無人駕駛激光點云ICP匹配算法及其FPGA加速
發(fā)布時間:2020-12-12 19:25
高精度車輛定位是無人駕駛核心技術(shù)之一,高精度車輛定位為無人車提供高精度的位置和姿態(tài)信息,而高精度的位姿信息是作為無人駕駛決策控制必不可少的參考信息。實時、連續(xù)、高精度、魯棒性好,適應復雜多變場景的高精度定位是保證無人車輛安全行駛的前提。無人駕駛中定位技術(shù)發(fā)展至今,由單一傳感器的定位發(fā)展成為多個傳感器組合定位。采用多傳感器組合定位,利用不同傳感器的優(yōu)勢互補來滿足無人車在多變環(huán)境下實現(xiàn)實時、連續(xù)、高精度、魯棒性好的定位需求。基于激光雷達(LiDAR,Light Laser Detection and Ranging)的多傳感器組合定位方案是目前的主流定位方案之一,但在 CPU(Central Processing Unit)或 GPU(Graphics Processing Unit)計算平臺上運行計算,功耗高、能效比低,不利于車規(guī)級應用。針對上述問題展開研究,本文分析出激光點云匹配算法的精度和效率是影響基于LiDAR多傳感器組合定位的關(guān)鍵因素。在粗-細結(jié)合兩步法匹配中,迭代最近點(ICP.Iterative Closest Point)算法是整個點云匹配算法的瓶頸,其算法耗時長,是制約整...
【文章來源】:華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.3可以看到,一個k-d?tree即是將一個二維平面??逐步劃分的過程
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【參考文獻】:
期刊論文
[1]一鍵呼叫免費試乘 無人駕駛出租車真的來了![J]. 人民交通. 2020(05)
[2]千尋位置在鐵路勘測中的應用研究[J]. 楊李龍,徐永明. 鐵道勘察. 2020(03)
[3]一種基于改進自適應卡爾曼濾波的GNSS/INS組合導航算法[J]. 吳曉倩,盧秀山,王勝利,王鳴鶴,柴大帥. 科學技術(shù)與工程. 2020(03)
[4]一種適用于高動態(tài)強干擾環(huán)境的視覺輔助微機械捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)超緊組合導航系統(tǒng)[J]. 李群生,趙剡,王進達. 兵工學報. 2019(11)
[5]地平線量產(chǎn)中國首款車規(guī)級AI芯片[J]. 徐泉. 計算機與網(wǎng)絡. 2019(18)
[6]無人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 姜允侃. 微型電腦應用. 2019(05)
[7]激光掃描匹配方法研究綜述[J]. 宗文鵬,李廣云,李明磊,王力,李帥鑫. 中國光學. 2018(06)
[8]數(shù)字信號截位影響分析[J]. 焦慶君,解劍. 計算機與網(wǎng)絡. 2017(12)
[9]流水線技術(shù)在FPGA設(shè)計中的運用[J]. 張立學,尹東輝. 計算機時代. 2016(02)
[10]激光點云實現(xiàn)探地雷達圖像地形校正的研究[J]. 任麗麗,李家存,張迪,鐘若飛,曾凡洋. 激光與紅外. 2014(08)
博士論文
[1]城市環(huán)境下無人車自主定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 康俊民.長安大學 2016
[2]數(shù)字信號處理系統(tǒng)的定點化技術(shù)研究[D]. 張林生.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]GNSS完好性增強理論與方法研究[D]. 牛飛.解放軍信息工程大學 2008
碩士論文
[1]基于激光里程計的無人駕駛汽車位姿估計研究[D]. 吳學易.長安大學 2018
[2]高精度地圖的構(gòu)建及在定位和標注中的應用研究[D]. 周旺.國防科學技術(shù)大學 2016
[3]基于實測數(shù)據(jù)的機載SAR成像算法研究[D]. 張璘.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號:2913144
【文章來源】:華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.3可以看到,一個k-d?tree即是將一個二維平面??逐步劃分的過程
碩士學位論文??MASTER'S?THESIS??11??10?-?攀??o??7」? ̄ ̄??1????6?一??5?一????■????3?-?O??2?-?O??1?—??i_.?|?;?I?!?!?!?I?[ ̄"??X軸??123456789?10?11??圖2.3二維k-d?tree平面劃分??14??
初期細化分解各個運算模塊從而減少錯誤、優(yōu)化算法運算??步驟以便于在FPGA平臺上實現(xiàn)。matlab是一種解釋性的高級語言,憑借簡單、豐??富的功能模塊、龐大的用戶社區(qū)以及對并非軟件設(shè)計人員容易上手的優(yōu)勢得到了眾??多科研工作者的青睞。本次ICP算法matlab程序設(shè)計,依照自頂向下的程序設(shè)計思??想來逐步細化實現(xiàn)各個模塊,從而完成了整個ICP算法的matlab建模,為后續(xù)的??FPGA硬件設(shè)計奠定基矗下面將從算法頂層設(shè)計到各個模塊的設(shè)計進行介紹。??3.1?ICP算法頂層設(shè)計??如圖3.1為整個ICP算法的matlab軟件主函數(shù)流程圖:??(開始)??1???I???—*?7?構(gòu)造求解矩陣〔??初始化?/??????^??*???對矩陣C進行奇異??值分解??[U.I,V]=SVD(C)??數(shù)小于最大迭代I??最小距離dist大于閾值|??|求解旋^矩陣R,??平移向量T??i?R=UVT??I?T=mem-Rmed??遍歷data中的點p找尋?▼??model與該點最近點q?由本次迭代得到R,T?????假?對data盡心旋轉(zhuǎn)平??移更新???*??Data=data-R+T??計篝平均最小臣離dist?I??????/輸出旋轉(zhuǎn)矩?/??/?陣R和平移?/???jr??/?向霣丁?/??計算當前場景點云重心??^??1??mem、模型點云重心?^??med?,?1?v?? ̄ ̄1 ̄ ̄?C?結(jié)束)??圖3.1?1CP算法matlab流程圖??15??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]一鍵呼叫免費試乘 無人駕駛出租車真的來了![J]. 人民交通. 2020(05)
[2]千尋位置在鐵路勘測中的應用研究[J]. 楊李龍,徐永明. 鐵道勘察. 2020(03)
[3]一種基于改進自適應卡爾曼濾波的GNSS/INS組合導航算法[J]. 吳曉倩,盧秀山,王勝利,王鳴鶴,柴大帥. 科學技術(shù)與工程. 2020(03)
[4]一種適用于高動態(tài)強干擾環(huán)境的視覺輔助微機械捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)超緊組合導航系統(tǒng)[J]. 李群生,趙剡,王進達. 兵工學報. 2019(11)
[5]地平線量產(chǎn)中國首款車規(guī)級AI芯片[J]. 徐泉. 計算機與網(wǎng)絡. 2019(18)
[6]無人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 姜允侃. 微型電腦應用. 2019(05)
[7]激光掃描匹配方法研究綜述[J]. 宗文鵬,李廣云,李明磊,王力,李帥鑫. 中國光學. 2018(06)
[8]數(shù)字信號截位影響分析[J]. 焦慶君,解劍. 計算機與網(wǎng)絡. 2017(12)
[9]流水線技術(shù)在FPGA設(shè)計中的運用[J]. 張立學,尹東輝. 計算機時代. 2016(02)
[10]激光點云實現(xiàn)探地雷達圖像地形校正的研究[J]. 任麗麗,李家存,張迪,鐘若飛,曾凡洋. 激光與紅外. 2014(08)
博士論文
[1]城市環(huán)境下無人車自主定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 康俊民.長安大學 2016
[2]數(shù)字信號處理系統(tǒng)的定點化技術(shù)研究[D]. 張林生.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[3]GNSS完好性增強理論與方法研究[D]. 牛飛.解放軍信息工程大學 2008
碩士論文
[1]基于激光里程計的無人駕駛汽車位姿估計研究[D]. 吳學易.長安大學 2018
[2]高精度地圖的構(gòu)建及在定位和標注中的應用研究[D]. 周旺.國防科學技術(shù)大學 2016
[3]基于實測數(shù)據(jù)的機載SAR成像算法研究[D]. 張璘.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號:2913144
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