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专利号: 2021107993725
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于高度矢量场的道路障碍物识别方法,在头盔的前上方设置激光雷达,所述的激光雷达检测方向设置为前下方,所述的头盔两侧设置语音播报的喇叭,所述的头盔侧面设置充电接口和开关按键,所述的头盔内部设置控制器,所述的控制器包括进行集中控制的处理器,与所述的处理器连接的由扁平电机组成的振动器,还包括与所述的充电接口连接的充电电路,所述的充电电路输出连接充电电池,所述的充电电池输出连接电源电路,所述的电源电路输出所述的控制器及其他模块所需的电源,所述的激光雷达,开关按键和喇叭与所述的处理器连接;所述的激光雷达用于检测前方地面的状况,中心位置建立传感器坐标系xyz,x轴指向所述的激光雷达的检测中心方向,与水平方向成β夹角,y轴指向左侧,z轴指向前上方,同时建立世界坐标系XYZ,Y轴与y轴重合,X轴指向正前方,Z轴指向竖直向上,k k

所述的激光雷达输出数据f (i,j)={(dij,αi,j·θ)},其中k=0,1,2...,为检测的序号,αi为所述的激光雷达在竖直方向上的检测角度,i为竖直方向上的数据序号,i=0,1,2...N‑

1,N为所述的激光雷达的线数,j为水平方向上的数据序号,j=0,1,2...,θ为所述的激光雷达在水平方向上的检测角度增量,其特征在于:所述的处理器用于实现道路障碍物识别方法,所述的道路障碍物识别方法包括以下步骤:k k

(1)每隔固定周期ΔT,所述的处理器读取所述的激光雷达输出数据f (i,j)={(d ij,k k k ‑1 k

αi,j·θ)},转换为传感器坐标系下的点[xij ,yij ,zij] =[dij·cosαi·sin(j·θ‑θ0),k k

dij·cosαi·cos(j·θ‑θ0),dij·sinαi],其中θ0为j=0的检测角度;采用坐标转换方法,k k k ‑1

将点[xij,yij,zij] 转换为世界坐标系下的点k k k ‑1

(2)在点[Xij ,Yij ,Zij ] 组成的集合中,搜索障碍物,并提取障碍物信息:距离D,方位δ,宽度W,高度H,具体步骤如下:k k k ‑1 k k k ‑1(2a)、搜索点[Xij ,Yij ,Zij] 在X轴正方向上的邻近点[Xmn ,Ymn ,Zmn] ,即αm>αi,同k k 2 k k 2 1/2 k k时[(Xmn‑Xij) +(Ymn‑Yij) ] 最小,其中m=0,1,2...N‑1,n=0,1,2...,计算ΔXij=Xmn‑k k k k k k k k ‑1 k k k ‑1Xij ,ΔZij=Zmn‑Zij ,如果ΔXij =0,则点[Xij ,Yij ,Zij] 到邻近点[Xmn,Ymn ,Zmn] 的矢量与X轴的夹角 否则

k k k ‑1

则点[Xij ,Yij ,Zij ] 的高度场矢量为k k

(ΔZij,ωij);

k k k k ‑1 k

(2b)、当ωij <‑Tω,将点[Xij ,Yij ,ΔZij ] 存入数据链表L0;当ωij >Tω,将点k k k ‑1

[Xij,Yij,ΔZij] 存入数据链表L1,Tω为角度阈值;

(2c)、遍历完所有的点以后,如果数据链表L0非空,则计算凹陷区域参数:距离D=MinX(L0),方位δ=arctan(AvergeY(L0)/AvergeX(L0)),宽度W=MaxY(L0)‑MinY(L0),高度H=AvergeΔZ(L0);

如果数据链表L1非空,则计算凸起障碍物参数:距离D=MinX(L1),方位δ=arctank

(AvergeY(L1)/AvergeX(L1)),宽度W=MaxY(L1)‑MinY(L1),将L1中的数据ΔZij对i进行积分k

求和,得到 高度H=Max{ΔZj|j=0,1,2...},其中Max为计算最大值算式;

其中MinX,MinY分别为计算数据链表中的X坐标,Y坐标最小值的算式,MaxY为计算数据链表中点的Y坐标最大值的算式,AvergeX,AvergeY和AvergeΔZ为计算数据链表中的X坐标,Y坐标和ΔZ均值的算式。

(3)如果发现障碍物,所述的处理器通过所述的振动器警示用户,并且通过所述的喇叭播报障碍物信息。