本發(fā)明涉及用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系(sensorcenteredcoordinatesystem)的占用網(wǎng)格地圖(occupancygridmap)的系統(tǒng)和方法，且更具體地，涉及用于生成利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系中的占用網(wǎng)格地圖的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：激光技術(shù)被用于諸如醫(yī)學(xué)治療、機械加工、精密測量、工業(yè)控制、成像、照明等技術(shù)。具體地，因為激光的射線是被聚焦的，所以激光可只照射特定的目標(biāo)，并且能夠通過測量從目標(biāo)反射出的反射波的到達時間來計算到目標(biāo)的距離，并且可獲得包括距離信息的三維圖像信息。為利用激光獲得三維圖像，用于各個像素的距離信息可通過在要觀察的方向上執(zhí)行X軸和Y軸的二維掃描時發(fā)射用于各個像素的激光脈沖并且測量反射波的接收時間來計算。因此，激光掃描儀具有兩個關(guān)鍵功能，所述兩個關(guān)鍵功能包括在X軸和Y軸上通過二維機械方法掃描的功能和利用反射波測量距離的功能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明是考慮到上述問題而做出的，并且其提供了用于生成利用單個激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系中的圍繞傳感器的占用網(wǎng)格地圖的技術(shù)，并且提供了用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖以補償當(dāng)占用網(wǎng)格地圖移動時發(fā)生的位移損失并且確定通過占用網(wǎng)格地圖探測到的對象是靜態(tài)對象還是動態(tài)對象的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)單元，其包括通過激光掃描儀讀取的掃描數(shù)據(jù)、過去測量地圖和關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)；制圖單元，其用于將根據(jù)所述掃描數(shù)據(jù)所寫入的當(dāng)前測量地圖與通過利用所述過去測量地圖和所述關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)所寫入的預(yù)測地圖隨機地結(jié)合；以及靜態(tài)和動態(tài)對象探測單元，其用于通過利用所述制圖單元的制圖算法來確定在所述占用網(wǎng)格地圖中的對象是靜態(tài)對象還是動態(tài)對象。所述關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)包括從用戶車輛接收的速度或偏航信息。所述占用網(wǎng)格地圖是通過利用每小時測量一次的所述掃描數(shù)據(jù)來遞歸地更新的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的占用網(wǎng)格地圖的方法，所述方法包括以下步驟：通過利用提供給用戶車輛的激光掃描儀來測量掃描數(shù)據(jù)；通過利用過去測量地圖和關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)來寫入依照所述以傳感器為中心的坐標(biāo)系被預(yù)測的預(yù)測地圖；通過利用測量的掃描數(shù)據(jù)來寫入當(dāng)前測量地圖；以及通過將所寫入的所述當(dāng)前測量地圖與所寫入的所述預(yù)測地圖隨機地結(jié)合來寫入所述以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖。寫入所述預(yù)測地圖的步驟包括：通過利用所述關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)來計算用戶車輛的位移；以及通過將所述用戶車輛的位移與過去剩余位移相加來計算有效位移，并計算當(dāng)前剩余位移。所述關(guān)于傳感器移動的數(shù)據(jù)包括從所述用戶車輛接收的速度或偏航信息。在寫入所述以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的步驟之后，還包括確定在所述占用網(wǎng)格地圖中的對象是靜態(tài)對象還是動態(tài)對象。所述占用網(wǎng)格地圖通過利用所述每小時測量一次的掃描數(shù)據(jù)遞歸地更新。本技術(shù)是用于生成利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系中的圍繞傳感器的占用網(wǎng)格地圖的技術(shù)。另外，本技術(shù)補償當(dāng)占用網(wǎng)格地圖移動時發(fā)生的位移損失，從而減少離散誤差，并解決地圖的不一致性。另外，通過利用寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系中的占用網(wǎng)格地圖，能夠確定靜態(tài)對象或動態(tài)對象。附圖說明本發(fā)明的目標(biāo)、特征和優(yōu)點可結(jié)合附圖從下列詳細描述中更明顯的看出，其中：圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的系統(tǒng)的配置的圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的算法的圖；圖3是說明以用于利用激光掃描儀寫入按以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的算法寫入預(yù)測地圖的方法的圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的利用激光掃描儀的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的圖；以及圖5和圖6是包括根據(jù)本發(fā)明實施例的利用激光掃描儀的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖和在占有網(wǎng)格地圖中靜態(tài)對象或動態(tài)對象從周圍對象中被識別的視圖的圖。附圖標(biāo)記說明101：掃描數(shù)據(jù)t102：過去測量地圖t-1103：關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)t110：制圖算法120：當(dāng)前測量地圖t130：靜態(tài)/動態(tài)對象探測單元200：預(yù)測地圖210：占用網(wǎng)格地圖300：位移t310：過去剩余位移t-1320：有效位移t330：當(dāng)前剩余位移t具體實施方式本發(fā)明的示例性實施例參考附圖進行詳細地描述。在所有附圖中使用的相同附圖標(biāo)記指的是相同或類似部件。為避免模糊本發(fā)明的主題， 省略了包括在此的眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的詳細描述。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的配置的圖。參考圖1，利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的系統(tǒng)可包括第一數(shù)據(jù)單元100、制圖單元或制圖算法110、包括當(dāng)前測量地圖的第二數(shù)據(jù)單元120和靜態(tài)/動態(tài)對象探測單元130，所述第一數(shù)據(jù)單元100包括掃描數(shù)據(jù)101、過去測量地圖102、關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)103。首先，掃描數(shù)據(jù)101可為通過激光掃描儀讀取的數(shù)據(jù)。其次，過去測量地圖102可意指可在具有始終被設(shè)置為原點的傳感器的坐標(biāo)系中表達的過去被測量的地圖信息。關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)103可為包括傳感器的運動數(shù)據(jù)的信息。在此，利用激光掃描儀的以傳感器為中心的占用網(wǎng)格地圖可通過利用掃描數(shù)據(jù)101、過去測量地圖102、關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)103和當(dāng)前測量地圖120來寫入。在此，當(dāng)前測量地圖120可意指能夠在具有始終被設(shè)置為原點的傳感器的坐標(biāo)系中表達的當(dāng)前被測量的地圖信息。占有網(wǎng)格地圖可通過利用每小時測量一次的掃描數(shù)據(jù)遞歸地更新為最新信息。具體地，掃描數(shù)據(jù)、過去測量地圖和關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)可通過制圖算法被繪制為地圖，并且繪制的信息可與當(dāng)前測量地圖進行比較以寫入占有網(wǎng)格地圖。寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占有網(wǎng)格地圖的系統(tǒng)確定在占有網(wǎng)格地圖中的對象是靜態(tài)對象還是動態(tài)對象。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占有網(wǎng)格地圖的算法的圖。參考圖2，用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的占有網(wǎng)格地圖的算法可通過利用過去測量地圖102和關(guān)于傳感器運動的數(shù)據(jù)103來寫入依照當(dāng)前以傳感器為中心的坐標(biāo)系被預(yù)測的預(yù)測地圖200，并且可通過利用每小時測量一次的新掃描數(shù)據(jù)來寫入當(dāng)前測量地圖120。預(yù)測地圖200可隨機地與當(dāng)前測量地圖120結(jié)合以寫入在當(dāng)前時間的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占有網(wǎng)格地圖(Mapt)210。在此，在通過隨機地結(jié)合預(yù)測地圖200與當(dāng)前測量地圖120來寫入占有網(wǎng)格地圖210的過程中，第i個網(wǎng)格mt,i關(guān)于當(dāng)前占有網(wǎng)格地圖mt在以傳感器為中心的坐標(biāo)系中在時間(t)處的占有概率可如數(shù)學(xué)式1所示來表達。在此，u1:t表示傳感器從時間1至?xí)r間t的運動信息，z1:t表示從時間1至?xí)r間t的地圖測量信息?！緮?shù)學(xué)式1】p(mt,i|z1:t,u1:t)另外，在通過隨機地結(jié)合預(yù)測地圖200與當(dāng)前測量地圖120來寫入占有網(wǎng)格地圖210的過程中，第i個網(wǎng)格mt,i關(guān)于變化的預(yù)測地圖mt在以傳感器為中心的坐標(biāo)系中從時間(t-1)至?xí)r間(t)的占有概率可如數(shù)學(xué)式2所示來表達?！緮?shù)學(xué)式2】p(m‾t,i|z1:t-1,u1:t)]]>另外，當(dāng)前占有網(wǎng)格地圖在以傳感器為中心的坐標(biāo)系中在時間(t)處的占有概率可如數(shù)學(xué)式3所示來表達，并且可被更新?！緮?shù)學(xué)式3】在此，k是表示由以傳感器為中心的坐標(biāo)系的運動引起的不確定性的參數(shù)。進一步，隨著不確定性增加k被設(shè)定為接近1，并且隨著不確定性降低k被設(shè)定為接近0。另外，表示在占有網(wǎng)格地圖上未被占有的第i個網(wǎng)格。在以傳感器為中心的坐標(biāo)系中，在時間(t)時預(yù)測地圖mt的坐標(biāo)系移動多達在時間(t-1)時傳感器在預(yù)測地圖mt-1中的位移。預(yù)測地圖 的第i個網(wǎng)格具有通過移動關(guān)于在時間(t-1)時預(yù)測地圖的第i'個網(wǎng)格的信息而獲得的信息，并且對根據(jù)以傳感器為中心的坐標(biāo)系的運動利用k在高動態(tài)環(huán)境中識別環(huán)境信息是有用的。圖3是說明寫入預(yù)測地圖的方法和用于利用激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占有網(wǎng)格地圖的算法的圖。參考圖3，在寫入預(yù)測地圖的方法中，可計算在將當(dāng)前時間(t)時的地圖坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為以傳感器為中心的坐標(biāo)系的過程中的位移?？赏ㄟ^利用包括從用戶車輛接收的速度或偏航信息的運動信息t103計算用戶車輛的位移t300，并且可以將過去剩余位移t-1310相加，以分成有效位移t320和當(dāng)前剩余位移t330。在此，有效位移320可以在地圖的坐標(biāo)系或以傳感器為中心的坐標(biāo)系中的網(wǎng)格的尺寸為單位來表示。例如，如果網(wǎng)格在地圖上的概率超過0.5，那么可基于網(wǎng)格在地圖上的概率確定從傳感器生成數(shù)據(jù)的點被占用，并且如果車輛在地圖上以網(wǎng)格的尺寸移動1.3，那么有效位移320可表示為1，并且當(dāng)前剩余位移330可表示為0.3。當(dāng)車輛在地圖上從所述網(wǎng)格移動至下一個網(wǎng)格時，執(zhí)行當(dāng)前剩余位移3300.3變成過去剩余位移3100.3應(yīng)用于運算的算法。在圖3中，因為能夠基于傳感器指示地圖，所以地圖根據(jù)傳感器的運動而移動。為移動網(wǎng)格的信息或數(shù)據(jù)至其他網(wǎng)格，需要足以超過至少一個網(wǎng)格的位移。如果位移不夠超過一個網(wǎng)格，那么不表現(xiàn)出網(wǎng)格的移動，并且丟失傳感器的位移。該有效位移和剩余位移可如數(shù)學(xué)式4c所示被計算?！緮?shù)學(xué)式4】Δxt,surplus=mod(Δxt-1,surplus+Δxt-gridsize/2,gridsize)-gridsize/2...(1)Δxt-1,surplus+Δxt...(2)mod(Δxt-1,surplus+Δxt+gridsize/2,gridsize)+gridsize/2...(3)]]>Δxt,significant＝Δxt-1,surplus+xt-Δxt,surplus…(4)在此，Δxt表示位移，Δxt,surplus表示剩余位移，Δxt,significant表示有效位移，mod表示求余函數(shù)，以及gridsize(網(wǎng)格尺寸)表示網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在Δxt-1,surplus+Δxt＞gridsize/2的條件下可計算數(shù)學(xué)式1，在Δxt-1,surplus+Δxt＜gridsize/2和Δxt-1,surplus+Δxt＞-gridsize/2的條件下可計算數(shù) 學(xué)式2，以及在Δxt-1,surplus+Δxt＜-gridsize/2的條件下可計算數(shù)學(xué)式3。另外，當(dāng)在當(dāng)前測量地圖上以及在過去測量地圖上掃描數(shù)據(jù)的位置被占用時，利用激光掃描儀識別靜態(tài)或動態(tài)對象的方法可測量占用程度。例如，靜態(tài)對象的靜止性(staticity)或?qū)ο箪o止程度的測量可如數(shù)學(xué)式5中所示來計算。【數(shù)學(xué)式5】S(X)=Σi=1|X||(Occ(xi,Mapi)∩Occ(f-1(xi,u),Mapt-1))/Σi=1|x||(Occ(xi,Mapi))]]>圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的利用激光掃描儀的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖的圖。參考圖4，因為在占用網(wǎng)格地圖上的網(wǎng)格由離散空間表示而非由連續(xù)空間表示，在網(wǎng)格上數(shù)據(jù)從傳感器生成的點可由在相同網(wǎng)格內(nèi)的相同點(a,b,c,d)表示。圖5和圖6是包括根據(jù)本發(fā)明實施例的利用激光儀的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖和在占有網(wǎng)格地圖中靜態(tài)對象或動態(tài)對象從周圍對象中被識別的視圖的圖。參考圖5和圖6，在利用激光掃描儀的以傳感器為中心的坐標(biāo)系的占用網(wǎng)格地圖中，占用狀態(tài)被寫入地圖。在此，占用網(wǎng)格地圖給出了不存在對象或障礙物的區(qū)域e、激光掃描儀連續(xù)感測的數(shù)據(jù)f、存在對象或障礙物的區(qū)域g和不能確定對象或障礙物是否存在的區(qū)域h。另外，在占用網(wǎng)格地圖中動態(tài)對象可表示為A和A’，以及靜態(tài)對象可表示為B和B’。如上所述，本技術(shù)是用于生成利用單一激光掃描儀寫入以傳感器為中心的坐標(biāo)系的圍繞傳感器的占用網(wǎng)格地圖的技術(shù)。另外，本技術(shù)補償了當(dāng)占用網(wǎng)格地圖移動時發(fā)生的位移損失，從而減少離散誤差，并解決了地圖的不一致性。雖然在上文詳細地描述了本發(fā)明的示例性實施例，但應(yīng)該清楚地理解，對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的在此講授的基本發(fā)明構(gòu)思的多種變化和修改仍將落入由附屬權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3