车载激光雷达的建模及应用研究
发布时间：2022-07-09 16:57
随着城市的发展,道路交通环境愈发恶化,车辆智能化成为必然的发展趋势,各种传感器作为智能化进程中不可或缺的助力,他们的选择与应用也至关重要。激光雷达利用激光束的发射和接收,可以返回大量的数据值,具有很高的角度分辨率与测距精度,在智能汽车中可以实现目标的检测、识别、分类与跟踪等需求,可以说,激光雷达是车辆智能化产业的强大助力。随着汽车智能化的功能对安全性的需求愈加重视,功能的开发和验证变得越来越困难。这个问题的解决方案是构建虚拟模型,在仿真环境下,利用激光雷达的虚拟模型进行智能车辆开发。另一方面,从激光雷达的应用角度来讲,其价格昂贵,受环境影响较大,所以我们可以通过激光雷达的模型研究其探测机理,分析影响激光雷达探测与成像的因素,更加的方便快捷。本文研究包括激光雷达点云的生成方式与影响点云生成的因素,然后在仿真环境中,利用其模型进行车辆智能化的相关研究。首先根据激光雷达的探测机理,分析影响探测的因素,具体分析激光衰减方程与物理噪点产生原因;依据激光雷达的探测机理、激光的物理遮挡与反射性质,模拟点云的生成;结合影响激光雷达探测的因素,建立影响点云生成的物理衰减模型与雨滴噪点模型。主要研究内容如...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 发展与应用背景
1.1.1 国内外激光雷达的发展
1.1.2 激光雷达在智能车上的应用背景
1.2 建模研究现状与意义
1.2.1 研究意义
1.2.2 研究现状
1.3 论文研究内容
第2章 激光雷达探测的机理与影响因素分析
2.1 激光雷达的基本组成
2.2 激光雷达的探测机理与衰减分析
2.2.1 探测机理
2.2.2 探测衰减机理分析
2.3 衰减机理的表示
2.3.1 衰减系数与最远探测距离关系
2.3.2 大气分子对激光的吸收和散射
2.3.3 大气气溶胶对激光的吸收和散射
2.3.4 衰减系数的表示
2.4 探测噪点产生的机理分析
2.5 本章小结
第3章 激光雷达的理想点云模型与物理衰减模型
3.1 理想点云模型的几何表示
3.1.1 目标的几何表示
3.1.2 目标表面的遮挡判断
3.1.3 激光束与理想点云的生成
3.1.4 点云生成的模拟验证
3.2 雨雪雾天气的衰减模型
3.2.1 雨天激光雷达的衰减
3.2.2 雪天激光雷达的衰减
3.2.3 雾天激光雷达的衰减
3.3 衰减模型的验证
3.3.1 衰减模型的数据验证
3.3.2 添加衰减模型的模拟目标点云生成
3.4 本章小结
第4章 激光雷达的雨滴噪点模型
4.1 雨滴噪点概率表示
4.1.1 扫描到雨滴的概率
4.1.2 雨滴噪点的确定条件
4.2 雨滴噪点概率的计算
4.2.1 蒙特卡洛方法与雨滴尺度模拟
4.2.2 雨滴噪点概率与期望的求解
4.2.3 雨滴噪点概率的推广验证
4.3 雨滴噪点模型的模拟
4.3.1 雨滴及噪点的位置模拟
4.3.2 噪点的点云生成
4.4 各模型的点云对比验证
4.5 本章小结
第5章 基于激光雷达模型的ACC仿真设计
5.1 点云的处理与仿真软件的介绍
5.1.1 点云的分割与欧氏聚类
5.1.2 卡尔曼目标跟踪
5.1.3 仿真软件介绍与激光雷达模型的添加
5.1.4 不同天气下激光雷达模型测试
5.2 自适应巡航系统的设计
5.2.1 稳态跟随车间距特性
5.2.2 跟车模式的上层决策
5.2.3 速度跟随模式的上层决策
5.2.4 模式的切换
5.3 理想天气下仿真实验
5.3.1 实验场景的设计
5.3.2 晴朗天气下仿真实验结果与分析
5.4 雨雪天气下仿真实验
5.4.1 考虑雨天噪点的ACC实验
5.4.2 考虑雾天衰减的ACC实验
5.4.3 仿真实验总结
5.5 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3657485
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 发展与应用背景
1.1.1 国内外激光雷达的发展
1.1.2 激光雷达在智能车上的应用背景
1.2 建模研究现状与意义
1.2.1 研究意义
1.2.2 研究现状
1.3 论文研究内容
第2章 激光雷达探测的机理与影响因素分析
2.1 激光雷达的基本组成
2.2 激光雷达的探测机理与衰减分析
2.2.1 探测机理
2.2.2 探测衰减机理分析
2.3 衰减机理的表示
2.3.1 衰减系数与最远探测距离关系
2.3.2 大气分子对激光的吸收和散射
2.3.3 大气气溶胶对激光的吸收和散射
2.3.4 衰减系数的表示
2.4 探测噪点产生的机理分析
2.5 本章小结
第3章 激光雷达的理想点云模型与物理衰减模型
3.1 理想点云模型的几何表示
3.1.1 目标的几何表示
3.1.2 目标表面的遮挡判断
3.1.3 激光束与理想点云的生成
3.1.4 点云生成的模拟验证
3.2 雨雪雾天气的衰减模型
3.2.1 雨天激光雷达的衰减
3.2.2 雪天激光雷达的衰减
3.2.3 雾天激光雷达的衰减
3.3 衰减模型的验证
3.3.1 衰减模型的数据验证
3.3.2 添加衰减模型的模拟目标点云生成
3.4 本章小结
第4章 激光雷达的雨滴噪点模型
4.1 雨滴噪点概率表示
4.1.1 扫描到雨滴的概率
4.1.2 雨滴噪点的确定条件
4.2 雨滴噪点概率的计算
4.2.1 蒙特卡洛方法与雨滴尺度模拟
4.2.2 雨滴噪点概率与期望的求解
4.2.3 雨滴噪点概率的推广验证
4.3 雨滴噪点模型的模拟
4.3.1 雨滴及噪点的位置模拟
4.3.2 噪点的点云生成
4.4 各模型的点云对比验证
4.5 本章小结
第5章 基于激光雷达模型的ACC仿真设计
5.1 点云的处理与仿真软件的介绍
5.1.1 点云的分割与欧氏聚类
5.1.2 卡尔曼目标跟踪
5.1.3 仿真软件介绍与激光雷达模型的添加
5.1.4 不同天气下激光雷达模型测试
5.2 自适应巡航系统的设计
5.2.1 稳态跟随车间距特性
5.2.2 跟车模式的上层决策
5.2.3 速度跟随模式的上层决策
5.2.4 模式的切换
5.3 理想天气下仿真实验
5.3.1 实验场景的设计
5.3.2 晴朗天气下仿真实验结果与分析
5.4 雨雪天气下仿真实验
5.4.1 考虑雨天噪点的ACC实验
5.4.2 考虑雾天衰减的ACC实验
5.4.3 仿真实验总结
5.5 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3657485
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