Building an Efficient Occupancy Grid Map Based on Lidar Data Fusion for Autonomous driving Applications

The Localization and Map building module is a core building block for designing an autonomous vehicle. It describes the vehicle ability to create an accurate model of its surroundings and maintain its position in the environment at the same time. In this thesis work, we contribute to the autonomous driving research area by providing a proof-of-concept of integrating SLAM solutions into commercial vehicles; improving the robustness of the Localization and Map building module. The proposed system applies Bayesian inference theory within the occupancy grid mapping framework and utilizes Rao-Blackwellized Particle Filter for estimating the vehicle trajectory. The work has been done at Scania CV where a heavy duty vehicle equipped with multiple-Lidar sensory architecture was used. Low level sensor fusion of the different Lidars was performed and a parallelized implementation of the algorithm was achieved using a GPU. When tested on the frequently used datasets in the community, the implemented algorithm outperformed the scan-matching technique and showed acceptable performance in comparison to another state-of-art RBPF implementation that adapts some improvements on the algorithm. The performance of the complete system was evaluated under a designed set of real scenarios. The proposed system showed a significant improvement in terms of the estimated trajectory and provided accurate occupancy representations of the vehicle surroundings. The fusion module was found to build more informative occupancy grids than the grids obtained form individual sensors.Modulen som har hand om både lokalisering och byggandet av karta är en av huvudorganen i ett system för autonom körning. Den beskriver bilens förmåga att skapa en modell av omgivningen och att hålla en position i förhållande till omgivningen. I detta examensarbete bidrar vi till forskningen inom autonom bilkörning med ett valideringskoncept genom att integrera SLAM-lösningar i kommersiella fordon, vilket förbättrar robustheten hos lokaliserings-kartbyggarmodulen. Det föreslagna systemet använder sig utav Bayesiansk statistik applicerat i ett ramverk som har hand om att skapa en karta, som består av ett rutnät som används för att beskriva ockuperingsgraden. För att estimera den bana som fordonet kommer att färdas använder ramverket RBPF(Rao-Blackwellized particle filter). Examensarbetet har genomförts hos Scania CV, där ett tungt fordon utrustat med flera lidarsensorer har använts. En lägre nivå av sensor fusion applicerades för de olika lidarsensorerna och en parallelliserad implementation av algoritmen implementerades på GPU. När algoritmen kördes mot data som ofta används av ”allmänheten” kan vi konstatera att den implementerade algoritmen ger ett väldigt mycket bättre resultat än ”scan-matchnings”-tekniken och visar på ett acceptabelt resultat i jämförelse med en annan högpresterande RBPFimplementation, vilken tillför några förbättringar på algoritmen. Prestandan av hela systemet utvärderas med ett antal egendesignade realistiska scenarion. Det föreslagna systemet visar på en tydlig förbättring av uppskattningen av körbanan och bidrar även med en exakt representation av omgivningen. Sensor Fusionen visar på en bättre och mer informativ representation än när man endast utgår från de individuella lidarsensorerna