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多路徑激光雷達(dá)三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究

發(fā)布時間：2020-03-23 08:27

【摘要】：激光探測作為一種高精度的測量技術(shù),在各個領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用。隨著激光雷達(dá)技術(shù)的成熟,激光雷達(dá)的測量精準(zhǔn)度、測量速度和空間分辨率不斷提高,激光雷達(dá)已被投入到越來越多的領(lǐng)域。由于激光雷達(dá)適用場景范圍廣,同時具有數(shù)據(jù)獲取速度快、精度高、數(shù)據(jù)相對完整的特點,在無人駕駛領(lǐng)域,激光雷達(dá)被用來探測無人車周圍環(huán)境,對道路和路面障礙物進(jìn)行檢測和規(guī)避,并結(jié)合其他傳感系統(tǒng)實現(xiàn)自動駕駛。在大氣科學(xué)領(lǐng)域,由于測風(fēng)激光雷達(dá)具有晴空條件下測量精度高、回波信號響應(yīng)速度快和時空分辨率高等優(yōu)點,激光雷達(dá)被廣泛用于大氣風(fēng)場信息的探測。針對激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的方法,本文的工作主要分為無人駕駛中激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理和測風(fēng)激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理兩個方面。具體內(nèi)容如下:首先對激光雷達(dá)基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹與分析,既分析了車載激光雷達(dá)的理論基礎(chǔ)又分析了測風(fēng)激光雷達(dá)理論基礎(chǔ),兩者的探測體制基本相同,都分為直接探測和外差探測兩種方式,在回波信號統(tǒng)計特性方面也有相似之處。不同之處在于大氣傳輸特性和探測目標(biāo)的光學(xué)特性。這是由兩者的探測目標(biāo)不同決定的。然后,分析了無人駕駛汽車中激光雷達(dá)的掃描方式,針對目前激光雷達(dá)勻速轉(zhuǎn)動掃描的方式提出了一種全向可變旋轉(zhuǎn)步進(jìn)角的掃描方法,對于空目標(biāo)區(qū)域可以快速掃描,該掃描方式提高了激光雷達(dá)的掃描效率,同時降低了點云數(shù)據(jù)的冗余。介紹了不同傳感器數(shù)據(jù)融合與卡爾曼濾波算法在車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用,根據(jù)非線性系統(tǒng)的特點,著重分析了使用擴展卡爾曼濾波算法和無跡卡爾曼濾波算法處理車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。同時利用恒定轉(zhuǎn)率和速度模型模型,結(jié)合公開的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了仿真,仿真得到的結(jié)果滿足無人駕駛中的要求。然后再分析了強度探測型測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理方法。強度探測性測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)更簡單,雖然探測精度和探測距離不如多普勒型測風(fēng)激光雷達(dá),但是在低風(fēng)速近距離應(yīng)用場景下強度探測型測風(fēng)激光雷達(dá)有著成本低的特點,在模擬30m/s的場景下,利用二維相關(guān)算法處理探測數(shù)據(jù),求得到的數(shù)據(jù)誤差不到1m/s,探測數(shù)據(jù)可靠。
【圖文】：

激光雷達(dá),點云數(shù)據(jù)

以下幾種：（1）以 SICK 激光雷光，激光在可旋轉(zhuǎn)反射鏡的作為代表的多線局部激光雷達(dá)光雷達(dá)在可掃描范圍內(nèi)能夠得限，不能實現(xiàn)全景掃描，需要的激光雷達(dá)為代表的多線全接收機位置相對固定，在機械據(jù)更加豐富，點云數(shù)據(jù)可以完駕駛領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀究熱潮源于美國國防部先進(jìn)研hallendge”挑戰(zhàn)賽，要求無人駕圖 1-2 激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)

碩士學(xué)位論文,電子科技大學(xué),斯坦福大學(xué)