定位初始化方法、装置、电子设备、车辆和存储介质与流程

1.本公开涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种定位初始化方法、装置、电子设备、车辆和存储介质。


背景技术：

2.随着科技水平的不断提升，自动驾驶技术越发受到重视，而实现自动驾驶技术依赖于高精度的定位技术。定位初始化是定位技术的关键部分，初始定位会对后续的位置和角度的检测、环境感知以及路线规划等产生影响，实现高精度且快速稳定的定位初始化至关重要。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种定位初始化方法、装置、电子设备、车辆和存储介质。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种定位初始化方法，包括：通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角；根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标；根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿。
5.在一些实施例中，所述根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标，包括：确定所述激光点云中的地面点；将所述激光点云中的地面点与所述点云地图中的地面点进行匹配，并根据地面点匹配结果确定所述竖轴坐标。
6.在一些实施例中，所述根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括：根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角，在所述激光点云中利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标，其中，所述候选坐标包括候选横轴坐标和候选纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定所述至少一组候选坐标中的每一者所对应的候选航向角；根据所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角、所述至少一组候选坐标以及所述候选航向角，确定所述至少一个候选位姿。
7.在一些实施例中，所述根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括：响应于定位系统的精度参数小于或等于预设的精度参数阈值，通过所述定位系统
获取所述车辆的横轴坐标和纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定所述横轴坐标和所述纵轴坐标所对应的至少一个候选航向角；根据所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角、所述横轴坐标、所述纵轴坐标和所述至少一个候选航向角，确定所述至少一个候选位姿。
8.在一些实施例中，所述根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿，包括：对所述激光点云进行体素下采样以及随机下采样；根据所述至少一个候选位姿将下采样后的所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述初始位姿。
9.在一些实施例中，所述根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿，包括：针对所述至少一个候选位姿中的每一者：根据该候选位姿将所述激光点云中的至少部分点转换到所述点云地图的坐标系中；对于转换后的每个点，对所述点云地图的、与该点相邻的n个点进行平面拟合，响应于拟合结果包括平面，计算该点与所述平面间的距离，响应于拟合结果不包括所述平面，将预设距离作为该点对应的所述距离，其中，n为正整数，n≥3；根据转换后的每个点对应的所述距离计算得到平均距离；将所述至少一个候选位姿中、对应的所述平均距离最小的所述候选位姿确定为所述初始位姿。
10.在一些实施例中，在通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角之前，所述定位初始化方法还包括：响应于预设的泊车触发信号，确定所述车辆是否处于静止状态；所述通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角，包括：响应于所述车辆处于静止状态，获取所述激光点云，以及获取所述滚动角和所述俯仰角。
11.在一些实施例中，所述定位初始化方法还包括：响应于所述车辆处于运动状态，通过定位系统获取所述车辆在当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过所述定位系统获取所述车辆在前一时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，通过所述传感器获取所述车辆的所述滚动角和所述俯仰角；根据所述横轴坐标和所述纵轴坐标在所述点云地图中确定所述车辆的所述竖轴坐标；根据当前时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，以及前一时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，确定所述车辆的航向角；根据当前时刻的所述横轴坐标、当前时刻的所述纵轴坐标、所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角和所述航向角确定所述车辆的初始位姿。
12.根据本公开实施例的第二方面，提供一种定位初始化装置，包括：第一获取模块，被配置为通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的
激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角；第一确定模块，被配置为根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标；第二确定模块，被配置为根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；匹配模块，被配置为根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿。
13.根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：第一处理器；用于存储第一处理器可执行指令的第一存储器；其中，所述第一处理器被配置为运行所述可执行指令以实现本公开第一方面中任一实施例所提供的定位初始化方法的步骤。
14.根据本公开实施例的第四方面，提供一种车辆，包括：第二处理器；用于存储第二处理器可执行指令的第二存储器；其中，所述第二处理器被配置为运行所述可执行指令以实现本公开第一方面中任一实施例所提供的定位初始化方法的步骤。
15.根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面中任一实施例所提供的定位初始化方法的步骤。
16.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角和俯仰角；根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标；根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。由此，通过激光雷达和传感器获取与车辆位姿相关的信息，并基于激光点云和点云地图的匹配确定车辆的初始位姿，提高定位初始化的成功率，并且提升初始定位的准确度。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
19.图1是根据一示例性实施例示出的一种定位初始化方法的流程图。
20.图2为本公开实施例中步骤s120的一种实施方法流程图。
21.图3为本公开实施例中步骤s130的一种实施方法流程图。
22.图4为本公开实施例中步骤s130的另一种实施方法流程图。
23.图5为本公开实施例中步骤s140的一种实施方法流程图。
24.图6为本公开实施例中步骤s140的另一种实施方法流程图。
25.图7是根据一示例性实施例示出的另一种定位初始化方法的流程图。
26.图8是根据一示例性实施例示出的又一种定位初始化方法的流程图。
27.图9是根据一示例性实施例示出的再一种定位初始化方法的流程图。
28.图10是根据一示例性实施例示出的一种定位初始化装置的框图。
29.图11是根据一示例性实施例示出的一种电子设备800的框图。
30.图12是根据一示例性实施例示出的一种车辆3700的框图。
31.图13是根据一示例性实施例示出的一种装置1900的框图。
具体实施方式
32.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
33.需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
34.图1是根据一示例性实施例示出的一种定位初始化方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤。
35.步骤s110、通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角（roll）和俯仰角（pitch）。
36.其中，通过激光雷达对车辆所处环境进行激光扫描，以得到对应的激光点云。
37.其中，激光雷达可通过发射激光光束，接收从障碍物后反射回的信号并进行相应处理，以得到障碍物相关的信息，例如相对距离、方位、高度、姿态和形状轮廓等，而根据障碍物的形状轮廓及其与设备间的相对距离进行绘制，可得到激光点云。
38.在一些实施例中，基于惯性传感器（inertial measurement unit，imu，又称为惯性测量单元）获取车辆的滚动角和俯仰角。
39.步骤s120、根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标。
40.其中，基于点云地图的三维坐标系，车辆的位置可通过其在该坐标系中的横轴坐标、纵轴坐标和竖轴坐标进行体现，车辆的姿态可通过滚动角、俯仰角和航向角（heading）进行体现，根据车辆的位置和姿态可确定车辆的位姿，以此确定出的位姿为六自由度位姿；在一些实施例中，滚动角用于描述物体围绕横轴的旋转角度，俯仰角用于描述物体围绕纵轴的旋转角度，航向角用于描述物体围绕竖轴的旋转角度。
41.在一些实施例中，将激光点云与点云地图进行竖轴方向上的一维匹配，以确定车辆的竖轴坐标。
42.在一些实施例中，点云地图由通过设置在车辆上的激光雷达预先基于预设的行驶路线进行采集得到；在一些实施例中，该行驶路线为泊车路线。
43.步骤s130、根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿。
44.其中，基于已确定的竖轴坐标、滚动角和俯仰角，利用滑动窗口算法确定至少一个
候选位姿。
45.在一些实施例中，基于已确定的竖轴坐标、滚动角和俯仰角，利用滑动窗口算法对车辆的横轴坐标、纵轴坐标和航向角进行检测，以确定候选位姿。
46.步骤s140、根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
47.其中，若一个候选位姿能够较为准确地体现车辆的位姿，则根据该候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配时，实时的激光点云与点云地图的匹配结果应较为吻合，由此基于候选位姿对应的匹配结果可从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
48.在一些实施例中，根据点云的匹配结果，基于预设的匹配代价函数从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
49.在相关技术中，定位初始化基于图像重识别以及轨迹匹配等技术，但是基于图像重识别的方案受建图和重新初始化定位时环境因素变化，例如光线变化，以及定位场景的重复率较高等问题的影响，而基于轨迹匹配的方案则要求车辆在进入建图场景后与建图时的运动轨迹基本完全一致，由此定位初始化的失败率较高。
50.本公开实施例提供了一种定位初始化方法，该方法包括：通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角和俯仰角；根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标；根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。由此，通过激光雷达和传感器获取与车辆位姿相关的信息，并基于激光点云和点云地图的匹配确定车辆的初始位姿，相较于相关技术中的方案，本公开实施例的方案不受环境因素变化以及定位场景重复率高等问题的影响，也不对车辆进行定位初始化时的位置和轨迹进行限制，能够提高定位初始化的成功率，并且提升初始定位的准确度。
51.图2为本公开实施例中步骤s120的一种实施方法流程图。如图2所示，步骤s120，根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标，包括以下步骤。
52.步骤s121、确定激光点云中的地面点。
53.步骤s122、将激光点云中的地面点与点云地图中的地面点进行匹配，并根据地面点匹配结果确定竖轴坐标。
54.其中，通过对激光点云中的地面点和点云地图中的地面点进行一维匹配，以此根据地面点的匹配结果确定车辆的竖轴坐标。
55.图3为本公开实施例中步骤s130的一种实施方法流程图。如图3所示，步骤s130，根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括以下步骤。
56.步骤s131、根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角，在激光点云中利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标。
57.其中，候选坐标包括候选横轴坐标和候选纵轴坐标。
58.其中，根据已确定的竖轴坐标、滚动角和俯仰角，对车辆的横轴坐标和纵轴坐标进行确定，利用第一滑动窗口可确定出一组或多组候选坐标。
59.步骤s132、利用第二滑动窗口确定至少一组候选坐标中的每一者所对应的候选航
向角。
60.其中，在利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标后，针对至少一组候选坐标中的每一者，利用第二滑动窗口确定其对应的候选航向角。
61.在一些实施例中，利用第二滑动窗口以2
°
为步长进行查找，以确定候选航向角。
62.步骤s133、根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、至少一组候选坐标以及候选航向角，确定至少一个候选位姿。
63.其中，根据利用滑动窗口算法查找确定出的候选坐标和候选航向角确定对应的候选位姿，由此基于至少一组候选坐标以及候选航向角确定至少一个候选位姿。
64.由此，基于滑动窗口算法，利用第一滑动窗口确定车辆的候选横轴坐标和候选纵轴坐标，利用第二滑动窗口确定车辆的候选航向角，以此确定至少一个候选位姿。
65.图4为本公开实施例中步骤s130的另一种实施方法流程图。如图4所示，步骤s130，根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括以下步骤。
66.步骤s134、响应于定位系统的精度参数小于或等于预设的精度参数阈值，通过定位系统获取车辆的横轴坐标和纵轴坐标。
67.其中，当定位系统的定位精度满足条件，能够定位较为准确的车辆位置时，可通过定位系统直接获取车辆的横轴坐标和纵轴坐标。
68.在一些实施例中，精度参数阈值为对应5米范围精度，例如，定位系统的精度参数体现为百分位数，则该精度参数阈值若取值为95%，则对应在95%的时间内，定位误差在5米范围内；又例如，精度参数体现为圆概率误差（circular error probable，cep），则精度参数阈值可体现为5mcep，对应定位误差在5米范围内的概率是50%；示例性地，精度参数也可体现为均方根误差和标准差。
69.在一些实施例中，该定位系统可采用全球导航卫星系统（global navigation satellite system，gnss）、全球定位系统（global positioning system，gps）以及北斗导航卫星系统等。
70.步骤s135、利用第二滑动窗口确定横轴坐标和纵轴坐标所对应的至少一个候选航向角。
71.其中，在利用定位系统确定横轴坐标和纵轴坐标后，针对横轴坐标和纵轴坐标，利用第二滑动窗口确定其对应的至少一个候选航向角。
72.在一些实施例中，利用第二滑动窗口以2
°
为步长进行查找，以确定候选航向角。
73.步骤s136、根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、横轴坐标、纵轴坐标和至少一个候选航向角，确定至少一个候选位姿。
74.由此，在定位系统的精度满足条件的情况下，通过定位系统获取车辆的横轴坐标和纵轴坐标，并利用滑动窗口算法确定候选航向角，以此确定至少一个候选位姿。
75.图5为本公开实施例中步骤s140的一种实施方法流程图。如图5所示，步骤s140，根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿，包括以下步骤。
76.步骤s141、对激光点云进行体素下采样以及随机下采样。
77.其中，对激光点云进行下采样，包括：在对激光点云进行体素下采样后进行随机下
采样。
78.其中，体素下采样又称基于体素化网格的下采样，通过该下采样方式可减少激光点云中点的数量，并同时保持激光点云的形状特征基本不变，保留了激光点云的空间结构信息；随机下采样通过随机去除点以进行下采样，其可控制下采样后留存的点的数量。
79.在一些实施例中，下采样后的激光点云中包括预设数目的点，在一些实施例中，该预设数目可取值为1000。
80.步骤s142、根据至少一个候选位姿将下采样后的激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定初始位姿。
81.由此，通过对激光点云的下采样，保留相应的场景特征以及空间信息的保证激光点云与点云地图的匹配准确率的同时，提高匹配效率。
82.图6为本公开实施例中步骤s140的另一种实施方法流程图。如图6所示，在步骤s140，根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿的步骤中，针对至少一个候选位姿中的每一者，执行以下步骤。
83.步骤s143、根据该候选位姿将激光点云中的至少部分点转换到点云地图的坐标系中。
84.在一些实施例中，根据该候选位姿将激光点云中的点转换到点云地图的坐标系中。
85.在一些实施例中，对应将激光点云进行下采样，将下采样后的激光点云与点云地图进行匹配的方案，在步骤s143中，根据该候选位姿将激光点云中的部分点转换到点云地图的坐标系中。
86.步骤s144、对于转换后的每个点，对点云地图的、与该点相邻的n个点进行平面拟合，响应于拟合结果包括平面，计算该点与平面间的距离，响应于拟合结果不包括平面，将预设距离作为该点对应的距离。
87.其中，n为正整数，n≥3。
88.其中，若拟合结果包括平面，则表示基于预设的平面拟合算法能够将点云地图的、与该点相邻的n个点拟合为一个平面，计算该点到平面的距离，若拟合结果不包括平面，则表示基于预设的平面拟合算法不能够将点云地图的、与该点相邻的n个点拟合为一个平面，此时将预设距离作为该点对应的距离。
89.在一些实施例中，n可取值为5。
90.在一些实施例中，预设距离可取值为20。
91.步骤s145、根据转换后的每个点对应的距离计算得到平均距离。
92.其中，点对应的距离包括计算得到的点到平面的距离和根据预设距离赋值得到的距离。
93.在步骤s140，根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿的步骤中，还包括：将至少一个候选位姿中、对应的平均距离最小的候选位姿确定为初始位姿。
94.其中，候选位姿对应的平均距离最小表示在全部候选位姿中，根据该候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配所对应的匹配程度最高，转换后的激光点云与点云地图最为吻合，该候选位姿最能体现车辆当前实际的位姿。
95.图7是根据一示例性实施例示出的另一种定位初始化方法的流程图。如图7所示，该方法包括以下步骤。
96.步骤s200、响应于预设的泊车触发信号，确定车辆是否处于静止状态。
97.其中，对应于泊车场景，响应于预设的泊车触发信号，确定车辆是否处于静止状态。
98.在一些实施例中，基于用户行为或者系统控制，车辆进行记忆泊车(home zone parking pilot，hpp，又称家庭记忆泊车)或者自主代客泊车(autonomous valet parking，avp)，此时对应生成该泊车触发信号。
99.在一些实施例中，基于惯性传感器确定车辆是否处于静止状态；或者，在一些实施例中，基于轮速计确定车辆是否处于静止状态。
100.步骤s211、响应于车辆处于静止状态，获取激光点云，以及获取滚动角和俯仰角。
101.步骤s220、根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标。
102.步骤s230、根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿。
103.步骤s240、根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
104.其中，上述步骤的可选实施方式及相关名词解释可参见前述相关步骤的可选实施方式、及相关步骤所涉及的实施例中其他关联部分，此处不再赘述。
105.图8是根据一示例性实施例示出的又一种定位初始化方法的流程图。如图8所示，该方法包括以下步骤。
106.步骤s300、响应于预设的泊车触发信号，确定车辆是否处于静止状态。
107.步骤s311、响应于车辆处于静止状态，获取激光点云，以及获取滚动角和俯仰角。
108.步骤s320、根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标。
109.步骤s330、根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿。
110.步骤s340、根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
111.其中，上述步骤的可选实施方式及相关名词解释可参见前述相关步骤的可选实施方式、及相关步骤所涉及的实施例中其他关联部分，此处不再赘述。
112.步骤s350、响应于车辆处于运动状态，通过定位系统获取车辆在当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过定位系统获取车辆在前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过传感器获取车辆的滚动角和俯仰角。
113.在一些实施例中，针对运动状态下的车辆，定位系统的精度参数为对应1米范围精度。
114.在一些实施例中，该定位系统可采用全球导航卫星系统、全球定位系统以及北斗导航卫星系统等。
115.步骤s360、根据横轴坐标和纵轴坐标在点云地图中确定车辆的竖轴坐标。
116.步骤s370、根据当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，以及前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，确定车辆的航向角。
117.步骤s380、根据当前时刻的横轴坐标、当前时刻的纵轴坐标、竖轴坐标、滚动角、俯仰角和航向角确定车辆的初始位姿。
118.其中，在点云地图中，根据当前时刻的横轴坐标、当前时刻的纵轴坐标、竖轴坐标、滚动角、俯仰角和航向角确定车辆的初始位姿。
119.由此，在泊车场景中，针对车辆不同的行驶状态对其进行定位初始化，提升定位初始化的灵活性和效率。
120.下面对本公开提供的定位初始化方法结合实际应用进行描述。
121.图9是根据一示例性实施例示出的再一种定位初始化方法的流程图。如图9所示，该方法包括以下步骤。
122.步骤s400、响应于预设的泊车触发信号，确定车辆是否处于静止状态。
123.其中，当车辆运行记忆泊车功能或者自主代客泊车功能时，对应生成该泊车触发信号。
124.在步骤s400中，响应于车辆处于静止状态，执行步骤s410，响应于车辆未处于静止状态，即车辆处于运动状态，执行步骤s450。
125.步骤s410、通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角和俯仰角。
126.步骤s420、确定激光点云中的地面点，将激光点云中的地面点与点云地图中的地面点进行匹配，并根据地面点匹配结果确定竖轴坐标。
127.步骤s430、检测定位系统的精度参数是否小于或等于预设的精度参数阈值。
128.其中，精度参数阈值为对应5米范围精度。
129.在步骤s430中，响应于定位系统的精度参大于预设的精度参数阈值，执行步骤s431，响应于定位系统的精度参数小于或等于预设的精度参数阈值，执行步骤s434。
130.步骤s431、根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角，在激光点云中利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标。
131.其中，候选坐标包括候选横轴坐标和候选纵轴坐标。
132.步骤s432、利用第二滑动窗口确定至少一组候选坐标中的每一者所对应的候选航向角。
133.步骤s433、根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、至少一组候选坐标以及候选航向角，确定至少一个候选位姿。
134.步骤s434、通过定位系统获取车辆的横轴坐标和纵轴坐标。
135.步骤s435、利用第二滑动窗口确定横轴坐标和纵轴坐标所对应的至少一个候选航向角。
136.步骤s436、根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、横轴坐标、纵轴坐标和至少一个候选航向角，确定至少一个候选位姿。
137.步骤s441、对激光点云进行体素下采样以及随机下采样。
138.其中，针对至少一个候选位姿中的每一者，执行步骤s442。
139.步骤s442、根据该候选位姿将下采样后的激光点云中的点转换到点云地图的坐标系中；对于转换后的每个点，对点云地图的、与该点相邻的n个点进行平面拟合；根据转换后的每个点对应的距离计算得到平均距离。
140.其中，n为正整数，n≥3。
141.其中，响应于拟合结果包括平面，计算该点与平面间的距离，响应于拟合结果不包括平面，将预设距离作为该点对应的距离，预设距离取值为20。
142.步骤s443、将至少一个候选位姿中、对应的平均距离最小的候选位姿确定为初始位姿。
143.步骤s450、通过定位系统获取车辆在当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过定位系统获取车辆在前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过传感器获取车辆的滚动角和俯仰角。
144.步骤s460、根据横轴坐标和纵轴坐标在点云地图中确定车辆的竖轴坐标。
145.步骤s470、根据当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，以及前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，确定车辆的航向角。
146.步骤s480、根据当前时刻的横轴坐标、当前时刻的纵轴坐标、竖轴坐标、滚动角、俯仰角和航向角确定车辆的初始位姿。
147.由此，通过上述实施例确定车辆的初始位姿，完成车辆的定位初始化。
148.图10是根据一示例性实施例示出的一种定位初始化装置的框图。如图10所示，该定位初始化装置70包括：第一获取模块71、第一确定模块72、第二确定模块73和匹配模块74。
149.第一获取模块71，被配置为通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角和俯仰角。
150.第一确定模块72，被配置为根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标。
151.第二确定模块73，被配置为根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿。
152.匹配模块74，被配置为根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。
153.在一些实施例中，第一确定模块72，被配置为确定激光点云中的地面点；将激光点云中的地面点与点云地图中的地面点进行匹配，并根据地面点匹配结果确定竖轴坐标。
154.在一些实施例中，第二确定模块73，被配置为根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角，在激光点云中利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标，其中，候选坐标包括候选横轴坐标和候选纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定至少一组候选坐标中的每一者所对应的候选航向角；根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、至少一组候选坐标以及候选航向角，确定至少一个候选位姿。
155.在一些实施例中，第二确定模块73，被配置为响应于定位系统的精度参数小于或等于预设的精度参数阈值，通过定位系统获取车辆的横轴坐标和纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定横轴坐标和纵轴坐标所对应的航向角；根据竖轴坐标、滚动角、俯仰角、横轴坐标、纵轴坐标和航向角，确定一个候选位姿。
156.在一些实施例中，匹配模块74，被配置为对激光点云进行体素下采样以及随机下采样；根据至少一个候选位姿将下采样后的激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定初始位姿。
157.在一些实施例中，匹配模块74，被配置为针对至少一个候选位姿中的每一者：根据该候选位姿将激光点云中的至少部分点转换到点云地图的坐标系中；对于转换后的每个点，对点云地图的、与该点相邻的n个点进行平面拟合，响应于拟合结果包括平面，计算该点与平面间的距离，响应于拟合结果不包括平面，将预设距离作为该点对应的距离，其中，n为正整数，n≥3；根据转换后的每个点对应的距离计算得到平均距离；将至少一个候选位姿中、对应的平均距离最小的候选位姿确定为初始位姿。
158.在一些实施例中，该定位初始化装置70还包括：第三确定模块。
159.第三确定模块，被配置为响应于预设的泊车触发信号，确定车辆是否处于静止状态。
160.第一获取模块71，被配置为响应于车辆处于静止状态，获取激光点云，以及获取滚动角和俯仰角。
161.在一些实施例中，该定位初始化装置70还包括：第二获取模块、第四确定模块、第五确定模块、第六确定模块。
162.第二获取模块，被配置为响应于车辆处于运动状态，通过定位系统获取车辆在当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过定位系统获取车辆在前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过传感器获取车辆的滚动角和俯仰角。
163.第四确定模块，被配置为根据横轴坐标和纵轴坐标在点云地图中确定车辆的竖轴坐标。
164.第五确定模块，被配置为根据当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，以及前一时刻的横轴坐标和纵轴坐标，确定车辆的航向角。
165.第六确定模块，被配置为根据当前时刻的横轴坐标、当前时刻的纵轴坐标、竖轴坐标、滚动角、俯仰角和航向角在点云地图中确定车辆的初始位姿。
166.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
167.本公开还提供一种车辆，该车辆包括上述的定位初始化装置。
168.本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述任一实施例所提供的定位初始化方法的步骤。
169.图11是根据一示例性实施例示出的一种电子设备800的框图。例如，电子设备800可以是计算机，车载终端，移动电话，数字广播终端，消息收发设备，平板设备，个人数字助理等。
170.参照图11，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：第一处理组件802，第一存储器804，第一电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，第一输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
171.第一处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。第一处理组件802可以包括一个或多个第一处理器820来执行指令，以完成上述任一实施例所提供的定位初始化方法的全部或部分步骤。此外，第一处理组件802可以包括一个或多个模块，便于第一处理组件802和其他组件之间的交互。例如，第一处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和第一处理组件802之间的交互。
172.第一存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。第一存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（sram），电可擦除可编程只读存储器（eeprom），可擦除可编程只读存储器（eprom），可编程只读存储器（prom），只读存储器（rom），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
173.第一电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。第一电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。
174.多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器（lcd）和触摸面板（tp）。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
175.音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风（mic），当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在第一存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
176.第一输入/输出接口812为第一处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
177.传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
178.通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信（nfc）模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别（rfid）技术，红外数据协会（irda）技术，超宽带（uwb）技术，蓝牙（bt）技术和其他技术来实现。
179.在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路（asic）、数字信号处理器（dsp）、数字信号处理设备（dspd）、可编程逻辑器件（pld）、现场可编程门阵列（fpga）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述任一实施例所提供的定位初始化方法。
180.在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的第一存储器804，上述指令可由电子设备800的第一处理器820执行以完成上述任一实施例所提供的定位初始化方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器（ram）、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
181.图12是根据一示例性实施例示出的一种车辆3700的框图。例如，车辆3700可以是混合动力车辆，也可以是非混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆或者其他类型的车辆。车辆3700可以是自动驾驶车辆、半自动驾驶车辆或者非自动驾驶车辆。
182.参照图12，车辆3700可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统3710、感知系统3720、决策控制系统3730、驱动系统3740以及计算平台3750。其中，车辆3700还可以包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。另外，车辆3700的每个子系统之间和每个部件之间可以通过有线或者无线的方式实现互连。
183.在一些实施例中，信息娱乐系统3710可以包括通信系统，娱乐系统以及导航系统等。
184.感知系统3720可以包括若干种传感器，用于感测车辆3700周边的环境的信息。例如，感知系统3720可包括全球定位系统（全球定位系统可以是gps系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统）、惯性测量单元（inertial measurement unit，imu）、激光雷达、毫米波雷达、超声雷达以及摄像装置。
185.决策控制系统3730可以包括计算系统、整车控制器、转向系统、油门以及制动系统。
186.驱动系统3740可以包括为车辆3700提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统3740可以包括引擎、能量源、传动系统和车轮。引擎可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎中的一种或者多种的组合。引擎能够将能量源提供的能量转换成机械能量。
187.车辆3700的部分或所有功能受计算平台3750控制。计算平台3750可包括至少一个第二处理器3751和第二存储器3752，第二处理器3751可以执行存储在第二存储器3752中的指令3753。
188.第二处理器3751可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的cpu。处理器还可以包括诸如图像处理器（graphic process unit，gpu），现场可编程门阵列（field programmable gate array，fpga）、片上系统（system on chip，soc）、专用集成芯片（application specific integrated circuit，asic）或它们的组合。
189.第二存储器3752可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（sram），电可擦除可编程只读存储器（eeprom），可擦除可编程只读存储器（eprom），可编程只读存储器（prom），只读存储器（rom），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
190.除了指令3753以外，第二存储器3752还可存储数据，例如道路地图，路线信息，车辆的位置、方向、速度等数据。第二存储器3752存储的数据可以被计算平台3750使用。
191.在本公开实施例中，第二处理器3751可以执行指令3753，以完成上述任一实施例所提供的定位初始化方法的全部或部分步骤。
192.在另一示例性实施例中，该车辆包括本公开上述实施例中的电子设备或与本公开上述实施例中的电子设备连接。
193.在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述任一实施例所提供的定位初始化方法的代码部分。
194.图13是根据一示例性实施例示出的一种装置1900的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图13，装置1900包括第二处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由第三存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由第二处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。第三存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，第二处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述任一实施例所提供的定位初始化方法。
195.装置1900还可以包括一个第二电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个第二输入/输出接口1958。装置1900可以操作基于存储在第三存储器1932的操作系统，例如windows server
tm
，mac os x
tm
，unix
tm
，linux
tm
，freebsd
tm
或类似。
196.本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
197.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种定位初始化方法，其特征在于，包括：通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角；根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标；根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿。2.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，所述根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标，包括：确定所述激光点云中的地面点；将所述激光点云中的地面点与所述点云地图中的地面点进行匹配，并根据地面点匹配结果确定所述竖轴坐标。3.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，所述根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括：根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角，在所述激光点云中利用第一滑动窗口确定至少一组候选坐标，其中，所述候选坐标包括候选横轴坐标和候选纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定所述至少一组候选坐标中的每一者所对应的候选航向角；根据所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角、所述至少一组候选坐标以及所述候选航向角，确定所述至少一个候选位姿。4.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，所述根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿，包括：响应于定位系统的精度参数小于或等于预设的精度参数阈值，通过所述定位系统获取所述车辆的横轴坐标和纵轴坐标；利用第二滑动窗口确定所述横轴坐标和所述纵轴坐标所对应的至少一个候选航向角；根据所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角、所述横轴坐标、所述纵轴坐标和所述至少一个候选航向角，确定所述至少一个候选位姿。5.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，所述根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿，包括：对所述激光点云进行体素下采样以及随机下采样；根据所述至少一个候选位姿将下采样后的所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述初始位姿。6.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，所述根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿，包括：针对所述至少一个候选位姿中的每一者：根据该候选位姿将所述激光点云中的至少部分点转换到所述点云地图的坐标系中；对于转换后的每个点，对所述点云地图的、与该点相邻的n个点进行平面拟合，响应于拟合结果包括平面，计算该点与所述平面间的距离，响应
于拟合结果不包括所述平面，将预设距离作为该点对应的所述距离，其中，n为正整数，n≥3；根据转换后的每个点对应的所述距离计算得到平均距离；将所述至少一个候选位姿中、对应的所述平均距离最小的所述候选位姿确定为所述初始位姿。7.根据权利要求1所述的定位初始化方法，其特征在于，在通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角之前，所述定位初始化方法还包括：响应于预设的泊车触发信号，确定所述车辆是否处于静止状态；所述通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角，包括：响应于所述车辆处于静止状态，获取所述激光点云，以及获取所述滚动角和所述俯仰角。8.根据权利要求7所述的定位初始化方法，其特征在于，所述定位初始化方法还包括：响应于所述车辆处于运动状态，通过定位系统获取所述车辆在当前时刻的横轴坐标和纵轴坐标，通过所述定位系统获取所述车辆在前一时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，通过所述传感器获取所述车辆的所述滚动角和所述俯仰角；根据所述横轴坐标和所述纵轴坐标在所述点云地图中确定所述车辆的所述竖轴坐标；根据当前时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，以及前一时刻的所述横轴坐标和所述纵轴坐标，确定所述车辆的航向角；根据当前时刻的所述横轴坐标、当前时刻的所述纵轴坐标、所述竖轴坐标、所述滚动角、所述俯仰角和所述航向角确定所述车辆的初始位姿。9.一种定位初始化装置，其特征在于，包括：第一获取模块，被配置为通过设置在车辆上的激光雷达获取所述车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在所述车辆上的传感器获取所述车辆的滚动角和俯仰角；第一确定模块，被配置为根据所述激光点云和预设的点云地图确定所述车辆的竖轴坐标；第二确定模块，被配置为根据所述竖轴坐标、所述滚动角和所述俯仰角在所述激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；匹配模块，被配置为根据所述至少一个候选位姿将所述激光点云与所述点云地图进行匹配，以从所述至少一个候选位姿中确定所述车辆的初始位姿。10.一种电子设备，其特征在于，包括：第一处理器；用于存储第一处理器可执行指令的第一存储器；其中，所述第一处理器被配置为运行所述可执行指令以实现权利要求1~8中任一项所述的定位初始化方法的步骤。11.一种车辆，其特征在于，包括：第二处理器；用于存储第二处理器可执行指令的第二存储器；其中，所述第二处理器被配置为运行所述可执行指令以实现权利要求1~8中任一项所
述的定位初始化方法的步骤。12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1~8中任一项所述的定位初始化方法的步骤。

技术总结
本公开涉及一种定位初始化方法、装置、电子设备、车辆和存储介质，该方法包括：通过设置在车辆上的激光雷达获取车辆所处环境的激光点云，以及通过设置在车辆上的传感器获取车辆的滚动角和俯仰角；根据激光点云和预设的点云地图确定车辆的竖轴坐标；根据竖轴坐标、滚动角和俯仰角在激光点云中利用滑动窗口算法确定至少一个候选位姿；根据至少一个候选位姿将激光点云与点云地图进行匹配，以从至少一个候选位姿中确定车辆的初始位姿。由此，通过激光雷达和传感器获取与车辆位姿相关的信息，并基于激光点云和点云地图的匹配确定车辆的初始位姿，提高定位初始化的成功率，并且提升初始定位的准确度。定位的准确度。定位的准确度。


技术研发人员：袁鹏飞
受保护的技术使用者：小米汽车科技有限公司
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/9/20