陳鵬宇 張振 路晨雨 陳姜會 張之涵 黃菲雨

摘 要 推進多傳感器技術對實現(xiàn)更高效、準確、及時的信息傳輸有著重大的作用和幫助。文章對于多傳感器融合在圖像的處理方面的應用進行了研究，將激光雷達、雙目相機、GPS、慣性導航系統(tǒng)融合，實現(xiàn)圖像的實時處理，達到避障的目的，在實驗中采用無人車為主要實器材，對避障過程進行了模擬。

關鍵詞 多傳感器融合 激光雷達 雙目相機 GPS 慣性導航 圖像處理

一、引言

最初僅用于軍事科學，現(xiàn)已廣泛適用于民用工程的多傳感器融合是多種學科的交叉應用。

在醫(yī)療領域，可以提高對人體結構的研究工作水平，也能為確診疾病提供有效依據(jù)；環(huán)境監(jiān)測方面，可以了解區(qū)域地形地貌、礦產(chǎn)資源、氣候變化等信息，從而為資源管理、大氣污染監(jiān)測等工作提供寶貴資料；無人駕駛領域，保障了無人駕駛的安全性和有效性；機器人領域，使得信息更加有效、完善和準確，降低收集信息的成本，保證信息的完善[1]，并且針對于解決機器人避障問題，精度及速度也可以被控制得更為準確[2]。

二、研究目的及主要內(nèi)容

研究目的是融合激光雷達、雙目相機、GPS、慣導系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像實時處理，達到避障目的。激光雷達對障礙物進行測量，起到探測、識別和跟蹤障礙物的目的。雙目相機改善激光雷達的垂直分辨率，并修正激光雷達對于障礙物的參數(shù)。GPS和慣導系統(tǒng)可以互相修正，以便對避障做出合理及時的預測。

項目所采用的技術路線是激光雷達探測，GPS加慣導系統(tǒng)輔助，雙目相機修正，最終達到準確避障的目的。

三、算法介紹

（一）激光雷達

16線激光雷達對障礙物進行識別并判斷動靜時，采用在ISODATA算法的基礎上進行聚類分析的方法。

在實際中，有距離和角度兩個約束。在歸類時另建類長度約束，其定義是類中樣本角度極值，來限制角度；并且將樣本點限制為是均布的，控制樣本數(shù)量。

算法如下：

begin initialize 類長度約束L，初始類聚中心μ1，μ2…，μn，初始類的數(shù)目N，迭代最大次數(shù)M，類的最少樣本數(shù)Nmin，

do 迭代次數(shù) m=0，（m=m+1）

四、實驗思路和過程

該研究采用實驗模擬的方式，場地在長安大學渭水校區(qū)汽車實驗場，實驗場有著1.1km直線形試車道、2.4km的環(huán)形汽車高速跑道等多種路面和試驗廣場以及無人車，滿足研究的需求。

連接雷達系統(tǒng)，查看雷達發(fā)送數(shù)據(jù)包情況，雷達發(fā)送到目的端數(shù)據(jù)包1206個字節(jié)，數(shù)據(jù)發(fā)送正常。

經(jīng)過實驗模擬后，傳感器融合處理的圖像情況良好，并且有著較高的靈敏性，對實物有著較高的還原，在各種彎道上行駛情況良好。

參考文獻：

[1]楊春娣.多傳感器信息融合及其運用[J].科技風，2019（08）：86.

[2]彭夢.基于多傳感器融合的移動機器人障礙物檢測研究[D].中南大學，2007.

[3]吳維一，劉大學，戴斌.一種處理激光雷達數(shù)據(jù)的聚類分析方法[J].計算機仿真，2007（08）：236- 240.

[4]許剛，陸愷，田蔚風.慣導與GPS組合系統(tǒng)中實時自適應卡爾曼濾波技術的研究[J].中國慣性技術學報，1996（03）：3- 7.

[5]張國良，姚二亮，林志林，徐慧.融合直接法與特征法的快速雙目SLAM算法[J].機器人，2017，39（06）：879- 888.