一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统
本发明涉及多传感融合，尤其是涉及一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统。
背景技术：
1、随着智能交通系统的快速发展，对精确、实时的道路信息采集需求日益增长。传统道路信息采集通常依赖单一类型传感器，在复杂交通环境下难以满足高精度和高可靠性的需求。
2、多传感器信息融合技术通通过整合多种传感器数据，有效克服这些限制，实现更高精度。立体化道路信息需要采集道路表面信息、道路两侧及上方的环境信息，如交通标志等。这种立体化信息对实现驾驶辅助系统和自动驾驶技术至关重要。
3、目前多传感融合及立体化道路构建存在以下问题：
4、道路构建揉合了绝对道路坐标但相对道路信息并不完善，可用于导航，但进行道路勘探及自动驾驶尚不完善；
5、视觉与激光点云的道路构建，没有进一步融合细化道路特征传感组件；
6、基于ins的道路定位方式，具有累积误差。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，以解决上述背景技术中的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，包括rtk、摄像头、颜色传感器、激光雷达、imu测量单元、工控机、控制面板与锂电池组，rtk、摄像头、颜色传感器、激光雷达、imu惯性测量单元、控制面板与锂电池组都与工控机连接，rtk与gnss天线连接。
3、优选的，实现方法包括：
4、s1、接收ins惯导信息、摄像头视觉检测的地标线及道路信息、颜色传感器采集的地标线及路边缘信息和基于gnss的rtk高精度位置信息，对接收数据进行处理，得到立体化道路中心坐标定位信息；
5、s2、接收激光雷达采集的道路信息，对道路信息视点云精化；
6、s3、将摄像头视觉检测信息与激光点云融合，构建立体化道路数据库；
7、s4、利用gnss的rtk高精度位置信息得到的标准道路信息与立体化道路数据库进行比对，不匹配对立体化道路信息进行修正，匹配根据中心坐标定位信息补充立体化道路数据库。
8、优选的，s1中对接收数据进行处理包括：
9、s11、对接收的数据进行筛选；
10、s12、对筛选数据进行预处理，将摄像头视觉数据和颜色传感器数据关联得到行进方向与侧方向基准；
11、s13、通过rtk高精度位置信息对行进方向与侧方向基准进行有效值判断，满足消除ins的累计误差，不满足循环检测；
12、s14、基于imu测量单元采集ins惯导数据中ins数据队列，对ins数据队列进行差分插值对齐至积分区间，并进行ins预积分得到历元间相对位置变化矫正视觉数据队列，采用随机采样一致方法计算基础矩阵及单应矩阵，剔除视觉观测中的外点，并几何变换分析得到地标提取和道路信息解析。
13、优选的，s2中点云精化包括提取激光雷达平面和边缘点，并将其参数化，计算不同线-线距离与面-面距离匹配线-面特征。
14、优选的，s4中对立体化道路信息进行修正包括：
15、采用zeromq接收解算信息，根据视觉观测因子，惯导预积分因子，颜色识别道路因子进行因子图滑窗结算，并计算其验后协方差信息；
16、依照标准道路因子，更新道路标准值，对更新后的道路中心坐标进行判断，在有效值内以滑窗解算结果为先验，融合标准道路因子；不在直接融合标准道路因子。
17、优选的，s4中补充立体化道路数据库包括：基于标准道路信息提取道路中心信息，通过行进方向与侧方向基准对提取信息进行判定，确定道路中心信息后对匹配的立体化道路数据进行位姿修正，并将道路中心坐标定位信息补充至立体化道路数据中进行输出。
18、因此，本发明采用上述一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，具有以下有益效果：
19、(1)将道路信息分为中心坐标定位信息以及相对道路信息，实现立体化道路建模；
20、(2)采用颜色传感器以道路边界及交通标志线为地标实现了精准相对道路信息的定位；
21、(3)激光点云与视觉特征融合提取精准道路信息，配合中心坐标定位信息实现立体化道路数据采集；
22、(4)多传感器之间优势互补，实现了立体化道路信息的高精度测量与采集。
23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
技术特征：
1.一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于：包括rtk、摄像头、颜色传感器、激光雷达、imu测量单元、工控机、控制面板与锂电池组，rtk、摄像头、颜色传感器、激光雷达、imu惯性测量单元、控制面板与锂电池组都与工控机连接，rtk与gnss天线连接。
2.根据权利要求1所述的一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于，实现方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于，s1中对接收数据进行处理包括：
4.根据权利要求3所述的一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于：s2中点云精化包括提取激光雷达平面和边缘点，并将其参数化，计算不同线-线距离与面-面距离匹配线-面特征。
5.根据权利要求4所述的一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于，s4中对立体化道路信息进行修正包括：
6.根据权利要求4所述的一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，其特征在于，s4中补充立体化道路数据库包括：基于标准道路信息提取道路中心信息，通过行进方向与侧方向基准对提取信息进行判定，确定道路中心信息后对匹配的立体化道路数据进行位姿修正，并将道路中心坐标定位信息补充至立体化道路数据中进行输出。
技术总结
本发明公开了一种多传感信息融合的立体化道路信息采集系统，包括RTK、摄像头、颜色传感器、激光雷达、IMU测量单元、工控机、控制面板与锂电池组，采用通过颜色，视觉，INS获取观测数据，通过多传感器数据融合，实现了地标提取和道路信息解析以及侧方向偏移和行进反向偏移分析。
技术研发人员：李佳宸,朱龙鹏,方飞翎,温义杭
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5