CN105867368B - 一种信息处理方法和移动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种信息处理方法，包括：按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动。本发明还公开了一种实施所述信息处理方法的移动装置。

Description

一种信息处理方法和移动装置
技术领域
本发明涉及目标跟随技术领域，尤其涉及一种信息处理方法和移动装置。
背景技术
自主移动装置是指一种无需外部控制而能够根据自身所获得的信息实现自主移动的装置，如：根据对外部环境的检测实现自主移动控制(如避障)，或，基于目标跟随的自主移动控制等等。对自主移动装置按移动维度进行划分，可以至少划分为二维自主移动装置(如地面自主移动装置)、三维自主移动装置(如无人机)等等。目标跟随是自主移动装置需要具备的一项常用技能。
现有技术中的目标跟随方法是对自主移动装置和被跟随的目标对象之间的相对位置直接进行闭环控制，由于自主移动装置自身的跟随路径不可控，因此，当目标对象绕行障碍物时，参见图1所示，自主移动装置很容易与障碍物发生碰撞。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种信息处理方法和移动装置。
本发明实施例是这样实现的：
本发明实施例提供了一种信息处理方法，应用于移动装置，所述方法包括：
按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；
从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；
根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动。
上述方案中，所述从采集获得的位置信息中提取满足第一条件的位置信息，并将提取的位置信息存入目标路径点队列，包括：
采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；
如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
上述方案中，所述根据采集获得的位置信息、以及目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，包括：
根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
上述方案中，所述目标路径点队列中目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列，包括：
按所述位置信息获得的时间先后顺序，时间上最先获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
在生成所述控制指令后，所述方法还包括：
根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
上述方案中，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；
所述根据目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，包括：
根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}，生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行：{(wi-ΔX)T(Δθ)}，其中，i＝0,1,2,…n，T(Δθ)表示旋转变换矩阵；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。
本发明实施例还提供了一种移动装置，包括：
位置信息采集单元，用于按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；
目标路径点队列管理单元，用于从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；
移动控制单元，用于根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动。
上述方案中，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，
在所述位置信息采集单元采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；
如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
上述方案中，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，
根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
上述方案中，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，按所述位置信息获得的时间先后顺序，将时间上最先获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
所述移动控制单元进一步用于，在生成所述控制指令后，根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，通知所述目标路径点队列管理单元从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
上述方案中，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；
所述移动控制单元进一步用于，根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}，生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行：{(wi-ΔX)T(Δθ)}，其中，i＝0,1,2,…n，T(Δθ)表示旋转变换矩阵；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。
本发明实施例所提供的一种信息处理方法和移动装置，使移动装置能够记录其跟随的目标对象走过的各个目标路径点，从而控制移动装置按序向各个目标路径点移动，也即移动装置沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随；这样，能够使移动装置在跟随的过程中更好的避障，因为通常目的对象走过的轨迹是不会有障碍物的；而且，由于本发明实施例的移动装置跟随路径是可控的(即沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随)，即使目标对象绕行障碍物，移动装置也能很好的跟随目标，不会与障碍物发生碰撞。
附图说明
图1为现有技术中目标对象绕行障碍物时，跟随的自主移动装置与障碍物发生碰撞的示意图；
图2为本发明实施例一的信息处理方法的流程图；
图3为本发明实施例中用极坐标表示相对位置信息的示意图；
图4为本发明实施例中相对位置矢量变换的示意图；
图5为本发明实施例中目标对象走过的路径和移动装置之间的关系示意图；
图6为本发明实施例二的移动装置的组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
实施例一
本发明实施例一提供一种信息处理方法，应用于移动装置，所述移动装置能够实现自主移动，所谓自主移动是指无需外部控制而能够根据自身所获得的信息实现自主的移动；如图2所示，该方法主要包括：
步骤101，按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息。
移动装置中预设位置信息的采样频率，移动装置按照预设的所述采样频率采集获得移动装置跟踪的目标对象的位置信息。本发明实施例中适用的位置信息获得方法有多种，这其中至少包括采集获得移动装置跟踪的目标对象的绝对位置信息(如GPS位置信息)，以及采集获得移动装置跟踪的目标对象的相对位置信息，所述相对位置信息是指目标对象相对于移动装置的位置信息，如相对距离、相对夹角等。
其中，可以采用基于(UWB，Ultra Wideband)的方法来获得目标对象相对于移动装置的相对位置信息，在具体实施时，可以在移动装置上安装UWB模块，在目标对象上安装UWB信标，UWB模块向UWB信标发射信号，并接收UWB信号的反射信号；UWB信标与UWB单元之间的相对距离d可以采用基于(TOF，Time of Flight)的技术来测量，TOF通过计算无线电波(或光、声波等)发射和反射的时间差，来换算成相对距离d；UWB信标与UWB单元之间的相对角度θ可以采用基于到达角(AOA，Angle of arrival)的技术来测量，AOA是基于信号到达角度的定位算法，通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向，可以计算接收节点和锚节点之间的相对方位或相对角度。
当然，本发明实施例并不仅限于通过UWB技术来获得目标对象与移动装置的相对位置信息，具体实施时也可以采用其他技术手段来获得目标对象与移动装置的相对位置信息，如：超声波测距传感器、红外测距传感器、声呐、雷达、双目视觉等等。本发明实施例在此不一一列举。
步骤102，从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列。
在具体实施步骤102时，采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
其中，所述根据采集获得的位置信息、以及目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，包括：
根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
举例说明：移动装置开始采集获得目标对象的初始位置信息时，对应的目标路径点队列为空，此时移动装置直接将所述初始位置信息存入目标路径点队列；移动装置将后续采集获得的位置信息与所述初始位置信息进行比较，判断两者之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，对于未达到所述第一距离阈值的所述采集获得的位置信息，移动装置是不将其存入目标路径点队列的，只有当采集获得的位置信息与所述初始位置信息之间的距离达到预设的第一距离阈值时，才将达到所述第一距离阈值的所述采集获得的位置信息存入目标路径点队列中，作为当前目标路径点队列的队首，为描述方便，简称为第1条满足第一条件的位置信息。移动装置再后续采集获得目标对象的位置信息时，将其与所述第1条满足第一条件的位置信息进行比较，判断两者之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，同样的，只有采集获得的位置信息与所述第1条满足第一条件的位置信息之间的距离达到预设的第一距离阈值时，才将采集获得的位置信息存入目标路径点队列中，作为当前目标路径点队列的队首，为描述方便，简称为第2条满足第一条件的位置信息。那么一般的，假设当前目标路径点队列的队首为第n条(n大于等于1)满足第一条件的位置信息，那么移动装置在采集获得目标对象的位置信息时，会将其与位于队首的所述第n条满足第一条件的位置信息进行比较，判断两者之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，只有达到预设的第一距离阈值时，才将当前采集获得的目标对象的位置信息存入目标路径点队列中，作为当前目标路径点队列新的队首，简称为第n+1条满足第一条件的位置信息。
那么也就是说，本发明实施例中实施步骤101～102是为记录目标对象的位置变化足够大(用所述第一距离阈值来衡量)的位置信息，分别对应各个目标路径点，这些目标路径点依次连接起来组成的路径用来描述目标对象移动过的轨迹。
步骤103，根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动。
其中，所述目标路径点队列中目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列，包括：
按所述位置信息获得的时间先后顺序，时间上最先获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
相应的，在生成所述控制指令后，所述方法还包括：
根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
举例说明：
假设目标路径点队列中从队尾到队首的各个位置信息依次为：初始位置信息、第1条满足第一条件的位置信息、第2条满足第一条件的位置信息、…、第m条满足第一条件的位置信息；
那么，所述生成的控制指令是用于控制移动装置依次向以下路径点移动：初始位置信息对应的路径点、第1条满足第一条件的位置信息对应的路径点、第2条满足第一条件的位置信息对应的路径点、…、第m条满足第一条件的位置信息对应的路径点；
并且，当移动装置到达所述初始位置信息对应的路径点时，从目标路径点队列中删除所述初始位置信息；当移动装置到达所述第1条满足第一条件的位置信息对应的路径点时，从目标路径点队列中删除所述第1条满足第一条件的位置信息；依此类推。也就是说，移动装置每到达一个路径点，即会将相应路径点对应的位置信息从目标路径点队列中删除。
在一实施方式中，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；所述相对位置矢量可以用极坐标来表示，如图3所示，极坐标表示为夹角α和第一矢径矢量ρ，其中，所述第一矢径矢量ρ表示所述移动装置到所述目标对象的矢径矢量，夹角α表示所述第一矢径矢量ρ与所述移动装置的绝对平动速度矢量vf之间的夹角。另外，移动装置相对于地面的平动速度矢量为vf，相对于地面的转动速度矢量为ωf，vf和ωf可以通过移动装置的码盘测量获得，码盘又称编码器(Encoder)，是一种将旋转运动转换为电信号的传感器，可以用于检测车轮转速、机械关节转角等。
所述根据目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，包括：
根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}，生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行：{(wi-ΔX)T(Δθ)}，其中，i＝0,1,2,…n，T(Δθ)表示旋转变换矩阵；变换后的相对位置矢量用于描述移动装置运动后路径与目标对象之间的新的相对位置；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。相对位置矢量变换的示意图请参见图4。
下面介绍本发明实施例的一种基于移动装置与目标路径点之间的相对位置信息，来控制移动装置移动的实施例，但需要说明的是，本发明实施例的控制方法并非仅限于这一种，其至少包括基于移动装置与目标路径点之间的相对位置信息的控制、以及基于移动装置与目标路径点的绝对位置信息的控制。
假设移动装置可以前进和转向移动，但不能横向移动。目标对象走过的路径和移动装置之间的关系如图5所示，其中，waypoint表示目标对象走过的各个路径点(即目标路径点队列中保存的各个路径点)，vf表示移动装置相对于地面的平动速度矢量，ωf表示移动装置相对于地面的转动速度矢量，以某一目标路径点建立坐标系，所述坐标系的X轴正方向与目标对象在所述路径点的运动方向重合；在该坐标系下，移动装置相对于目标对象的坐标记为(x0,y0)，将位置(x0,y0)分解为第一相对位置和第二相对位置，即是计算移动装置与其需要接近的路径点之间偏差(Δx,Δy)，Δx和Δy的计算方式本发明实施例不做限制。
本发明实施例的控制目的即是获得让Δx和Δy逐渐收敛的控制律，通过实施所述控制律让Δx和Δy逐渐收敛到零，以使移动装置逐渐移动到(x0,y0)。使Δx和Δy逐渐收敛的控制律可以分别设计如下：
针对Δx，设计一个给定移动装置前进速度指令vr的控制律：vr＝fx(Δx,t)，该控制律驱动Δx逐渐收敛到零，t表示时间。在具体实施过程中，所述控制律可以是比例积分微分(PID，Proportion-Integral-Differential)控制律，也可以是其他控制律，本发明实施例不做限制。
针对Δy，设计如下具有内环、外环这两个闭环控制的串级控制器：
外环：设计一个和距离成正比的接近角θa＝Δy×k，如图5中所示，其中，k为比例系数，θa为接近角；k的大小决定了移动装置切近目标对象行走路线的角度，k越大，移动装置就会以越大的角度切近目标对象的行走路线，并且在离目标对象的行走路线更近的地方才让移动装置指向修正为和目标的走向相同；通常来讲，k的取值需要根据经验和实际调试来确定；
内环：设定对移动装置转动速度的控制律：ωr＝fy(θe,t)，其中，θe表示移动装置前进方向和接近角之间的误差角，只要移动装置还在前进，该控制律即会不断驱动Δy和θe同时收敛到零；fy(·,t)控制律可以是PID控制律，也可以是其他控制律，本发明实施例不做限制。θe的具体计算方法本发明实施例不做具体限制，实际应用中任何能计算获得θe的方法应当都属于本发明实施例所要保护的范围。
另外，本发明实施例也可以针对每一个路径点(waypoint)设置一个到达边界线，例如：以与相应路径点之间的距离来描述相应的边界线，如距离某一路径点3cm的距离处设定为其边界线(Boundline)，当移动装置移动到穿过所述边界线即视为移动装置到达相应的路径点，从而将所述路径点的位置信息从目标路径点队列中删除，进而移动装置向目标路径点队列中的下一目标路径点移动。移动装置沿路径线移动，路径线是一系列连接相邻路径点的线段；边界线的设置使程序可以判断移动装置应该沿哪两个路径点所连接成的路径线移动；当移动装置即将走完当前所在的路径线后，就会穿越边界线，当穿越边界线后，程序就会控制移动装置沿下一路径线行进。
通过实施本发明的实施例一，移动装置能够记录其跟随的目标对象走过的各个目标路径点，从而控制移动装置按序向各个目标路径点移动，也即移动装置沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随；这样，能够使移动装置在跟随的过程中更好的避障，因为通常目的对象走过的轨迹是不会有障碍物的；而且，由于本发明实施例的移动装置跟随路径是可控的(即沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随)，即使目标对象绕行障碍物，移动装置也能很好的跟随目标，不会与障碍物发生碰撞。
实施例二
在同一发明构思下，对应本发明实施例一的信息处理方法，本发明实施例二还提供了一种移动装置，如图6所示，该装置主要包括：
位置信息采集单元10，用于按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；
目标路径点队列管理单元20，用于从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；
移动控制单元30，用于根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动。
在一实施方式中，目标路径点队列管理单元20进一步用于，
在所述位置信息采集单元10采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；
如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
在一实施方式中，所述目标路径点队列管理单元20进一步用于，根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
在一实施方式中，目标路径点队列管理单元20进一步用于，按所述位置信息获得的时间先后顺序，将时间上最先获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
所述移动控制单元30进一步用于，在生成所述控制指令后，根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，通知所述目标路径点队列管理单元20从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
在一实施方式中，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；
所述移动控制单元30进一步用于，根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}，生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0,w1,w2,…wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行：{(wi-ΔX)T(Δθ)}，其中，i＝0,1,2,…n，T(Δθ)表示旋转变换矩阵；变换后的相对位置矢量用于描述移动装置运动后路径与目标对象之间的新的相对位置；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。相对位置矢量变换的示意图请参见图4。
下面介绍本发明实施例的一种移动控制单元30基于移动装置与目标路径点之间的相对位置信息，来控制移动装置移动的实施例，但需要说明的是，本发明实施例的控制方法并非仅限于这一种，其至少包括基于移动装置与目标路径点之间的相对位置信息的控制、以及基于移动装置与目标路径点的绝对位置信息的控制。
假设移动装置可以前进和转向移动，但不能横向移动。目标对象走过的路径和移动装置之间的关系如图5所示，其中，waypoint表示目标对象走过的各个路径点(即目标路径点队列中保存的各个路径点)，vf表示移动装置相对于地面的平动速度矢量，ωf表示移动装置相对于地面的转动速度矢量，以某一目标路径点建立坐标系，所述坐标系的X轴正方向与目标对象在所述路径点的运动方向重合；在该坐标系下，移动装置相对于目标对象的坐标记为(x0,y0)，将位置(x0,y0)分解为第一相对位置和第二相对位置，即是计算移动装置与其需要接近的路径点之间偏差(Δx,Δy)，Δx和Δy的计算方式本发明实施例不做限制。
本发明实施例的控制目的即是获得让Δx和Δy逐渐收敛的控制律，通过实施所述控制律让Δx和Δy逐渐收敛到零，以使移动装置逐渐移动到(x0,y0)。使Δx和Δy逐渐收敛的控制律可以分别设计如下：
针对Δx，设计一个给定移动装置前进速度指令vr的控制律：vr＝fx(Δx,t)，该控制律驱动Δx逐渐收敛到零，t表示时间。在具体实施过程中，所述控制律可以是比例积分微分(PID，Proportion-Integral-Differential)控制律，也可以是其他控制律，本发明实施例不做限制。
针对Δy，设计如下具有内环、外环这两个闭环控制的串级控制器：
外环：设计一个和距离成正比的接近角θa＝Δy×k，如图5中所示，其中，k为比例系数，θa为接近角；k的大小决定了移动装置切近目标对象行走路线的角度，k越大，移动装置就会以越大的角度切近目标对象的行走路线，并且在离目标对象的行走路线更近的地方才让移动装置指向修正为和目标的走向相同；通常来讲，k的取值需要根据经验和实际调试来确定；
内环：设定对移动装置转动速度的控制律：ωr＝fy(θe,t)，其中，θe表示移动装置前进方向和接近角之间的误差角，只要移动装置还在前进，该控制律即会不断驱动Δy、θa和θe同时收敛到零；fy(·,t)控制律可以是PID控制律，也可以是其他控制律，本发明实施例不做限制。θe的具体计算方法本发明实施例不做具体限制，实际应用中任何能计算获得θe的方法应当都属于本发明实施例所要保护的范围。
另外，本发明实施例也可以针对每一个路径点(waypoint)设置一个到达边界线，例如：以与相应路径点之间的距离来描述相应的边界线，如距离某一路径点3cm的距离处设定为其边界线(Boundline)，当移动装置移动到穿过所述边界线，移动控制单元30即视为移动装置到达相应的路径点，从而移动控制单元30将所述路径点的位置信息从目标路径点队列中删除，进而移动装置向目标路径点队列中的下一目标路径点移动。
通过实施本发明实施例二，移动装置能够记录其跟随的目标对象走过的各个目标路径点，从而控制移动装置按序向各个目标路径点移动，也即移动装置沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随；这样，能够使移动装置在跟随的过程中更好的避障，因为通常目的对象走过的轨迹是不会有障碍物的；而且，由于本发明实施例的移动装置跟随路径是可控的(即沿着目标对象走过的轨迹进行循迹跟随)，即使目标对象绕行障碍物，移动装置也能很好的跟随目标，不会与障碍物发生碰撞。
需要说明的是，本发明实施例的信息处理方法和移动装置即能够适用于二维跟随的场景，如应用在电动车、自平衡车上，本发明实施例也能够适用于三维空间跟随的场景，如应用在无人机上。其实现原理和具体方法如前所述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和电子设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、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。
或者，本发明实施例上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机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机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、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。
鉴于此，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，所述指令用于执行本发明实施例所述的信息处理方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信息处理方法，应用于移动装置，其特征在于，所述方法包括：
按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；
从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；
根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动，每个所述目标路径点均包括对应的到达边界线，若所述移动装置移动时穿过所述到达边界线，则确定所述移动装置到达对应的所述目标路径点，并从所述目标路径点队列中删除用于描述该目标路径点的位置信息。
2.根据权利要求1所述信息处理方法，其特征在于，所述从采集获得的位置信息中提取满足第一条件的位置信息，并将提取的位置信息存入目标路径点队列，包括：
采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；
如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
3.根据权利要求2所述信息处理方法，其特征在于，所述根据采集获得的位置信息、以及目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，包括：
根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
4.根据权利要求1、2或3所述信息处理方法，其特征在于，所述目标路径点队列中目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列，包括：
按所述位置信息获得的时间先后顺序，时间上最先获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息位于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
在生成所述控制指令后，所述方法还包括：
根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
5.根据权利要求4所述信息处理方法，其特征在于，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；
所述根据目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，包括：
根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0，w1，w2，...，wn}生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0，w1，w2，...，wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行{(wi-ΔX)T(Δθ)},其中，i＝0,1,2...n,T(Δθ)表示旋转变换矩阵；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。
6.一种移动装置，其特征在于，包括：
位置信息采集单元，用于按预设频率采集获得所述移动装置跟踪的目标对象的位置信息；
目标路径点队列管理单元，用于从采集获得的所述位置信息中提取满足第一条件的所述位置信息，并将提取的所述位置信息存入目标路径点队列；在所述目标路径点队列中，每一条所述位置信息用于描述一个目标路径点，且所述目标路径点队列中所述目标路径点的位置信息按采集获得的先后顺序排列；
移动控制单元，用于根据所述目标路径点队列中保存的所述目标路径点的位置信息，生成相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述移动装置向所述目标路径点队列中描述的各目标路径点按顺序移动，每个所述目标路径点均包括对应的到达边界线，若所述移动装置移动时穿过所述到达边界线，则确定所述移动装置到达对应的所述目标路径点，并通知所述目标路径点队列管理单元从所述目标路径点队列中删除用于描述该目标路径点的位置信息。
7.根据权利要求6所述移动装置，其特征在于，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，
在所述位置信息采集单元采集获得所述目标对象的位置信息时，判断所述目标路径点队列是否为空，如是，则将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列；
如否，则根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断是否满足第一条件，并在判断满足所述第一条件时，将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列，在判断不满足所述第一条件时，不将所述采集获得的位置信息存入所述目标路径点队列。
8.根据权利要求7所述移动装置，其特征在于，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，
根据所述采集获得的位置信息、以及所述目标路径点队列中最后存入的位置信息，判断采集获得的位置信息所对应的目标路径点、与所述目标路径点队列中最后存入的位置信息所对应的目标路径点之间的距离是否达到预设的第一距离阈值，如果达到，则判断满足所述第一条件；否则，判断不满足所述第一条件。
9.根据权利要求6、7或8所述移动装置，其特征在于，所述目标路径点队列管理单元进一步用于，按所述位置信息获得的时间先后顺序，将时间上最先获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队尾，时间上最后获得的所述位置信息排列于所述目标路径点队列的队首，且从所述队尾到队首依次排列的所述位置信息的获得时间依次从先到后；
所述移动控制单元进一步用于，在生成所述控制指令后，根据所述控制指令控制所述移动装置依次向所述目标路径点队列中从队尾到队首的各个所述位置信息所对应的路径点移动，且每当所述移动装置到达队尾的所述位置信息所对应的路径点时，通知所述目标路径点队列管理单元从所述目标路径点队列中删除所述队尾的位置信息。
10.根据权利要求9所述移动装置，其特征在于，所述目标路径点队列中保存的目标路径点的位置信息包括：各目标路径点与所述移动装置之间的相对位置矢量；
所述移动控制单元进一步用于，根据所述移动装置与所述目标路径点队列中保存的各目标路径点之间的相对位置矢量{w0，w1，w2，...，wn}生成使所述移动装置从目标路径点队列的队尾向队首对应的各目标路径点依次移动的控制指令；且在控制过程中，按预设的采样周期获得所述移动装置的移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ，在每个采样周期，根据获得所述移动距离矢量ΔX和旋转角度矢量Δθ对所述相对位置矢量{w0，w1，w2，...，wn}进行变换，并获得变换后的相对位置矢量，矢量变换依据以下公式进行{(wi-ΔX)T(Δθ)},其中，i＝0,1,2...n,T(Δθ)表示旋转变换矩阵；
相应的，所述控制指令是依据最新的所述相对位置矢量生成的。
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