利用激光雷达进行障碍物检测和跟踪.pdf

简介：
本文探讨了如何运用激光雷达技术实现对移动物体的有效检测与精确跟踪，为自动驾驶及机器人导航提供关键技术支持。 《基于激光雷达的障碍物检测与跟踪》是西南交通大学曾文浩同学的工程硕士学位论文，主要探讨了在无人驾驶系统中利用激光雷达进行障碍物检测与跟踪的技术问题。该研究对于提升无人车辆的安全行驶能力具有重要意义，因为环境感知技术的准确性和实时性直接决定了无人驾驶车辆的行驶安全。 激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）是一种关键传感器，能够获取周围环境的三维信息，为无人驾驶提供精确的数据支持。与相机相比，激光雷达不受光照条件影响，并且比毫米波雷达具有更高的精度和分辨率，特别适用于主动防撞系统。然而，处理来自激光雷达的大数据量点云时需要解决算法实时性不足及适用性不强的问题。 论文的主要贡献包括： 1. 设计了用于两台激光雷达之间的坐标系标定的算法：利用NDT（Normal Distributions Transform）匹配方法计算旋转和平移变换矩阵，实现坐标一致性。 2. 提出了一个高效的障碍物检测方案：通过极坐标栅格法去除地面点数据以减少无关信息。改进DBSCAN算法并提出自适应搜索参数和“代表点”生长法结合最小包裹矩形来拟合三维边框进行特征提取。 3. 开发了激光雷达目标跟踪技术：针对JPDAF（Joint Probabilistic Data Association Filter）算法的局限性，简化确认矩阵减少小概率事件的发生，提高效率。同时引入自适应滤波器对环境中的障碍物进行持续追踪，并设计跟踪管理器维护更新运动信息。 4. 在硬件和软件方面进行了配置与开发：使用C++编写代码，在实际城区道路及园区环境中测试了所提出的障碍物检测与跟踪算法的性能表现。 该论文的研究显示，通过优化相关技术和策略可以显著提高激光雷达在无人驾驶系统中的应用效果。这不仅增强了系统的实时性和准确性，也为推动无人驾驶技术的实际落地提供了理论基础和实践经验指导。