CN108205130B - 深度传感器、探测系统及传感器的发射功率的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深度传感器、探测系统及传感器的发射功率的控制方法，包含以下过程：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率。本发明具有智能的动态调整控制发射功率，减少设有该主动式深度传感器的设备功耗的优点。

Description

深度传感器、探测系统及传感器的发射功率的控制方法
技术领域
本发明涉及传感器检测技术领域，特别涉及一种主动式深度传感器、探测系统及主动式深度传感器的发射功率的控制方法。
背景技术
深度传感器向设备提供与用户的位置和姿势有关的信息，以及与深度传感器周围环境的三维形状有关的信息。深度传感器分为两类：被动式立体相机和主动式深度相机。被动式立体相机利用两个或更多个相机来观察场景，并且使用这些相机的多个视图中特征之间的移位来估计场景的深度。主动式深度相机向场景投射不可见的红外光，并且根据被反射的信息，估计场景的深度。
对于机器人，无人驾驶，智能硬件等人工智能领域，采用传感器对环境的感知是非常重要的一环。其中一大类主动式深度传感器，如激光雷达，毫米波雷达，结构光深度传感器，TOF（飞行时间法）深度传感器，超声波雷达等，能够实现对物理世界的几何尺度的有效测量。这些传感器都需要发射某种形式的信号。激光雷达，结构光，TOF等传感器需要发射红外或近红外的光，毫米波雷达发射毫米波波段的电磁波，超声波雷达发射超声波信号。但是这些传感器都需要消耗一定数量的功率，探测距离越远，功耗越大。对很多安装在移动机器人或移动终端的这类传感器而言，在完成有效的深度等信息测量的前提下，控制发射功率和整体功耗是个很重要的需求。功耗越低，在同样的电池容量下工作时间越长。现有的主动式深度传感器要么有固定的发射功率和整体功耗，要么采用比较简单的功率控制方案。比如说，先工作在一个相对较低的发射功率下，如果得到的有效深度测量过于少，就增大发射功率到下一个预设值。虽然这种方式有一定的有效性，但是还是有很大的提升余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动式深度传感器、探测系统及主动式深度传感器的发射功率的控制方法，通过预设的环境信息，智能的动态调整控制发射功率，实现达到减少设有该主动式深度传感器的设备功耗的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种主动式深度传感器的发射功率的控制方法，包含以下过程：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率。
优选地，所述待测工作环境的先验信息包含：工作环境的地图信息，所述地图信息包括：工作环境的几何信息，深度信息和图形信息。
优选地，所述探测信息为所述主动式传感器实时探测得到的反馈信息。
本发明第二个技术方案为一种用于实现如上文所述的主动式深度传感器的发射功率的控制方法的主动式传感器，包含：采集模块，预先设有待测工作环境的先验信息的处理模块，分别与所述采集模块和处理模块连接的控制模块；所述采集模块用于实时获取待测工作环境的探测信息并将该探测信息发送至所述处理模块；所述处理模块根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息，根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率并将该最大发射功率发送至所述控制模块，所述控制模块根据该最大发射功率对应动态调整控制所述主动式深度传感器的发射功率。
优选地，所述主动式传感器适用于机器人，无人驾驶和智能硬件。
本发明第三个个技术方案为一种探测系统，包含：至少一个主动式传感器，存储器；一个或多个处理器，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置成由一个或多个处理器执行完成以下步骤：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过预设的基于环境几何信息和自身位置/朝向信息，结合深度传感器的性能曲线，有效控制深度传感器发射功率，与现有技术中盲目的工作在预设的最大发射功率比，既能保证对环境感知的性能，又能减少功耗。
附图说明
图1为深度传感器探测最大距离与发射功率的一种对应关系；
图2为深度传感器探测深度D的定义示意图；
图3为本发明深度传感器在预先设定的环境几何信息的环境中探测深度D的一个实施例的示意图；
图4为本发明一种主动式深度传感器的发射功率的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图4所示，本发明一种主动式深度传感器的高效功率控制方法，包含以下过程：获取待测环境的先验信息；在对应的主动式深度传感器中预先设定所述待测环境的先验信息；所述主动式深度传感器根据预先设定的所述待测环境的先验信息与其实时探测得到的探测信息计算得到主动式传感器的位置信息与朝向信息，并查找对应的深度-功率曲线，得到最大发射功率进而调整其发射功率。
上述主动式深度传感器可以应用到多种智能设备中。
结合图1与图2所示，主动式深度传感器的发射功率W与最大有效探测深度D的关系预先通过标定或其他手段得到。图1是主动式深度传感器的发射功率W与最大有效探测深度D的关系一个实施例的示意图，其中发射功率W与最大有效探测深度D的关系呈正比例函数关系。实际主动式深度传感器的发射功率W与最大有效探测深度D的关系曲线可能有不同的形状。利用函数D = f(W)来表达深度D与功率W的关系，单位分别是米和瓦特。
如图2所示，深度D的定义如下：假设深度传感器以自身的某个位置作为坐标系原点，建立了一个三维坐标，该三维坐标系为世界坐标系，在上述世界坐标系中的任意一个点在深度传感器的视野（FOV）内的Z坐标就是深度D。也有一些深度传感器只能测量一个平面上的点的深度，即只有X-Z两个坐标轴，或Y-Z。将上述深度传感器设置在移动机器人10内，上述深度传感器探测其到其对面墙体20之间的直线距离为其当前的探测深度D。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，将上述移动机器人10放置到其工作环境内，工作环境设有多个障碍物20，上述障碍物包含但不限于室内墙壁、摆放在室内的其他家具物品。上述移动机器人10 通过SLAM技术或者其他地图构造技术预先获取了其工作环境的地图信息，该地图信息包含深度信息、工作环境几何信息和图形信息。在其后的工作过程中，移动机器人10持续的完成其自身位置的确定。假设移动机器人当前在世界坐标系或是相对于工作场景的一个固定坐标系的坐标和朝向已经确定。那么进一步根据其工作环境的地图信息中包含的几何信息，通过深度传感器的控制软件计算出在在深度传感器的视野范围内的已标记在地图上的点的最大深度。以D来表示这个最大深度，之后查找深度-功率曲线，得到在此工作环境中所需的最大发射功率。在实际使用中还要进一步考虑到坐标和朝向的定位误差，物体或建筑物表面的反射系数等因素，加上一定的发射功率余量。如果当前位置和朝向的估计置信度不高，可以加入更大的发射功率余量，确保不超过深度传感器的最大发射功率。
根据本发明的一个实施例，本发明还公开了一种主动式深度传感器，包含：采集模块，预先设有待测工作环境的先验信息的处理模块，分别与所述采集模块和处理模块连接的控制模块；所述采集模块用于实时获取待测工作环境的探测信息并将该探测信息发送至所述处理模块；所述处理模块根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息，根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率并将该最大发射功率发送至所述控制模块，所述控制模块根据该最大发射功率对应动态调整控制所述主动式深度传感器的发射功率。所述主动式传感器在工作时根据自身的位置信息与朝向信息实时调整自身的发射功率。
根据本发明的一个实施例，本发明还公开了一种探测系统，包含：至少一个如上文所述的主动式传感器，存储器；一个或多个处理器，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置成由一个或多个处理器执行完成以下步骤：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种主动式深度传感器的发射功率的控制方法，其特征在于，包含以下过程：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率；
所述待测工作环境的先验信息包含：工作环境的地图信息，所述地图信息包括：工作环境的几何信息，深度信息和图形信息。
2.如权利要求1所述的主动式深度传感器的发射功率的控制方法，其特征在于，所述探测信息为所述主动式传感器实时探测得到的反馈信息。
3.一种用于实现如权利要求1或2所述的主动式深度传感器的发射功率的控制方法的主动式传感器，其特征在于，包含：采集模块，预先设有待测工作环境的先验信息的处理模块，分别与所述采集模块和处理模块连接的控制模块；所述采集模块用于实时获取待测工作环境的探测信息并将该探测信息发送至所述处理模块；所述处理模块根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息，根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率并将该最大发射功率发送至所述控制模块，所述控制模块根据该最大发射功率对应动态调整控制所述主动式深度传感器的发射功率。
4.如权利要求3所述的主动式传感器，其特征在于，所述主动式传感器适用于机器人，无人驾驶和智能硬件。
5.一种探测系统，其特征在于，包含：至少一个主动式传感器，存储器；一个或多个处理器，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置成由一个或多个处理器执行完成以下步骤：获取待测工作环境的先验信息；预先设定所述待测工作环境的先验信息；根据预先设定的所述待测环境的先验信息和探测信息进行计算得到主动式传感器的位置信息和朝向信息；根据所述主动式传感器的位置信息和朝向信息计算得到最大发射功率，根据该最大发射功率对应动态调整所述主动式深度传感器的发射功率。
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