Robust sensing and perception in adverse weather conditions remain one of the biggest challenges for realizing reliable autonomous vehicle mobility services. Prior work has established that rainfall rate is a useful measure for the adversity of atmospheric weather conditions. This work presents a probabilistic hierarchical Bayesian model that infers rainfall rate from automotive lidar point cloud sequences with high accuracy and reliability. The model is a hierarchical mixture of experts model, or a probabilistic decision tree, with gating and expert nodes consisting of variational logistic and linear regression models. Experimental data used to train and evaluate the model is collected in a large-scale rainfall experiment facility from both stationary and moving vehicle platforms. The results show prediction accuracy comparable to the measurement resolution of a disdrometer, and the soundness and usefulness of the uncertainty estimation. The model achieves RMSE 2.42\,mm/h after filtering out uncertain predictions. The error is comparable to the mean rainfall rate change of 3.5\,mm/h between measurements. Model parameter studies show how predictive performance changes with tree depth, sampling duration, and crop box dimension. A second experiment demonstrates the predictability of higher rainfall above 300\,mm/h using a different lidar sensor, demonstrating sensor independence.


翻译:在恶劣天气条件下的强力感测和感知仍然是实现可靠的自主车辆机动性服务的最大挑战之一。先前的工作已经确定降雨率是大气气候条件逆境的有用衡量尺度。这项工作呈现出一种概率性的贝叶斯等级模型,从汽车里达点云云序列中以高度精确和可靠的方式推断出降雨率。模型是专家模型或概率决策树的分级组合,由变异物流和线性回归模型构成的凝固和专家节点。用于培训和评价模型的实验数据来自固定和移动车辆平台的大规模降雨实验设施。结果显示预测准确性与测量仪的分辨率相当,以及不确定性估计的健全性和有用性。模型在过滤不确定预测后达到RMSE 2.42\mm/h。错误与测量之间平均降雨率变化3.5\ mm/h相近。模型参数研究显示,从树深度、采样期和作物箱层面的预测性能变化如何。第二次实验显示,上面300\传感器独立性的可预测性,使用不同的激光显示。

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