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Map-aided localization with lateral perception

Posted on By Marquis

以下来自:
[1]GRUYER D, BELAROUSSI R, REVILLOUD M. Map-aided localization with lateral perception[C]//2014 IEEE Intelligent Vehicles Symposium Proceedings. MI, USA: IEEE, 2014: 674–680.

摘要

使用两个 纬度方向(侧面)的相机(lateral cameras)估计 Road markings 和 车身的距离,
然后利用地图数据,使用 EKF improve “根据 惯导系统 和 GPS 得到的”位置,

注意:本文的算法仅能用于单车道,也就是不能变道。

Intro

为了得到分米级的定位,本文算法融合了:

  1. 定位数据
  2. road marking检测
  3. 左右车道线的地图(即车道线的edge)

车载设备

设备:

  1. 左右两个俯视相机,用来拍车道线
  2. 1Hz 的GPS
  3. 66Hz 的惯导系统(加速度传感器、陀螺仪)
  4. 20Hz 的里程计(测距用)
  5. 轴编码器(测量车轮steering的角度)

地图:
没说地图怎么来的。
转弯的地方5m一段,直路20米一段。
3.5 km

使用 左右两个俯视相机 检测 ROAD MARKING

改进了如下文献的算法:

S. Nedevschi, V. Popescu, R. Danescu, T. Marita, and F. Oniga,
“Accurate ego-vehicle global localization at intersections through
alignment of visual data with digital map,” IEEE Transactions on
Intelligent Transportation Systems, vol. 14, no. 2, pp. 673–687, 2013

原算法分三步:

  1. 提取road primitive:提取lane marker对应的像素点,并将其转换到车体坐标系
  2. 检测lane marking:根据第一步的点的分布,确定可能的lane的中心
  3. 估计lane shape:利用 多项式拟合 估计车体的 偏航角 以及 与lane的距离

本文使用两个基于intensity 的 extractors (the Median Local Threshold MLT and the Symmetric Local Threshold)来改善第一步。

定位

EKF 的状态为:
\(X_k = (x_k, y_k, \theta_k)^T\)

预测方程采用 dead reckoning 方法,利用 轴编码器、里程计、以及惯导提供的偏航角速率计算。
仅利用这些东西很不准,再加上 GPS 才能准一点,但仍然无法达到 lane-level 的精度,即估计的位置很可能位于车道线之外。

利用 LANE MAP

需要根据 vehicle 估计位置,利用基于 point-to-segment 的Map-Matching来选择 map 的 lane segment。

前面的图像处理部分(即使用 左右两个俯视相机 检测 ROAD MARKING)得到的是局部测量坐标,怎么将其转化为绝对坐标呢?
这里使用cartography matching 算法:根据lane marking 方程得到了相机与marking之间的距离,并得到距离相机最近的路边点(相机坐标系, $P_1,P_2$,只研究这俩点就行了)在车辆坐标系的坐标。

然后计算雅可比矩阵和测量误差。

EKF 结束。

实验部分

lateral position 的估计误差,平均小于 10 cm。