一种物理激光雷达的仿真方法与流程

所属的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施例，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图5来描述根据本发明的这种实施例的电子设备500。图5显示的电子设备500仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图5所示，电子设备500以通用计算设备的形式表现。电子设备500的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元510、上述至少一个存储单元520、连接不同系统组件(包括存储单元520和处理单元510)的总线530、显示单元540。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元510执行，使得所述处理单元510执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施例的步骤。例如，所述处理单元510可以执行如图1中所示的步骤s110至步骤s150。存储单元520可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)5201和/或高速缓存存储单元5202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)5203。存储单元520还可以包括具有一组(至少一个)程序模块5203的程序/实用工具5204，这样的程序模块5205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线550可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备500也可以与一个或多个外部设备570(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备500交互的设备通信，和/或与使得该电子设备500能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口550进行。并且，电子设备500还可以通过网络适配器560与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器560通过总线550与电子设备500的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备500使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施例的步骤。参考图6所示，描述了根据本发明的实施例的用于实现上述方法的程序产品600，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

背景技术：

1、在自动驾驶落地之前需要借助于自动驾驶仿真软件对全栈算法进行仿真测试。尤其是在自动驾驶计算平台在环或者车辆在环仿真阶段，我们就需要对真实的激光雷达进行详细的物理仿真。

2、仿真领域仿真软件的激光雷达数据都是由各自的仿真软件定义，其数据定义各不相同。以传统车辆动力学为主的仿真软件(例如prescan、carsim)激光雷达数据通常是以matlab/simulink开放其数据接口供算法调用，与真实的激光雷达相比其不能仿真特定激光雷达的数据传输过程和解析发布过程。以自动驾驶域算法为主的仿真软件(例如carla、lgvsl)激光雷达数据通常以ros桥接后，通过ros话题发布供算法开发，其虽然能解析出ros话题但是也没有对特定激光雷达的数据传输解析过程进行物理仿真。因此，现有技术中并无可以实现对特定激光雷达的数据传输解析过程进行物理仿真的技术方案。

3、因此，需要一种或多种方法解决上述问题。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种物理激光雷达的仿真方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种物理激光雷达的仿真方法，包括：

3、s110，获取预设激光雷达的物理参数、数据协议、驱动程序和内参文件，并基于预设激光雷达的物理参数在仿真软件中为预设车辆的虚拟激光雷达设定虚拟激光雷达的物理参数，所述物理参数包括但不限于最小探测距离、测距精度、测距分辨率、垂直分辨率、水平分辨率、视场角、角采样精度、旋转方向、旋转频率。

4、s120，基于预设激光雷达的数据协议，将仿真软件中虚拟激光雷达的起始第一水平通道的所有垂直通道数据按照预设激光雷达的数据协议进行数据填充，生成起始第一水平通道的所有垂直通道激光雷达数据；

5、s130，基于预设激光雷达的激光器旋转方向重复s120，以完成设定水平通道次数的垂直通道激光雷达数据采集，生成设定水平通道次数激光雷达数据集合；并将所述激光雷达仿真数据集合依据物理方式发送至自动驾驶计算平台；

6、s140，基于所述水平通道数，将所述s130重复预设次数，以完成对预设激光雷达的水平所有通道的垂直通道激光雷达数据的采集，生成所述预设激光雷达的旋转一圈的激光雷达仿真数据；

7、s150，基于所述预设激光雷达的驱动程序、内参文件对所述自动驾驶计算平台的仿真软件进行配置，并基于所述自动驾驶计算平台的仿真软件解析所述激光雷达仿真数据，完成对所述预设激光雷达的物理仿真。

8、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法中预设激光雷达的物理参数、数据协议、驱动程序和内参文件还包括：

9、所述数据协议包括但不限于时间戳、测量id、帧id、编码器计数、线数数据块参数和方位角数据块状态；

10、所述驱动程序包括但不限于激光雷达原始数据块接收处理程序、激光雷达点云数据发布程序；

11、所述内参文件包括但不限于垂直通道角度值、测量id为0时的偏置角度、真实激光雷达的固件版本、数据格式、水平线数起始和终止值，每帧数据水平线数、数据格式定义、激光发射器到激光雷达传感器的位置变换矩阵、雷达模式、雷达状态、激光雷达数据接收端口。

12、所述物理方式包括但不限于有线传输方式、无线传输方式。

13、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

14、基于所述预设激光雷达的数据协议生成起始第一水平通道的所有垂直通道激光雷达数据，并基于预设激光雷达的激光器旋转方向重复s120，以完成设定水平通道次数的垂直通道激光雷达数据采集，生成设定水平通道次数激光雷达数据集合，并将所述激光雷达仿真数据集合发送至自动驾驶计算平台。

15、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

16、基于所述水平通道数，将所述s130重复预设次数，以完成对预设激光雷达的水平所有通道的垂直通道激光雷达数据的采集，生成所述预设激光雷达的旋转一圈的激光雷达仿真数据。

17、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

18、基于所述预设激光雷达的驱动程序，对所述自动驾驶计算平台的仿真软件进行配置，基于所述预设激光雷达的内参文件，对所述自动驾驶计算平台的仿真软件中的垂直通道的角度分布、初始角度偏置，激光发射器坐标系与激光雷达的坐标系的关系矩阵进行配置，以使所述自动驾驶计算平台的仿真软件解析所述激光雷达仿真数据。

19、在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：

20、根据所述预设激光雷达的物理仿真，基于所述自动驾驶计算平台的仿真端的点云可视化软件，实现对所述预设激光雷达的可视化仿真。

21、在本公开的一个方面，提供一种物理激光雷达的仿真装置，包括：

22、物理参数设置模块，基于预设激光雷达的物理参数在仿真软件中为预设车辆的虚拟激光雷达设定虚拟激光雷达的物理参数，所述物理参数包括但不限于最小探测距离、测距精度、测距分辨率、垂直分辨率、水平分辨率、视场角、角采样精度、旋转方向、旋转频率；

23、垂直通道数据生成模块，基于预设激光雷达的数据协议，用于将仿真软件中虚拟激光雷达的垂直通道数的通道数据按照预设激光雷达的数据协议进行数据填充，生成单次垂直通道激光雷达数据；

24、水平通道数据生成模块，用于基于所述预设激光雷达的数据协议生成起始第一水平通道的所有垂直通道激光雷达数据，并基于预设激光雷达的激光器旋转方向重复s120，以完成设定水平通道次数的垂直通道激光雷达数据采集，生成设定水平通道次数激光雷达数据集合，并将所述激光雷达仿真数据集合发送至自动驾驶计算平台；

25、激光雷达仿真数据生成模块，用于基于所述水平通道数，将所述s130重复预设次数，以完成对预设激光雷达的水平所有通道的垂直通道激光雷达数据的采集，生成所述预设激光雷达的旋转一圈的激光雷达仿真数据；

26、数据解析模块，用于基于所述预设激光雷达的驱动程序、内参文件对所述自动驾驶计算平台的仿真软件进行配置，并基于所述自动驾驶计算平台的仿真软件解析所述激光雷达仿真数据，完成对所述预设激光雷达的物理仿真。

27、在本公开的一个方面，提供一种电子设备，包括：

28、处理器；以及

29、存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据上述任意一项所述的方法。

30、在本公开的一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意一项所述的方法。

31、本公开的示例性实施例中的一种物理激光雷达的仿真方法，其中，该方法包括：获取预设激光雷达的物理参数、数据协议、驱动程序和内参文件，并依次完成单次垂直通道激光雷达数据、激光雷达仿真数据采集，并将所述激光雷达仿真数据发送至自动驾驶计算平台；基于所述预设激光雷达的驱动程序、内参文件对所述自动驾驶计算平台的仿真软件进行配置并解析所述激光雷达仿真数据，完成对所述预设激光雷达的物理仿真。本公开使仿真的激光雷达与实物激光雷达拥有一致的物理连接方式、相近的驱动程序。使其在自动驾驶感知算法开发初期就拥有真实特定物理激光雷达的点云数据，缩短感知算法的开发周期从而加快算法迭代速度。

32、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。