单晶合金微观尺度下疲劳磨损规律和机理研究。本文的研究重点为微观尺度下DD6的磨损规律及机理。本文的主要研究内容和创新点归纳如下:(1)
聚电解质微囊在药物递送、食品、生物传感及成像、组织工程等领域有着广泛的应用。由于聚电解质微囊具有出色的包封能力及外界环境刺激响应等优点,因此,在药物包封及可控释放领域更具应用潜力。本论文基于同轴环管微流控装置生成W/W液滴,揭示了液滴尺寸调控的一般规律,通过在液滴界面仿生矿化生成碳酸钙颗粒稳定了单分散的双水相Pickering乳液(胶体颗粒稳定的乳液)。此外,以双水相Pickering乳液为模板成
随着国家经济水平的提升,人们对桥梁的美学要求越来越高,拱桥、斜拉桥、悬索桥为此得到了大规模的设计和建设。这些桥梁形式都有重要受力构件即吊杆,因此对吊杆索力的测试以及对索力进行优化的研究就具有重要意义。本文的主要研究如下:1、回顾了振动频率法的研究现状以及成桥索力优化的研究现状。总结了拉索的线性振动理论和求解拉索索力的解析理论。并根据真实吊杆的构造及布置方式,介绍了一种考虑拉索匀质端部锚具影响的索力
近年来城市轨道交通飞速发展,大量出行乘客转移到城市轨道交通系统中,给有限的运力带来了很大压力。高效的客流控制手段,是提高客流的有序性和促进城市轨道交通系统正常运营的重要方法。换乘通道是通道换乘站中的主要换乘设施,研究对其的客流控制尤为重要。而现有研究较多在宏观上对客流控制进行研究,几乎没有针对换乘通道的客流控制研究,而且多为定性分析,没有定量研究和实证。实际的车站管理只能根据经验制定客流控制措施。
近二十年来,我国经济飞速发展,地产业也已发展成为一股拉动地区经济的重要力量。虽然培养了一大批体系化的上下游产业,但是也带来了高地价、高房价、经济泡沫、金融风险等问题。因此,政府持续加强对房地产行业的调控,以求给房地产市场“降温”。在此背景之下,各企业不断通过优化成本提高市场竞争力,房地产市场的竞争更加激烈,成本管理也逐渐走向成熟化、体系化。但是纵观近年来对项目成本的研究,视角主要集中在施工企业、建
椭圆柱体结构群在于实际工程领域中应用十分广泛,同时,结构的强度、稳定性和安全性易受流体荷载作用的影响。本文计划基于Fluent平台,采用大涡数值模拟方法,计算低雷诺数下椭圆柱结构的流动问题,分析了单椭圆柱升阻力系数和斯托罗哈数随椭圆柱入流攻角、长短轴比值的变化规律,同时对串列椭圆柱的互扰效应随间距的变化规律进行了分析。可为椭圆柱绕流的研究工作提供参考依据。本文主要研究成果如下:(1)回顾了钝体绕流
纯铁、不锈钢、轴承钢等典型的铁基材料在日常生产生活中有着广泛的应用。纯铁由于具有磁导性好、纯净度高、冷热加工性能好等特性,在国防、航天、科研中有重要的用途;由于不锈钢具有耐腐蚀的特性,已广泛用于医疗设备、家具、工业设备等领域;而轴承钢以其高硬度、耐磨、抗疲劳等优点,已广泛应用在轴承等基础零件的超精密制造中。近年来,关于铁基材料的化学机械抛光工艺研究逐渐增多,然而对其微观材料去除机理的研究还不够充分
随着高速铁路的发展,乘客的出行变得更为便捷,其出行时间极大程度地缩短。然而,受黏着极限与气动阻力的影响,传统轮轨式列车最高运营速度一般限制在350 km/h左右。2015年,日本超导电动悬浮列车实现时速603 km载人运行,证明了超导电动悬浮系统高速运行的可行性。此外,真空管道+超导电动悬浮系统相结合的方式可进一步减小气动阻力的制约,有望实现高速、超高速的运行目标。因此,本文将以超导电动悬浮系统+
随着人口和经济的增长,交通量的需求也急剧增加,设置更宽桥面的桥梁才能满足通行需求。实际桥梁工程中通常会采取平行双幅主梁桥梁的结构形式来满足需求。大量研究表明:当桥面间距较小时,两幅主梁之间会有一定程度的气动干扰,会增大桥梁的涡激共振响应。本文以主跨328m的跨江斜拉桥为背景,结合风洞试验手段开展了双幅桥主梁涡激共振性能研究。论文的主要内容如下:(1)回顾了大跨度桥梁和桥梁抗风研究尤其是涡激振动的研