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一种基于激光雷达的车辆长度测量方法.pdf

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一种 基于 激光雷达 车辆 长度 测量方法
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摘要
申请专利号:

CN201910100441

申请日:

20190131

公开号:

CN109557549A

公开日:

20190402

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: G01S17/50 主分类号: G01S17/50
申请人: 浙江工业大学
发明人: 王孖豪;高飞;刘浩然;陈丽格;汪鹏飞;卢书芳;张元鸣;程振波;肖刚
地址: 310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区
优先权:
专利代理机构: 33213 代理人: 吴秉中
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910100441

授权公告号:

法律状态公告日:

20190426

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

本发明提出一种基于激光雷达的车辆长度测量方法。此方法计算车辆外廓长度无需在检车辆保持?#20154;?#34892;驶,对于行驶速度也无刻意要求。环境适应性以及可靠性高。能够大大减小车辆长度的测量误差,减少复检次数,从而减少车辆检测所需时间,减轻检测人员工作负担,提高检测效?#30465;?/p>

权利要求书

1.一种基于激光雷达的车辆长度测量方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:获取左、右雷达点云数据帧,记t时刻左、右雷达点云数据分别为LPt={(xi,yi)|i=0,1,...,d-1}、RPt={(xi,yi)|i=0,1,...,m-1},其中,(xi,yi)表?#38236;?#20113;数据中的坐标点,d表示t时刻左雷达数据帧中包含的坐标点数目,m表示t时刻右雷达数据帧中包含的坐标点数目; 步骤2:从初始帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶入时刻,记为tIN; 步骤3:从tIN帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶出时刻,记为tOUT; 步骤4:根据tOUT-1帧的点云数据计算车辆长度,具体为:将tOUT-1帧对应的点云数据记为FPO={(xi,yi)|i=0,1,2...,k-1},k为tOUT-1帧对应的坐标点数目;剔除FPO中满足yi<hf1\u0026amp;\u0026amp;yi>hf2的坐标点,其中,hf1表示tOUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值上限,hf1表示tOUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值下限;然后根据公式(1)计算车辆长度LCar: LCar=L-s (1) 其中,L表示前激光雷达传感器与左、右激光雷达传感器扫描平面的水平距离,s为FPO中所有点的横坐标最小值。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆长度测量方法,其特征在于,所述步骤2、3中的一种判断车辆初始/结束帧方法的具体过程如下: 步骤2.1:剔除LPt与RPt中满足yi<h0的点,其中,h0表?#38236;?#20113;数据帧中坐标点Y轴方向上的阈?#25285;?#32479;一坐标系后合并LPt与RPt记为Pt,即Pt=LPt∪RPt; 步骤2.2:根据公式(2)计算得到检测区域中物体在左、右激光雷达扫描平面上的宽度wt, wt=xmax-xmin (2) 当满足wt>w0,则t为车辆驶入或驶出检测区域时刻,其中,w0表示物体最小宽度阈值。

说明书


一种基于激光雷达的车辆长度测量方法
本发明涉及车辆外廓自动检测领域,具体是一种基于激光雷达的车辆长度测量方
法。


背景技术


目前大多数的检测站采用的是基于光幕的自动化测量车辆外廓的系统,而光幕法
有其固有的缺陷,?#28909;?#20854;严格的车辆行驶速度要求,只有当车辆以3-5(km/h)?#20154;?#30452;行?#20445;?br>该方法才能达到国标的测量精准度。


当前涉及车辆长度测量方法有:发明专利(申请号:201610595422.7,名称:车辆外
廓尺寸光幕测量装置及方法),通过长度测量光幕接收器测量车辆的长度;发明专利(申请
号:201610248454.X,名称:一种光幕式汽车外廓尺寸检测装置),根据采集到的车辆行进的
速度、不同时刻的轴距、不同时刻的车辆高度和不同时刻的车辆宽度,计算获得车辆的长
度;发明专利(申请号:201310306743.7,名称:一种运动车辆的外廓尺寸快速自动检测装
置)使用检测场地两侧的激光光幕对来粗略估计车辆的长度;周小波等(一种新型的车辆外
廓尺寸检测系统的设计[J].仪表技术与传感器,2014(4):102-105)利用激光对射光幕测量
车辆的长度;彭玉华等(基于CAN总线的红外光幕式车辆外廓尺寸自动测量仪研发[J].汽车
技术,2018(3):60-62)利用基于CAN总线的红外光幕对车辆长度快速、精确的自动测量;张
文会等(公路运输车辆装载?#36127;?#23610;寸超限辨识[J].东北林业大学学报,2009,37(4):108-
111)应用光幕和光电开关测量车辆长度;李东兴(车辆外廓尺寸检测系统设计[D].石家庄
铁道大学,2014)利用投影测量原理,通过光幕传感器构造立体平行光源,通过检测车辆对
平行光束的遮挡来测量车辆的长度等外廓尺寸。这些方法主要存在如下问题:


1)现实测量中,往往会因为车辆在使用过程中存在老化磨损,检验员不熟悉在检
车辆驾驶操作等各种客观及人为原因,无法达到上述行驶要求。导致车辆外廓长度参数需
要复检甚至人工检测。既?#26723;?#20102;检测效率,又浪费了车主以及检测人员的时间。


2)进行车辆外廓的检测的场地往往是处于露天或者半封闭的环境中,光幕受天气
等原因的影响,设备?#25910;下式?#39640;,且损坏率也较高。


发明内容


针对现有车辆外廓长度测量方法的不足,本发明提出一种基于激光雷达的车辆长
度测量方法。


本发明包括如下步骤:


一种基于激光雷达的车辆长度测量方法,其特征在于,包括如下步骤:


步骤1:获取左、右雷达点云数据帧,记t时刻左、右雷达点云数据分别为LP
t={(x
i,
y
i)|i=0,1,...,d-1}、RP
t={(x
i,y
i)|i=0,1,...,m-1},其中,(x
i,y
i)表?#38236;?#20113;数据中的
坐标点,d表示t时刻左雷达数据帧中包含的坐标点数目,m表示t时刻右雷达数据帧中包含
的坐标点数目;


步骤2:从初始帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数
据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶入时刻,记为t
IN;


步骤3:从t
IN帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数
据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶出时刻,记为t
OUT;


步骤4:根据t
OUT-1帧的点云数据计算车辆长度,具体为:将t
OUT-1帧对应的点云数
据记为FP
O={(x
i,y
i)|i=0,1,2...,k-1},k为t
OUT-1帧对应的坐标点数目;剔除FP
O中满足y
i
<h
f1\u0026amp;\u0026amp;y
i>h
f2的坐标点,其中,h
f1表示t
OUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值上限,h
f1表示
t
OUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值下限;然后根据公式(1)计算车辆长度L
Car:


L
Car=L-s (1)


其中,L表示前激光雷达传感器与左、右激光雷达传感器扫描平面的水平距离,s为
FP
O中所有点的横坐标最小?#25285;?br>

所述的一种基于激光雷达的车辆长度测量方法,其特征在于:步骤2、3中的一种判
断车辆初始/结束帧方法的具体过程如下:


步骤2.1:剔除LP
t与RP
t中满足y
i<h
0的点,其中,h
0表?#38236;?#20113;数据帧中坐标点Y轴方
向上的阈?#25285;?#32479;一坐标系后合并LP
t与RP
t记为P
t,即P
t=LP
t∪RP
t;


步骤2.2:根据公式(2)计算得到检测区域中物体在左、右激光雷达扫描平面上的
宽度w
t,


w
t=x
max-x
min (2)


当满足w
t>w
0,则t为车辆驶入或驶出检测区域时刻,其中,w
0表示物体最小宽度阈
值。


本发明的优点在于:1)与光幕法相比,本方法计算车辆外廓长度无需在检车辆保
持?#20154;?#34892;驶,对于行驶速度也无刻意要求。且激光雷达的测量精度高于光幕的测量精度;2)
环境适应性以及可靠性更是远高于光幕;3)能够大大减小车辆长度的测量误差,减少复检
次数,从而减少车辆检测所需时间,减轻检测人员工作负担,提高检测效?#30465;?#20855;有很好的实
用价值及推广前景。


附图说明


图1为激光雷达设备安装位置的示意图;


图2为车辆进入车长测量区域时刻t
0?#20445;?#22312;检车辆行驶位置的示意图;


图3为车长测量结束时刻t
1?#20445;?#22312;检车辆行驶位置的示意图;


图4为从激光雷达获得的一帧点云数据中部分点的坐标?#25285;?br>

图中:1-左激光雷达传感器,2-右激光雷达传感器,3-前激光雷达传感器,4-检测
车道长度L,5-前激光雷达传感器安装高度h,9-检测车道长度L,10-被检车辆长度L
Car,14-
检测车道长度L,15-前激光雷达传感器与被检车辆前边缘的水平距离S,16-被检车辆长度
L
Car。


具体实施方式


下面结合具体?#36947;?#26469;阐述本发明一种基于激光雷达的车辆长度测量方法的实施
方式。


一种基于激光雷达的车辆长度测量方法,具体包括如下步骤:


步骤1:获取每一时刻对应的左、右雷达点云数据帧,记t时刻左、右雷达点云数据
分别为LP
t={(x
i,y
i)|i=0,1,...,d-1}、RP
t={(x
i,y
i)|i=0,1,…,m-1},其中,(x
i,y
i)表
?#38236;?#20113;数据中的坐标点,d表示t时刻左雷达数据帧中包含的坐标点数目,m表示t时刻右雷
达数据帧中包含的坐标点数目;


步骤2:从初始帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数
据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶入时刻,记为t
IN;


步骤3:从t
IN帧开始,根据判断车辆初始/结束帧方法逐帧分析左、右雷达点云数
据,?#19994;?#26368;先满足要求的目标帧,确定该帧为车辆驶出时刻,记为t
OUT;


步骤4:根据t
OUT-1帧的点云数据计算车辆长度;具体步骤为:将t
OUT-1帧对应的点
云数据记为FP
O={(x
i,y
i)|i=0,1,2…,k-1},k为t
OUT-1帧对应的坐标点数目;剔除FP
O中满
足y
i<h
f1\u0026amp;\u0026amp;y
i>h
f2的坐标点,其中,h
f1表示t
OUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值上限,h
f1表
示t
OUT-1帧中坐标点Y轴方向上的阈值下限;然后根据公式(1)计算车辆长度L
Car:


L
Car=L-s (1)


其中,L表示前激光雷达传感器与左、右激光雷达传感器扫描平面的水平距离,s为
FP
O中所有点的横坐标最小?#25285;?#22312;本?#36947;?#20013;,h
f1=200mm,h
f2=4000mm,L=23670mm,s=
15661mm。


其中步骤2、3中的一种判断车辆初始/结束帧方法的具体过程如下:


步骤2.1:剔除LP
t与RP
t中满足y
i<h
0的点,其中,h
0表?#38236;?#20113;数据帧中坐标点Y轴方
向上的阈?#25285;?#32479;一坐标系后合并LP
t与RP
t记为P
t,即P
t=LP
t∪RP
t;在本?#36947;?#20013;,h
0=200mm;


步骤2.2:根据公式(2)计算得到检测区域中物体在左、右激光雷达扫描平面上的
宽度w
t,当满足w
t>w
0,则t为车辆驶入或驶出检测区域时刻,其中,w
0表示物体最小宽度阈
?#25285;?#22312;本?#36947;?#20013;,w
0=1000mm


w
t=x
max-x
min (2)


本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实?#20013;?#24335;的列举,本发明的保护
范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围?#24067;?#20110;本领域技
术人?#22791;?#25454;本发明构思所能够想到的等同技术手段。


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