基于SLAM并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法与流程

基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法
技术领域
1.本发明涉及自动驾驶领域，尤其是涉及一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法。


背景技术：

[0002][0003]
在当前落地的各种场景，不同的车辆在不同场景中的安全等级不同，研发复杂度也不同。从传感器使用角度，以低速物流车为分界线，通用ecu、乘用车、商用车等自动驾驶方案需要高精度的传感器组合，典型的需要多颗多线的激光雷达，多颗超声波雷达，多个摄像头以及毫米波雷达等，采用冗余方案进行传感器融合，以达到自动驾驶的目标。
[0004]
显而易见的，这些大量的传感器组合，价格已经十分昂贵，同时，高精度传感器也必须搭载高算力平台，多传感器也造成后期维护困难。因此，这部分的自动驾驶商业落地的，目前只有robot taxi和路况良好的高速公路场景。
[0005]
而对于目前广泛使用的取代人工的车间运输机器人，俗称milkcar，由于工厂车间属于封闭的，环境可控的单一场景。所以，主流的实施方式是车身仅搭载简单的单目摄像头和廉价的超声波雷达，主要靠地面部署的大量引导线和地标来实施自动驾驶，其成本控制的非常低，但是其可使用场景非常则受限，对于普通人可接触的自动驾驶行为的消费品，诸如扫地机，拖地机，目前已经广泛采用了意法半导体的smtf32f4芯片，约等价于奔腾4cpu能力的应用处理器，廉价的200w像素摄像头，200元左右的单线激光雷达。虽然成本低，普通消费者可购买，但是其实际导航定位算法，功能均不相同。简单的说，其购买群体是好奇心为主的年轻人，扫地扫错了也不会造成严重后果。
[0006]
综上所述，地下车库的自动驾驶场景，是介于接驳车和低速物流车之间的垂直场景，其同时具有部分开放道路也具有封闭场景的特点，为了能够更好的在地下车库中自动驾驶，因此，针对于地下车库的自动驾驶场景需要设计一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，以能够更好的满足现有需求。


技术实现要素：

[0007]
针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，能够更好的在地下车库中实现车辆的自动驾驶。
[0008]
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，包括以下步骤：
[0009]
s1、获取地下车库的slam图；
[0010]
s2、在目标地下车库内布置多个定位标签；
[0011]
s3、根据目标地下车库的slam图将其分割形成多个数字子图，且各所述数字子图中均设有至少一个所述定位标签；
[0012]
s4、根据车载检测装置与所述定位标签之间的通信连接以定位车辆在所述数字子
图中的位置，并根据所述数字子图中的车辆位置定位其在地下车库中所处的方位。
[0013]
优选地，所述定位标签采用无源电子标签。
[0014]
进一步优选地，在s3中，所述slam图的建立包括：根据目标地下车库内柱体和/或墙体的布置，在slam图中相应位置进行标注，以能够精准呈现出目标地下车库内的实际布局。
[0015]
进一步优选地，在s3中，所述slam图中采用点云匹配，所述点云匹配包括：
[0016]
s31、获取所述车载检测装置从不同角度扫描所述目标地下车库所测得的多个点集；
[0017]
s32、在二维坐标系中，将所获取的多个点集矩阵变化以重叠，以形成所述目标地下车库的物理边界。
[0018]
优选地，所述车载检测装置包括扫描装置和车辆雷达，所述车载检测装置包括扫描装置和激光雷达，所述扫描装置与所述激光雷达均设置在车顶，且所述激光雷达倾斜设置在所述车顶，以使所述扫描装置与所述激光雷达的工作面高于车顶。
[0019]
进一步优选地，所述工作面为超出设定高度的所述激光雷达和/或所述扫描装置工作时所形成的工作面。
[0020]
优选地，车辆驶入地下车库内，每次仅有1～2个所述数字子图内的所述定位标签能够同时被所述车载检测装置所读取。
[0021]
进一步优选地，根据所述目标地下车库中实际存在的道路标识信息在所形成的slam图中进行标识，以能够符合目标地下车库道路的通行需求。
[0022]
通过上述优选技术方案，本发明的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法通过在地下车库的顶部布置多个定位标签，采用定位标签与车辆检测装置之间的通信连接来实现对于车辆在地下车库中的位置的定位，还能够使车辆在地下车库行驶过程中，同时对地下车库中的物理边界进行精准识别，以保证车辆在地下车库中自动驾驶的稳定，并且整套系统所需的算力较低，所需的成本较低。
[0023]
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0024]
图1为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法的工作流程示意图；
[0025]
图2为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法的区域定位器的工作流程示意图；
[0026]
图3为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法的人员标识卡的工作流程示意图；
[0027]
图4为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法的人员表示卡的工作模式切换的流程示意图；
[0028]
图5为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法的工作面定位基站的工作流程示意图；
[0029]
图6为本发明具体实施方式的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法所设定的道路标识的示意图。
具体实施方式
[0030]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限员本发明。
[0031]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
参见图1，本发明的一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法包括以下步骤：s1、获取地下车库的slam图；s2、在目标地下车库内布置多个定位标签；s3、根据目标地下车库的slam图将其分割形成多个数字子图，且各所述数字子图中均设有至少一个所述定位标签；s4、根据车载检测装置与所述定位标签之间的通信连接以定位车辆在所述数字子图中的位置，并根据所述数字子图中的车辆位置定位其在地下车库中所处的方位。
[0033]
具体地，其中所采用的定位标签为无源电子标签，通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，该定位标签能够用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统，在识别系统中，能够通过电磁波实现电子标签的读写与通信。
[0034]
更具体地，为了使所建立的slam图能够与目标地下车库的结构更加契合，因此根据目标地下车库内的柱体和/或墙体的布置，在slam图中的相应位置进行标注，从而能够在slam图中精准呈现出目标地下车库内的实际布局，进而能够使得车辆在目标地下车库中稳定的自动驾驶。
[0035]
由于所采用的车辆检测装置为扫描装置和激光雷达，因此，为了能够基于低精度传感器进行辅助定位，在slam图中采用点云匹配，点云匹配来进行图像配准目的在于比较或融合，在此，针对目标地下车库在不同条件下获取的图像，因为激光扫描光束受物体遮挡的原因，不可能通过一次扫描完成对整个目标地下车库的三维点云的获取，因此需要从不同的位置和角度对物体进行扫描，三维匹配的目的就是把相邻扫描的点云数据拼接在一起，然后通过icp(iterative closest point迭代最近点)算法是一种点集对点集配准方法。在目标地下车库的工况下，所采用的点云匹配包括：s31、获取所述车载检测装置从不同角度扫描所述目标地下车库所测得的多个点集；s32、在二维坐标系中，将所获取的多个点集矩阵变化以重叠，以形成所述目标地下车库的物理边界。
[0036]
为了便于理解该点云匹配，在下述阐述中对此举例描述。如图4所示，pr(红色点云)和rb(蓝色点云)是两个点集，通过把pb平移旋转，从而使得pb和pr尽量重叠。另外，鉴于本方案的使用场景(地下车库)的特性，征具有封闭性，而封闭的墙体，柱子具有极强的几何特性，圆弧，直线，直角等，结合激光雷达的倾斜角，因此我们去除离散的噪点，而基于几何特征做快速匹配。
[0037]
如图5所示，在该目标地下车库的工况下，白线(a)和红线(b)是两个不同时刻的单线激光雷达的扫描线结果，车辆走过的距离和方向可以用一个向量来表示，见图5中的箭头，而此过程可以描述为二维平面内的平移和旋转，得到平移旋转矩阵：
[0038][0039]
由于上述的旋转矩阵为常用的矩阵变换公式，因此在此不再对其做详细解释。基于此目标地下车库的工况下，即在二维的工作面内，求解过程不需要复杂的基于最小二乘法或者其他需要大量计算的方式去求解，可直接快速的把较为连续的几何特征信息拟合出多条直线和圆弧，在匹配中只需要很小的搜索空间即可求解出旋转矩阵。
[0040]
另外，由于地下车库具有单调重复性，因此，前面的求解过程需要保证局部不单调，具有唯一性特征。那么通过定位标签就提供了各数字子图的大致位置，通过车载检测装置与各数字子图中的定位标签之间的通信连接以定位车辆在数字子图中的位置，并根据数字子图中的车辆位置定位其在地下车库中所处的方位。
[0041]
需要说明的是，如图2所示，目标地下车库的天花板上分布有电子标签，通过电子标签能够把整个slam地图分割为数字子图，当车辆行驶到一定区域，此区域的定位标签被车辆上设置的扫描装置所读取，然后根据上述的算法首先就大致确定车辆所在的位置，也就是搜索定位的空间，并且由于定位标签具有很高的灵活性，并且可以从部署和发射功率上调整，从而使得当车辆进入地下车库内后，每个数字子图中的定位标签的射频信号范围在5-8m的范围内，以使得每次仅有1-2个数字子图的定位标签能被读取，定位标签与传感器以及激光雷达之间的布置如图3所示，其中的激光雷达与传感器均位于定位标签的射频范围内。需要说明的是，在本技术中所采用的定位标签为rfid，扫描装置为读卡器，但实际应用中并不限于采用rfid，也可采用其他设备，例如采用二维码扫描以及相应的扫描装置来实现与车辆之间的交互。
[0042]
另外，扫描装置和激光雷达安装在车顶，并且激光雷达倾斜设置在车顶，以使得扫描装置与激光雷达的工作面高于车顶，在取工作面时，工作面为超出设定高度的激光雷达和/或扫描装置工作时所形成的工作面。
[0043]
同时，如图6所示，由于地下车库设有道路交通标识，因此，在得到的slam图上还需根据所述目标地下车库中实际存在的道路标识信息标出交通标识信息，作为路径规划的规则输入，当然，除了物理存在的道路标识信息，图中还可以根据需要人为设计虚拟的道路网络，避免在目标地下车库中投入共享充电小车后在其运行时占用主干道路。
[0044]
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0045]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。。
[0046]
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种实施方式”等的
描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0047]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取地下车库的slam图；s2、在目标地下车库内布置多个定位标签；s3、根据目标地下车库的slam图将其分割形成多个数字子图，且各所述数字子图中均设有至少一个所述定位标签；s4、根据车载检测装置与所述定位标签之间的通信连接以定位车辆在所述数字子图中的位置，并根据所述数字子图中的车辆位置定位其在地下车库中所处的方位。2.根据权利要求1所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，所述定位标签采用无源电子标签。3.根据权利要求1所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，在s3中，所述slam图的建立包括：根据目标地下车库内柱体和/或墙体的布置，在slam图中相应位置进行标注，以能够精准呈现出目标地下车库内的实际布局。4.根据权利要求3所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，在s3中，所述slam图中采用点云匹配，所述点云匹配包括：s31、获取所述车载检测装置从不同角度扫描所述目标地下车库所测得的多个点集；s32、在二维坐标系中，将所获取的多个点集矩阵变化以重叠，以形成所述目标地下车库的物理边界。5.根据权利要求1所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，所述车载检测装置包括扫描装置和激光雷达，所述扫描装置与所述激光雷达均设置在车顶，且所述激光雷达倾斜设置在所述车顶，以使所述扫描装置与所述激光雷达的工作面高于车顶。6.根据权利要求5所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，所述工作面为超出设定高度的所述激光雷达和/或所述扫描装置工作时所形成的工作面。7.根据权利要求1所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，车辆驶入地下车库内，每次仅有1～2个所述数字子图内的所述定位标签能够同时被所述车载检测装置所读取。8.根据权利要求1所述的基于slam并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，其特征在于，根据所述目标地下车库中实际存在的道路标识信息在所形成的slam图中进行标识，以能够符合目标地下车库道路的通行需求。

技术总结
本发明涉及自动驾驶领域，公开了一种基于SLAM并结合定位标签的地下车库无人驾驶系统建立方法，包括以下步骤：S1、获取地下车库的SLAM图；S2、在目标地下车库内布置多个定位标签；S3、根据目标地下车库的SLAM图将其分割形成多个数字子图，且各数字子图中均设有至少一个定位标签；S4、根据车载检测装置与定位标签之间的通信连接以定位车辆在数字子图中的位置，并根据数字子图中的车辆位置定位其在地下车库中所处的方位。本发明采用定位标签与车辆检测装置之间的通信连接来实现车辆在地下车库中位置的定位，还能够使车辆在地下车库行驶过程中，同时对地下车库中的物理边界进行精准识别，保证车辆在地下车库中稳定的自动驾驶，并且整套系统所需的算力较低，成本较低。成本较低。成本较低。


技术研发人员：曹毕野
受保护的技术使用者：上海慧场新能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/14