基于擴(kuò)展卡爾曼濾波車(chē)輛模型的實(shí)時(shí)自運(yùn)動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)

提出了一種利用激光雷達(dá)和基于擴(kuò)展卡爾曼濾波車(chē)輛模型的實(shí)時(shí)自運(yùn)動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)。介紹了自定位和自運(yùn)動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)的技術(shù)部件和基本結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)借助于分別安裝在車(chē)輛前、后部的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)激光雷達(dá)傳感器測(cè)量地標(biāo)距離和方位。每個(gè)傳感器的掃描角度范圍為110°、測(cè)量距離為100m、最低更新頻率為12.5Hz、最高延遲時(shí)間為100ms。由于該更新頻率和延遲不能滿(mǎn)足車(chē)輛實(shí)時(shí)性要求，而車(chē)輛自身傳感器其更新頻率較高（約為100～143Hz）、延遲時(shí)間較低（約為0.7～5ms），因此需要利用激光雷達(dá)傳感器提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的車(chē)輛定位，利用車(chē)輛傳感器提供車(chē)輛的實(shí)時(shí)信息。系統(tǒng)工作時(shí)，首先通過(guò)激光雷達(dá)傳感器提供檢測(cè)到物體的距離和方位信息，并在其傳感器坐標(biāo)系中標(biāo)出；然后確定地標(biāo)的位置信息并存儲(chǔ)在數(shù)字地圖中，其與傳感器坐標(biāo)系中的相對(duì)位置結(jié)合得到被檢測(cè)物體的絕對(duì)位置。其中，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)傳感器探測(cè)到的數(shù)據(jù)與車(chē)輛傳感器獲得的車(chē)輛轉(zhuǎn)向角、橫擺角、行駛速度和縱向加速度等信息融合。為保證車(chē)輛加速和制動(dòng)狀態(tài)下地標(biāo)檢測(cè)的可靠性，采用多層技術(shù)對(duì)俯仰角進(jìn)行補(bǔ)償。詳細(xì)介紹了擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)和自動(dòng)地標(biāo)檢測(cè)算法。對(duì)給出系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)分析的結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有較高的魯棒性，且能在車(chē)輛行駛速度達(dá)到60km/h、橫向加速度大于0.6g時(shí)，保證自運(yùn)動(dòng)橫向距離估計(jì)誤差小于20cm。

Klaus Zindler et al.2014 IEEE17thInternational ConferenceonIntelligent TransportationSystems, Qingdao-October8-11, 2014.

編譯：王亮