CN111580066A - 转向角度检测方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种转向角度检测方法、装置及系统，其中转向角度检测方法包括：接收激光雷达发送的激光点回波数据集；对激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；利用候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，目标直线方程表示激光雷达的激光扫射面和挂车表面的相交线；依据目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。本申请激光雷达安装在牵引车上，直接利用挂车反射的激光点回波数据便可以计算得到转向角度，无需在挂车上搭载传感器，提高牵引车对于不同挂车的适配性。
Description
技术领域
本申请涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及转向角度检测方法、装置及系统。
背景技术
自动驾驶技术已开始应用于卡车领域。对于卡车而言包括牵引车和挂车，且牵引车和挂车之间通过牵引车上的鞍座和挂车上的牵引销连接，鞍座可绕着牵引销旋转，牵引车驱动并牵引挂车行驶。
在卡车行驶过程中，车辆拐弯、掉头、换道、泊车等工况下，挂车相对于牵引车有一定的转向角度。该转向角度对于自动驾驶传感器标定及路径规划决策来说至关重要。
目前主要使用含角度传感器的特定检测装置安装在鞍座或牵引销上，以获取牵引车和挂车之间相对的转向角度。
但是，由于挂车的转轴与牵引车鞍座之间具有较大的晃动余量，角度传感器难以直接测量角度，并且，上述方案需要改造原有鞍座或牵引销，由于不同卡车车型其改造方式不同，所以适应性较差。
发明内容
申请人在研究过程中还发现一些其它测量转向角度的方案：基于GPS系统、惯性导航系统或航姿参考系统来确定转向角度。
对于基于GPS转向角度来确定转向角度而言：GPS系统可通过多颗卫星定位接收机的位置，因此通过在牵引车和挂车上分别安装两套接收机，计算牵引车和挂车的行进方向，便可以确定挂车的转角。但是，本方案中若道路两侧具有高大建筑物，则GPS信号较弱，因此本方法难以工作，鲁棒性较差。
对于基于惯性导航系统来确定转向角度而言：惯性导航系统具有陀螺仪和加速度计等元件，可直接测量车辆的三轴角速度与角加速度，通过积分获得角度信息。因此将惯性导航系统安装于牵引车和挂车上，分别测量牵引车和挂车的航向角即可相减获得挂车的转向角度。
为了提高转向角度的精度，经常采用GPS信号进行航向初始化并修正惯性导航系统的航向与位移信息。但是由于惯性导航系统的初始化需要GPS信号，因此初始化操作仅能在空旷场地进行，同时惯性导航系统的初始化需要一定的时间，对于不同的挂车适配性较差。
对于基于航姿参考系统来确定转向角度而言：航姿参考系统在陀螺仪和加速度计的基础上增加磁传感器，通过三轴磁强度、三轴角速度以及三轴角加速度数据融合来提高航向角等角度的测量精度。
但是由于磁传感器参考于地球的重力场与磁场，高纬度区域航向信息测量误差较大，同时该磁传感器易受磁干扰影响，安装位置需要远离底盘，支架较高，影响车辆外观。
鉴于此，本申请提供转向角度检测方法、装置及系统，可以适用于各种类型的卡车，以获得牵引车和挂车之间相对的转向角度。
为了实现上述目的，本申请提供下述技术特征：
一种转向角度检测方法，应用于转向角度检测系统中的处理器，所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达；所述转向角度检测方法包括：
接收激光雷达发送的激光点回波数据集；其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集；
对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；
利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，所述目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；
依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
可选的，所述对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集，包括：
将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
在所述牵引车坐标系下，计算所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述激光雷达的坐标点之间的各个直线距离；
在所述激光点回波数据集中，排除直线距离超出预设感兴趣距离范围的激光点回波数据，剩余的激光点回波数据组成所述候选激光点回波数据集。
可选的，所述将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系，包括：
利用下述公式将所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据，由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
其中，
为一激光点回波数据于牵引车坐标系下的坐标，
为一激光点回波数据于激光雷达坐标系下的坐标，R为激光雷达坐标系与牵引车坐标系之间的旋转矩阵，
激光雷达坐标系原点相对于牵引车坐标系在X轴、Y轴和Z轴方向上的偏移量。
可选的，利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程，包括：
在所述候选激光点回波数据集中，随机选取两个激光点回波数据；
利用该两个激光点回波数据和直线方程公式，计算得到候选直线方程；
判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件；
若所述候选直线方程满足拟合结束条件，则确定所述候选直线方程为所述目标直线方程；
否则判断是否达到预设拟合次数；
若未达到预设拟合次数，则执行步骤在所述候选激光点回波数据集中随机选取两个激光点回波数据；
若达到预设拟合次数，则确定无法拟合得到目标直线方程。
可选的，所述判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件包括：
计算所述候选激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述候选直线方程的直线距离；
统计直线距离小于预设距离的激光点回波数据的第一数量；
计算所述第一数量与第二数量的比值，其中所述第二数量为所述候选激光点回波数据集中激光点回波数据的数量；
判断所述比值是否大于预设比值；
若所述比值大于预设比值，则确定达到拟合结束条件；
若所述比值不大于预设比值，则确定未达到拟合结束条件。
可选的，所述依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度，包括：
利用公式
计算目标直线方程与牵引车前进方向之间的夹角
利用公式
计算牵引车与挂车之间转向角度θ。
可选的，对所述激光点回波数据集执行过滤操作之后，还包括：
将所述激光点回波数据集中过滤操作过滤的激光点回波数据，组成障碍物激光点回波数据集；
利用所述障碍物激光点回波数据集，确定障碍物信息。
一种转向角度检测系统，包括：
设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达，用于在牵引车驾驶过程中于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集，发送所述激光点回波数据集至处理器；
与所述激光雷达相连的处理器，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，所述目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
可选的，所述牵引车尾板上设置有固定支架，所述激光雷达通过该固定支架设置于所述牵引车尾板上；
所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于挂车表面反射平板，反射平板与所述激光雷达的激光扫射面具有相交线。
一种转向角度检测装置，应用于转向角度检测系统中的处理器，所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达；所述转向角度检测装置包括：
接收单元，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集；
过滤单元，用于对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；
拟合单元，用于利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；
角度计算单元，用于依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
通过以上技术手段，可以实现以下有益效果：
本申请中采用激光雷达获取的激光点回波数据集，来计算并确定牵引车与挂车之间的转向角度，由于激光雷达的精度较高且达测量不受环境光照的影响，所以提高转角角度检测方案的稳定性和鲁棒性。
激光雷达设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部也即安装于挂车底盘下方，由于激光雷达上方的挂车对激光雷达起到遮挡作用，所以降低雨雪天气对于激光雷达性能的影响，提高挂车转角测量的可靠性。
激光雷达安装在牵引车上，直接利用挂车反射的激光点回波数据便可以计算得到转向角度，无需在挂车上搭载传感器，提高牵引车对于不同挂车的适配性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种转向角度检测系统的俯视图；
图2为本申请实施例公开的一种转向角度检测系统的正视图；
图3为本申请实施例公开的一种转向角度检测方法的流程图；
图4为本申请实施例公开的一种转向角度检测系统的坐标图；
图5为本申请实施例公开的一种转向角度检测系统的示意图；
图6为本申请实施例公开的一种转向角度检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种转向角度检测系统，参见图1(俯视图)和图2(正视图)，转向角度检测系统包括：
设置于牵引车1与挂车7之间且附着于牵引车1尾部的激光雷达4；
与激光雷达相连的处理器(图示中未示出)。
其中，激光雷达4可通过支架3固定于牵引车1尾部。例如，牵引车尾板上设置有固定支架3，激光雷达4通过该固定支架3设置于所述牵引车1的尾板上。激光雷达可以采用单线激光雷达，当然还可以采用其它形式的激光雷达，对此不做限定。
激光雷达可以持续发射激光线至相对的挂车表面，由于挂车表面可能凹凸不平，为了进一步提高检测精度，转向角度检测系统还可以包括：设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于挂车表面反射平板6。
并且，反射平板6与所述激光雷达的激光扫射面具有相交线，以便激光雷达可以发送激光线至挂车表面的反射平板6。参见图1和图2，可选的反射平板6可以安装于挂车7上的两个支腿5前侧。
在转向角度检测系统中牵引车1和挂车7通过鞍座和转轴2铰接，挂车7可围绕转轴2旋转。激光雷达4可以发射激光线至外界环境，外界环境反射后，激光雷达可以获取激光点回波数据。
下面介绍本申请提供的一种转向角度检测方法，参见图3，包括以下步骤：
步骤S301：处理器建立激光雷达坐标系和牵引车坐标系。
参见图4，牵引车坐标系为X1轴、Y1轴和Z1轴(图示中未显示Z1轴)，激光雷达坐标系为X2轴、Y2轴和Z2轴(图示中未显示Z2轴)。
步骤S302：处理器预先存储预设感兴趣距离范围、预设距离、预设拟合次数和预设比值。
参见图5，假设激光雷达整体扫描范围表示为扫描范围A；例如扫描范围0～270°。激光雷达发射激光线至挂车表面或反射平板6上的激光点认为是有效数据，也即在扫描范围B内包含有效数据；其余扫描范围C中激光线发射至外界环节中其它物体，所以反射回来的激光点回波数据为障碍物信息。
预设感兴趣距离范围可以包括：扫描范围B内挂车表面或反射平板6的各个反射点与激光雷达之间的距离范围。
在测试过程中获取反射平板或挂车表面上激光点与激光雷达之间的最大距离值d2，与，反射平板或挂车表面上激光点与激光雷达之间的最小距离值d1，将[d1,d2]确定为预设感兴趣距离范围。
通常，为了保证容错性，可以设置一个偏移量d，将将[d1-d,d2+d]确定为预设感兴趣距离范围。
关于预设距离、预设拟合次数和预设比值的作用，将在后续步骤中逐一进行解释说明，在此暂不赘述。
上述为预先准备过程，下面介绍实时操作过程。
步骤S303：激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据。
不同类型的激光雷达4其扫描范围不同，激光雷达扫描范围可以包括0～90°、0～180°、0～270°、0～360°等扫描范围，本实施例中激光雷达的扫描范围至少为0～180°，以便可以对激光雷达后方的挂车实现0～180°的扫描。
激光雷达可以按照按0.5°角分辨率对外界环境进行一维扫描，扫描角分辨率可以采用其它数值，具体数值可以根据实际情况而定，对此不做限定。
步骤S304：激光雷达将多个激光点回波数据组成激光点回波数据集，发送激光点回波数据集至处理器。
激光雷达可以在接收多个激光点回波数据后，组成一激光点回波数据包，并发送激光点回波数据包至处理器。在一个扫描周期内，激光雷达可以发送多个激光点回波数据包至处理器，多个激光点回波数据包称为激光点回波数据集。
步骤305：处理器接收激光雷达发送的激光点回波数据集。其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集。
步骤S306：对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集。
参见图5，本步骤为在扫描范围A确定感兴趣区域(Region Of Interest，ROI)的过程。ROI为机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域，称为感兴趣区域。
本步骤可以包括以下多个步骤：
步骤S3061：将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系。
本步骤具体可以包括：利用下述公式1将所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据，由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
其中，
为一激光点回波数据于牵引车坐标系下的坐标，
为一激光点回波数据于激光雷达坐标系下的坐标，R为激光雷达坐标系与牵引车坐标系之间的旋转矩阵，
激光雷达坐标系原点相对于牵引车坐标系在X轴、Y轴和Z轴方向上的偏移量。
步骤S3062：在所述牵引车坐标系下，计算所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述激光雷达的坐标点之间的各个直线距离。
步骤S3063：在所述激光点回波数据集中，排除直线距离超出预设感兴趣距离范围的激光点回波数据，剩余的激光点回波数据组成所述候选激光点回波数据集。
步骤S307：利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面或反射平板的相交线。
由于拟合过程为拟合直线方程，所以可以利用牵引车坐标系中的投影坐标(即X轴和Y轴坐标)来拟合直线方程，以最终获得目标直线方程。
步骤S3071：在所述候选激光点回波数据集中，随机选取两个激光点回波数据。
采用随机一致性采样算法，从所述候选激光点回波数据集中随机选取两个激光点回波数据。
步骤S3072：利用该两个激光点回波数据和直线方程公式，计算得到候选直线方程。
例如，直线方程为y1＝kx1+b，则计算得到候选直线方程y1＝k1x1+b1。
步骤S3073：判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件；
S1：计算所述候选激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述候选直线方程的直线距离；
S2：统计直线距离小于预设距离的激光点回波数据的第一数量；
S3：计算所述第一数量与第二数量的比值，其中所述第二数量为所述候选激光点回波数据集中激光点回波数据的数量；
S4：判断所述比值是否大于预设比值；
S5：若所述比值大于预设比值，则确定达到拟合结束条件；
S6：若所述比值不大于预设比值，则确定未达到拟合结束条件
步骤S3074：若该候选直线方程满足拟合结束条件，则确定该候选直线方程为所述目标直线方程；
步骤S3075：判断是否达到预设拟合次数；
步骤S3076：若未达到预设拟合次数，则执行步骤在所述候选激光点回波数据集中随机选取两个激光点回波数据；
步骤S3077：若达到预设拟合次数，则确定无法拟合得到目标直线方程。
接步骤S307进入步骤S308：依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
利用公式
计算目标直线方程与牵引车前进方向之间的夹角
参见图5图示中有目标直线方程与牵引车前进方向之间的夹角
的示意。
利用公式
计算牵引车与挂车之间转向角度θ，参见图5图示中有牵引车与挂车之间转向角度θ的示意。
在上述方案的基础上，还可以包括：
将所述激光点回波数据集中过滤操作过滤的激光点回波数据，组成障碍物激光点回波数据集；利用所述障碍物激光点回波数据集，确定障碍物信息。
障碍物激光点回波数据集，也即图5中扫描范围C内的激光点回波数据集。障碍物激光点回波数据集可用于检测牵引车后方的障碍物信息。
当需要输出牵引车后方障碍物信息情况下，可采用障碍物检测算法确定障碍物信息，以便辅助进行车辆轨迹的规划与控制。关于障碍物检测算法已为成熟技术，在此暂无赘述。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
第一，采用激光雷达获取的激光点回波数据集，来计算并确定牵引车与挂车之间的转向角度，由于激光雷达的精度较高且达测量不受环境光照的影响，所以提高转角角度检测方案的稳定性和鲁棒性。
第二，激光雷达设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部也即安装于挂车底盘下方，由于激光雷达上方的挂车对激光雷达起到遮挡作用，所以降低雨雪天气对于激光雷达性能的影响，提高挂车转角测量的可靠性。
第三，激光雷达安装在牵引车上，直接利用挂车反射的激光点回波数据便可以计算得到转向角度，无需在挂车上搭载传感器，提高牵引车对于不同挂车的适配性。
第四，激光雷达可同时获取障碍物激光点回波数据集，以便利用障碍物激光点回波数据集来完成牵引车后方的障碍物检测，在测量挂车转向角度的同时提供障碍物信息，可以进一步提高车辆轨迹规划与控制的安全性与可靠性。
参见图6，本申请还提供一种转向角度检测装置，应用于转向角度检测系统中的处理器，所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达；所述转向角度检测装置包括：
接收单元61，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集；
过滤单元62，用于对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；
拟合单元63，用于利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；
角度计算单元64，用于依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
其中，过滤单元62对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集，包括：
将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
在所述牵引车坐标系下，计算所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述激光雷达的坐标点之间的各个直线距离；
在所述激光点回波数据集中，排除直线距离超出预设感兴趣距离范围的激光点回波数据，剩余的激光点回波数据组成所述候选激光点回波数据集。
其中，所述将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系，包括：
利用下述公式将所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据，由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
其中，
为一激光点回波数据于牵引车坐标系下的坐标，
为一激光点回波数据于激光雷达坐标系下的坐标，R为激光雷达坐标系与牵引车坐标系之间的旋转矩阵，
激光雷达坐标系原点相对于牵引车坐标系在X轴、Y轴和Z轴方向上的偏移量。
其中，拟合单元63利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程，包括：
在所述候选激光点回波数据集中，随机选取两个激光点回波数据；
利用该两个激光点回波数据和直线方程公式，计算得到候选直线方程；
判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件；
若所述候选直线方程满足拟合结束条件，则确定所述候选直线方程为所述目标直线方程；
否则判断是否达到预设拟合次数；
若未达到预设拟合次数，则执行步骤在所述候选激光点回波数据集中随机选取两个激光点回波数据；
若达到预设拟合次数，则确定无法拟合得到目标直线方程。
其中，所述判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件包括：
计算所述候选激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述候选直线方程的直线距离；
统计直线距离小于预设距离的激光点回波数据的第一数量；
计算所述第一数量与第二数量的比值，其中所述第二数量为所述候选激光点回波数据集中激光点回波数据的数量；
判断所述比值是否大于预设比值；
若所述比值大于预设比值，则确定达到拟合结束条件；
若所述比值不大于预设比值，则确定未达到拟合结束条件。
其中，角度计算单元64依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度，包括：
利用公式
计算目标直线方程与牵引车前进方向之间的夹角
利用公式
计算牵引车与挂车之间转向角度θ。
转向角度检测装置在对所述激光点回波数据集执行过滤操作之后，还包括：
障碍物确定单元65，用于将所述激光点回波数据集中过滤操作过滤的激光点回波数据，组成障碍物激光点回波数据集；利用所述障碍物激光点回波数据集，确定障碍物信息。
参见图1，本申请还提供了一种转向角度检测系统，包括：
设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达，用于在牵引车驾驶过程中于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集，发送所述激光点回波数据集至处理器(图中未示出)；
与所述激光雷达相连的处理器，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，所述目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
可选的，所述牵引车尾板上设置有固定支架，所述激光雷达通过该固定支架设置于所述牵引车尾板上；
所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于挂车表面反射平板，反射平板与所述激光雷达的激光扫射面具有相交线。
本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种转向角度检测方法，其特征在于，应用于转向角度检测系统中的处理器，所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达；所述转向角度检测方法包括：
接收激光雷达发送的激光点回波数据集；其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集；
对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；
利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，所述目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；
依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集，包括：
将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
在所述牵引车坐标系下，计算所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述激光雷达的坐标点之间的各个直线距离；
在所述激光点回波数据集中，排除直线距离超出预设感兴趣距离范围的激光点回波数据，剩余的激光点回波数据组成所述候选激光点回波数据集。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述激光点回波数据集由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系，包括：
利用下述公式将所述激光点回波数据集中各个激光点回波数据，由激光雷达坐标系转换至牵引车坐标系；
其中，
为一激光点回波数据于牵引车坐标系下的坐标，
为一激光点回波数据于激光雷达坐标系下的坐标，R为激光雷达坐标系与牵引车坐标系之间的旋转矩阵，
激光雷达坐标系原点相对于牵引车坐标系在X轴、Y轴和Z轴方向上的偏移量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程，包括：
在所述候选激光点回波数据集中，随机选取两个激光点回波数据；
利用该两个激光点回波数据和直线方程公式，计算得到候选直线方程；
判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件；
若所述候选直线方程满足拟合结束条件，则确定所述候选直线方程为所述目标直线方程；
否则判断是否达到预设拟合次数；
若未达到预设拟合次数，则执行步骤在所述候选激光点回波数据集中随机选取两个激光点回波数据；
若达到预设拟合次数，则确定无法拟合得到目标直线方程。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述候选直线方程是否达到拟合结束条件包括：
计算所述候选激光点回波数据集中各个激光点回波数据与所述候选直线方程的直线距离；
统计直线距离小于预设距离的激光点回波数据的第一数量；
计算所述第一数量与第二数量的比值，其中所述第二数量为所述候选激光点回波数据集中激光点回波数据的数量；
判断所述比值是否大于预设比值；
若所述比值大于预设比值，则确定达到拟合结束条件；
若所述比值不大于预设比值，则确定未达到拟合结束条件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度，包括：
利用公式
计算目标直线方程与牵引车前进方向之间的夹角
利用公式
计算牵引车与挂车之间转向角度θ。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述激光点回波数据集执行过滤操作之后，还包括：
将所述激光点回波数据集中过滤操作过滤的激光点回波数据，组成障碍物激光点回波数据集；
利用所述障碍物激光点回波数据集，确定障碍物信息。
8.一种转向角度检测系统，其特征在于，包括：
设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达，用于在牵引车驾驶过程中于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集，发送所述激光点回波数据集至处理器；
与所述激光雷达相连的处理器，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，所述目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述牵引车尾板上设置有固定支架，所述激光雷达通过该固定支架设置于所述牵引车尾板上；
所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于挂车表面反射平板，反射平板与所述激光雷达的激光扫射面具有相交线。
10.一种转向角度检测装置，其特征在于，应用于转向角度检测系统中的处理器，所述转向角度检测系统还包括设置于卡车的牵引车与挂车之间且附着于牵引车尾部的激光雷达；所述转向角度检测装置包括：
接收单元，用于接收激光雷达发送的激光点回波数据集；其中，在牵引车驾驶过程中所述激光雷达于扫描范围内持续发射激光点至外界环境，并接收包含挂车表面的外界环境反射的激光点回波数据，多个激光点回波数据组成激光点回波数据集；
过滤单元，用于对所述激光点回波数据集执行过滤操作，获得候选激光点回波数据集；
拟合单元，用于利用所述候选激光点回波数据集执行直线拟合操作获得目标直线方程；其中，目标直线方程表示所述激光雷达的激光扫射面和所述挂车表面的相交线；
角度计算单元，用于依据所述目标直线方程的斜率计算牵引车与挂车之间的转向角度。
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