本發(fā)明涉及測量，具體的，本發(fā)明應用于自動駕駛卡車領域，特別是涉及一種自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法、系統(tǒng)、設備及介質。

背景技術：

1、卡車，由牽引車和掛車兩部分組成，其中，鉸接角為牽引車和掛車的軸線夾角，鉸接點位于兩車連接處，其角度大小因位置特殊而難以直接通過常規(guī)工具測量。然而，鉸接角對于自動駕駛卡車而言，具有舉足輕重的意義，它直接關系到對未來時刻車身掃掠區(qū)域的預測，影響著車輛行駛軌跡的規(guī)劃結果。

2、現(xiàn)有技術中，測量鉸接角方法包括：安裝角度傳感器、磁力傳感器及激光雷達，具體如下：

3、如中國專利cn219736324u公開的一種在鉸接機構的一端固定角度傳感器的鉸接角測量方法，該方案采用平行四連桿結構與角度傳感器測量鉸接角，雖然測量精確但成本高。傳感器需頻繁維護，且安裝會改動車輛結構，影響穩(wěn)定性和安全性；

4、如中國專利cn214565630u公開的一種利用磁力傳感器測量鉸接角的方法，該方案采用磁力傳感器測量鉸接角，該方案需安裝多傳感器和相應關聯(lián)模塊，通過航向角度運算得出鉸接角。但該方案存在磁力干擾問題，影響其他設備，且數據處理復雜。

5、如中國專利cn115131365a公開的一種使用激光雷達進行鉸接角測量的方法，該方案采用激光雷達和掛車標識牌測量鉸接角，方法簡便但依賴標識牌位置，且缺乏準確性校驗，可能導致結果不精確。

6、綜上所述，現(xiàn)有方案中，角度傳感器法需定期維護，成本高且影響車輛穩(wěn)定；磁力傳感器法易干擾其他設備，數據處理復雜；激光雷達法依賴標識牌位置，準確性受限；鑒于鉸接角對自動駕駛安全性的重要性，需要研發(fā)一種精準度高，適用性和便利性強的鉸接角測量方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法、系統(tǒng)、設備及介質，進而解決現(xiàn)有技術中存在的上述所有問題或問題之一。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的具體技術方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供一種自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法，包括以下步驟：

4、坐標系構建步驟：

5、分別構建關于牽引車和掛車的隨動坐標系；

6、初始化標定步驟：

7、響應于卡車運行前，對激光雷達進行標定，計算激光雷達到所述隨動坐標系的轉換矩陣；

8、點云篩選步驟：

9、劃分激光雷達的感興趣區(qū)域，根據所述感興趣區(qū)域重疊部分的點云特征判斷所述激光雷達的點云可配準情況；

10、鉸接角計算步驟：

11、根據所述點云可配準情況，進行鉸接角估計參數的輸出，或執(zhí)行基于激光雷達點云配準的鉸接角計算操作。

12、在其中一種實施方式中，所述分別構建關于牽引車和掛車的隨動坐標系，包括：

13、以牽引車和掛車的鉸接點為坐標原點，以牽引車的車頭朝向為ox軸，設定oz軸方向垂直于牽引車行駛平面，且其正方向指向牽引車上方位置，基于右手定則建立對于牽引車的第一隨動坐標系；

14、以牽引車和掛車的鉸接點為坐標原點，以掛車的車頭朝向為ox軸，設定oz軸方向垂直于掛車行駛平面，且其正方向指向掛車上方位置，基于右手定則建立對于掛車的第二隨動坐標系。

15、在其中一種實施方式中，所述激光雷達，包括：安裝于所述牽引車上的第一雷達和第二雷達，安裝于所述掛車上的第三雷達和第四雷達；

16、所述計算激光雷達到所述隨動坐標系的轉換矩陣，包括：

17、計算所述第一雷達至所述第一隨動坐標系的第一轉換矩陣；

18、計算所述第二雷達至所述第一隨動坐標系的第二轉換矩陣；

19、計算所述第三雷達至所述第二隨動坐標系的第三轉換矩陣；

20、計算所述第四雷達至所述第二隨動坐標系的第四轉換矩陣。

21、在其中一種實施方式中，所述劃分激光雷達的感興趣區(qū)域，包括：

22、獲取牽引車車頭至鉸接角的距離以及鉸接角至掛車車尾的距離；獲取前一時刻的鉸接角；根據所述牽引車車頭至鉸接角的距離、所述鉸接角至掛車車尾的距離以及所述前一時刻的鉸接角，計算前一時刻下所述激光雷達的坐標；

23、將所述牽引車車頭至鉸接角的距離與所述鉸接角至掛車車尾的距離的和值作為半徑，以所述激光雷達為原點，以所述激光雷達所在的牽引車車身或掛車車身為邊界，分別劃分與所述前一時刻的鉸接角對應角度的扇形區(qū)域作為所述激光雷達的感興趣區(qū)域。

24、在其中一種實施方式中，所述感興趣區(qū)域，包括：所述第一雷達的第一區(qū)域、所述第二雷達的第二區(qū)域、所述第三雷達的第三區(qū)域和所述第四雷達的第四區(qū)域；

25、所述根據所述感興趣區(qū)域重疊部分的點云特征判斷所述激光雷達的點云可配準情況，包括：

26、設定所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域的重疊部分為第一重疊區(qū)域；

27、設定所述第二區(qū)域和所述第四區(qū)域的重疊部分為第二重疊區(qū)域；

28、使用基于特征的點云配準方法提取并識別所述第一重疊區(qū)域和所述第二重疊區(qū)域的點云特征；

29、對于所述第一重疊區(qū)域，當所述第一重疊區(qū)域中的大量零散點云存在共同特征，或所述第一重疊區(qū)域中出現(xiàn)具有大量共同特征點云的截斷式密集點云時，判斷所述第一雷達和所述第三雷達可以配準；當所述第一重疊區(qū)域中的截斷式密集點云中未存在具有大量共同特征的點云時，判斷所述第一雷達和所述第三雷達無法配準；

30、對于所述第二重疊區(qū)域，當所述第二重疊區(qū)域中的大量零散點云存在共同特征，或所述第二重疊區(qū)域中出現(xiàn)具有大量共同特征點云的截斷式密集點云時，判斷所述第二雷達和所述第四雷達可以配準；當所述第二重疊區(qū)域中的截斷式密集點云中未存在具有大量共同特征的點云時，判斷所述第二雷達和所述第四雷達無法配準；

31、若所述第一雷達和所述第三雷達之間無法配準，且所述第二雷達和所述第四雷達間無法配準，則設定所述點云可配準情況為第一種情況；

32、若所述第一雷達和所述第三雷達之間可以配準，且所述第二雷達和所述第四雷達間無法配準，則設定所述點云可配準情況為第二種情況；

33、若所述第二雷達和所述第四雷達之間可以配準，且所述第一雷達和所述第三雷達間無法配準，則設定所述點云可配準情況為第三種情況；

34、若所述第二雷達和所述第四雷達之間可以配準，且所述第一雷達和所述第三雷達間頁可以配準，則設定所述點云可配準情況為第四種情況。

35、在其中一種實施方式中，所述根據所述點云可配準情況，進行鉸接角估計參數的輸出，或執(zhí)行基于激光雷達點云配準的鉸接角計算操作，包括：

36、響應于所述第一種情況，輸出所述前一時刻的鉸接角作為所述鉸接角估計參數，基于所述鉸接角估計參數進行下一時刻激光雷達的感興趣區(qū)域計算；

37、響應于所述第二種情況，對所述第一雷達和所述第三雷達的點云數據進行點云配準，得到第一坐標系轉換矩陣；根據所述第一坐標系轉換矩陣和鉸接角計算公式計算鉸接角；

38、響應于所述第三種情況，對所述第二雷達和所述第四雷達的點云數據進行點云配準，得到第二坐標系轉換矩陣；根據所述第二坐標系轉換矩陣和所述鉸接角計算公式計算鉸接角；

39、響應于所述第四種情況，對所述第一雷達和所述第三雷達的點云數據進行點云配準，得到所述第一坐標系轉換矩陣；對所述第二雷達和所述第四雷達的點云數據進行點云配準，得到所述第二坐標系轉換矩陣；根據所述第一坐標系轉換矩陣、所述第二坐標系轉換矩陣和所述鉸接角計算公式計算鉸接角，得到兩個鉸接角數據；將兩個所述鉸接角數據取平均值作為最終鉸接角。

40、在其中一種實施方式中，具體地，點云配準操作如下：

41、獲取激光雷達的位姿匹配矩陣；

42、獲取所述第一隨動坐標系的第一位姿匹配矩陣以及所述第二隨動坐標系的第二位姿匹配矩陣；

43、根據所述激光雷達到所述隨動坐標系的轉換矩陣、所述激光雷達的位姿匹配矩陣、所述第一位姿匹配矩陣以及所述第二位姿匹配矩陣，進行所述牽引車上激光雷達和所述掛車上激光雷達的點云數據配準轉換，得到所述第一位姿匹配矩陣和所述第二位姿匹配矩陣之間的隨動坐標系轉換矩陣；

44、所述隨動坐標系轉換矩陣，包括：基于所述第一雷達和所述第三雷達配準得到的所述第一坐標系轉換矩陣，以及基于所述第二雷達和所述第四雷達配準得到的所述第二坐標系轉換矩陣。

45、另一方面，本發(fā)明還提供一種自動駕駛卡車的鉸接角實時測算系統(tǒng)，包括：

46、坐標系構建模塊，用于：分別構建關于牽引車和掛車的隨動坐標系；

47、初始化標定模塊，用于：響應于卡車運行前，對激光雷達進行標定，計算激光雷達到所述隨動坐標系的轉換矩陣；

48、點云篩選模塊，用于：劃分激光雷達的感興趣區(qū)域，根據所述感興趣區(qū)域重疊部分的點云特征判斷所述激光雷達的點云可配準情況；

49、鉸接角計算模塊，用于：根據所述點云可配準情況，進行鉸接角估計參數的輸出，或執(zhí)行基于激光雷達點云配準的鉸接角計算操作。

50、另一方面，本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法的步驟。

51、另一方面，本發(fā)明還提供一種計算機設備，所述計算機設備包括處理器、通信接口、存儲器和通信總線，其中，所述處理器，所述通信接口，所述存儲器通過所述通信總線完成相互間的通信；其中：

52、所述存儲器，用于存放計算機程序；

53、所述處理器，用于通過運行所述存儲器上所存放的程序來執(zhí)行所述自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法的步驟。

54、本發(fā)明技術方案的有益效果是：

55、1.本發(fā)明所述的自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法，可以實現(xiàn)基于激光雷達的配準操作，計算兩個隨動坐標系之間的轉換矩陣，通過轉換矩陣進行換算，實現(xiàn)卡車鉸接角大小的計算；整個計算過程無需額外安裝其他傳感器或者計算模塊，計算效率高，計算量小，通過卡車本身的激光雷達進行相互配準，確保結果的精確性，具有較強的適用性和便利性。

56、2.本發(fā)明所述的自動駕駛卡車的鉸接角實時測算系統(tǒng)，可以通過系統(tǒng)模塊的相互配合，進而實現(xiàn)本發(fā)明所述的自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法。

57、3.本發(fā)明所述的計算機可讀存儲介質，可以實現(xiàn)引導系統(tǒng)模塊進行配合，進而實現(xiàn)本發(fā)明所述的自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法，且本發(fā)明所述的計算機可讀存儲介質還有效提高所述自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法的可操作性。

58、4.本發(fā)明所述的計算機設備，可以實現(xiàn)存儲并執(zhí)行所述計算機可讀存儲介質，進而實現(xiàn)本發(fā)明所述的自動駕駛卡車的鉸接角實時測算方法。