CN108253968A - 基于三维激光的绕障方法 - Google Patents
基于三维激光的绕障方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108253968A CN108253968A CN201711297961.3A CN201711297961A CN108253968A CN 108253968 A CN108253968 A CN 108253968A CN 201711297961 A CN201711297961 A CN 201711297961A CN 108253968 A CN108253968 A CN 108253968A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- barrier
- mobile platform
- dimensional laser
- road surface
- around
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 151
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
本发明提供了基于三维激光的绕障方法，属于路径规划领域，用于安装在移动平台上的激光发射器发出的三维激光进行绕障处理，包括：确定路面上的障碍物的平面坐标值；确定移动平台相对于路面的比例关系，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理；基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况；根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进。通过膨胀处理的方式确定障碍物的边缘位置，结合A*算法确定能够绕开障碍物的最短路径，从而实现准确的绕障行进路线，降低现有技术中其他绕障方案存在曲线，有效减小检测盲区的存在。
Description
技术领域
本发明属于路径规划领域，特别涉及基于三维激光的绕障方法。
背景技术
基于移动平台的绕障方法，有二维激光平面绕障、超声波绕障、红外光电传感器绕障等方案；由于传感器本身的特性所决定，无法对整个障碍物做全面的检测，存在较大的盲区。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了使用膨胀算法对障碍物坐标值进行处理，从而得到准确的障碍物的边缘位置，最终实现准确绕障的基于三维激光的绕障方法。
为了达到上述技术目的，本发明提供了基于三维激光的绕障方法，用于安装在移动平台上的激光发射器发出的三维激光进行绕障处理，所述绕障方法，包括：
以移动平台为坐标原点构建三维坐标系，通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值；
确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值；
基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况；
根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作。
可选的，所述通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值，包括：
当通过三维激光对路面进行扫描发现障碍物后，根据激光发射器相对于标准位置的相对夹角、以及三维激光的往返时间差，确定障碍物相对于移动平台的空间夹角和相对距离；
结合移动平台在三维坐标系中所处的坐标原点，确定障碍物的三维坐标值，删除三维坐标值中的高度坐标值，得到障碍物的平面坐标值。
可选的，所述确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值，包括：
获取移动平台的实际尺寸，根据路面的实际尺寸，确定移动平台相对于路面的比例系数；
根据比例系数对障碍物的坐标进行膨胀处理，得到膨胀后障碍物尺寸边缘位置的坐标值。
可选的，所述基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况，包括：
在得到膨胀后尺寸边缘位置的坐标值后，令三维激光进行预设数量次数的周期扫描；
在每次扫描后，结合公式一根据扫描过程中障碍物是否出现对障碍物出现的概率进行修正，
其中，ω0为障碍物出现的概率初始值，取值为1，k为修正权重，ωi为修正后的障碍物出现概率，i的取值为正整数；
在周期扫描完成后，如果ωi的取值大于1，则判定障碍物在移动平台的行进路线上出现；相反则判定障碍物在移动平台的行进路线上不会出现。
可选的，所述根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作，包括：
对移动平台所处路面进行栅格化处理得到栅格地图，通过A*算法对移动平台所处路面进行全局搜索，确定在栅格地图中获取移动平台与周围物体的相对距离；
从相对距离中选取最短距离，根据最短距离对应的方向确定最短路径，令移动平台沿最短路径行进，实现绕障操作。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过膨胀处理的方式确定障碍物的边缘位置，结合A*算法确定能够绕开障碍物的最短路径，从而实现准确的绕障行进路线，降低现有技术中其他绕障方案存在曲线，有效减小检测盲区的存在。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于三维激光的绕障方法的流程示意图；
图2是本发明提供的确定最短路径的示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本发明提供了基于三维激光的绕障方法，用于安装在移动平台上的激光发射器发出的三维激光进行绕障处理，如图1所示，所述绕障方法，包括：
11、以移动平台为坐标原点构建三维坐标系，通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值；
12、确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值；
13、基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况；
14、根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作。
在实施中，为了实现基于三维激光的绕障处理，首先建立坐标系，确定障碍物在坐标系中的准确坐标值，接着根据移动平台的实际尺寸与路面实际尺寸的比例系数，以便根据比例系数对障碍物进行膨胀处理，确定障碍物的实际尺寸；再次基于三维激光对路面进行多次扫描，对障碍物是否出现进行再次准确判断，基于判断结果以组合最短路径的方式确定能够绕障的行进路线。
通过膨胀处理的方式确定障碍物的边缘位置，结合A*算法确定能够绕开障碍物的最短路径，从而实现准确的绕障行进路线，降低现有技术中其他绕障方案存在曲线，有效减小检测盲区的存在。
可选的，所述通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值，包括：
当通过三维激光对路面进行扫描发现障碍物后，根据激光发射器相对于标准位置的相对夹角、以及三维激光的往返时间差，确定障碍物相对于移动平台的空间夹角和相对距离；
结合移动平台在三维坐标系中所处的坐标原点，确定障碍物的三维坐标值，删除三维坐标值中的高度坐标值，得到障碍物的平面坐标值。
在实施中，在移动平台上安装的激光发射器能够通过发射三维激光的方式确定障碍物相对于移动平台的夹角及距离，进而在以移动平台为坐标原点构建的三维坐标系中确定障碍物的三维坐标值，接着以删除高度坐标值的方式确定障碍物的二维坐标值。
可选的，所述确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值，包括：
21、获取移动平台的实际尺寸，根据路面的实际尺寸，确定移动平台相对于路面的比例系数；
22、根据比例系数对障碍物的坐标进行膨胀处理，得到膨胀后障碍物尺寸边缘位置的坐标值。
在实施中，为了准确确定障碍物的实际尺寸，需要根据移动平台的实际尺寸与路面的实际尺寸的比例系数对障碍物的坐标值进行膨胀处理，
膨胀公式p2`(x`，y`)＝p2(x+L，y+W)。
在上述膨胀公式中，p2(x，y)为步骤一中确定的障碍物的平面坐标值，(L，W)为根据移动平台的实际尺寸与路面的实际尺寸确定在在坐标系两个坐标轴方向上的比例系数，p2`(x`，y`)为膨胀处理后的障碍物的具体坐标值。
可选的，所述基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况，包括：
在得到膨胀后尺寸边缘位置的坐标值后，令三维激光进行预设数量次数的周期扫描；
在每次扫描后，结合公式一根据扫描过程中障碍物是否出现对障碍物出现的概率进行修正，
其中，ω0为障碍物出现的概率初始值，取值为1，k为修正权重，ωi为修正后的障碍物出现概率，i的取值为正整数；
在周期扫描完成后，如果ωi的取值大于1，则判定障碍物在移动平台的行进路线上出现；相反则判定障碍物在移动平台的行进路线上不会出现。
在实施中，三维激光雷达装置以每周期对环境中的障碍物做检测，第一周期检测到的障碍物在第二周期消失之后，则降低该障碍物的粒子权重(达到0时候消失)；如果在第后续周期中该障碍物又出现，则加重该障碍物的粒子权重ωi(初始值和最大值均为1)。
可选的，所述根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作，包括：
对移动平台所处路面进行栅格化处理得到栅格地图，通过A*算法对移动平台所处路面进行全局搜索，确定在栅格地图中获取移动平台与周围物体的相对距离；
从相对距离中选取最短距离，根据最短距离对应的方向确定最短路径，令移动平台沿最短路径行进，实现绕障操作。
在实施中，A*算法即为通过全局搜索移动平台当前所在栅格地图中的点与目标点之间的最短距离，从而得到最短路径，得到最短路径的示意图如图2所示。在每个栅格中包括有与不同方向对应的相对距离值，以及表示最短距离对应的行进方向的箭头。在最初的栅格中设有移动平台，在最终的栅格中设有代表目的地的五星，以及代表障碍物的阴影矩形块。
本发明提供了基于三维激光的绕障方法，用于安装在移动平台上的激光发射器发出的三维激光进行绕障处理，包括：以移动平台为坐标原点构建三维坐标系，通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值；确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值；基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况；根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作。通过膨胀处理的方式确定障碍物的边缘位置，结合A*算法确定能够绕开障碍物的最短路径，从而实现准确的绕障行进路线，降低现有技术中其他绕障方案存在曲线，有效减小检测盲区的存在。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于三维激光的绕障方法，用于安装在移动平台上的激光发射器发出的三维激光进行绕障处理，其特征在于，所述绕障方法，包括：
以移动平台为坐标原点构建三维坐标系，通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值；
确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值；
基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况；
根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作。
2.根据权利要求1所述的基于三维激光的绕障方法，其特征在于，所述通过三维激光对移动平台的行进路面进行扫描，确定路面上的障碍物的平面坐标值，包括：
当通过三维激光对路面进行扫描发现障碍物后，根据激光发射器相对于标准位置的相对夹角、以及三维激光的往返时间差，确定障碍物相对于移动平台的空间夹角和相对距离；
结合移动平台在三维坐标系中所处的坐标原点，确定障碍物的三维坐标值，删除三维坐标值中的高度坐标值，得到障碍物的平面坐标值。
3.根据权利要求1所述的基于三维激光的绕障方法，其特征在于，所述确定移动平台相对于路面的比例关系，确定比例系数，根据比例系数对处于平面坐标值上的障碍物进行膨胀处理，得到处理后的坐标值，包括：
获取移动平台的实际尺寸，根据路面的实际尺寸，确定移动平台相对于路面的比例系数；
根据比例系数对障碍物的坐标进行膨胀处理，得到膨胀后障碍物尺寸边缘位置的坐标值。
4.根据权利要求1所述的基于三维激光的绕障方法，其特征在于，所述基于三维激光对障碍物进行预设数量次数的周期扫描，根据周期扫描结果对障碍物出现的概率进行修正，基于修正结果判定障碍物的出现情况，包括：
在得到膨胀后尺寸边缘位置的坐标值后，令三维激光进行预设数量次数的周期扫描；
在每次扫描后，结合公式一根据扫描过程中障碍物是否出现对障碍物出现的概率进行修正，
其中，ω0为障碍物出现的概率初始值，取值为1，k为修正权重，ωi为修正后的障碍物出现概率，i的取值为正整数；
在周期扫描完成后，如果ωi的取值大于1，则判定障碍物在移动平台的行进路线上出现；相反则判定障碍物在移动平台的行进路线上不会出现。
5.根据权利要求1所述的基于三维激光的绕障方法，其特征在于，所述根据障碍物出现情况，结合A*算法对移动平台的行进路线进行规划，根据规划后的路线行进，实现绕障操作，包括：
对移动平台所处路面进行栅格化处理得到栅格地图，通过A*算法对移动平台所处路面进行全局搜索，确定在栅格地图中获取移动平台与周围物体的相对距离；
从相对距离中选取最短距离，根据最短距离对应的方向确定最短路径，令移动平台沿最短路径行进，实现绕障操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711297961.3A CN108253968B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 基于三维激光的绕障方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711297961.3A CN108253968B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 基于三维激光的绕障方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108253968A true CN108253968A (zh) | 2018-07-06 |
| CN108253968B CN108253968B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=62722410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711297961.3A Active CN108253968B (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 基于三维激光的绕障方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108253968B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111366158A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-03 | 珠海市一微半导体有限公司 | 扫地机器人作业路线的规划方法、装置和芯片 |
| CN115629612A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-01-20 | 科大讯飞股份有限公司 | 一种避障方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07274673A (ja) * | 1994-04-06 | 1995-10-24 | Iseki & Co Ltd | コンバインのブレ−キ制御装置 |
| TW200735418A (en) * | 2005-11-22 | 2007-09-16 | Rohm Co Ltd | Nitride semiconductor device |
| CN106647769A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 厦门大学 | 基于a*提取引导点的agv路径跟踪与避障协调方法 |
| CN106970395A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-07-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 确定障碍物位置的方法和装置 |
-
2017
- 2017-12-08 CN CN201711297961.3A patent/CN108253968B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07274673A (ja) * | 1994-04-06 | 1995-10-24 | Iseki & Co Ltd | コンバインのブレ−キ制御装置 |
| TW200735418A (en) * | 2005-11-22 | 2007-09-16 | Rohm Co Ltd | Nitride semiconductor device |
| US20090283782A1 (en) * | 2005-11-22 | 2009-11-19 | Rohm Co., Ltd. | Nitride Semiconductor Device |
| CN106647769A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 厦门大学 | 基于a*提取引导点的agv路径跟踪与避障协调方法 |
| CN106970395A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-07-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 确定障碍物位置的方法和装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 苏中等: "《仿生蛇形机器人技术》", 国防工业出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111366158A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-03 | 珠海市一微半导体有限公司 | 扫地机器人作业路线的规划方法、装置和芯片 |
| CN115629612A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-01-20 | 科大讯飞股份有限公司 | 一种避障方法、装置、设备及存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108253968B (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104764457B (zh) | 一种用于无人车的城市环境构图方法 | |
| CN106842231B (zh) | 一种道路边界检测及跟踪方法 | |
| KR101159379B1 (ko) | 단일한 이미지로부터 3차원 물체를 측량, 모델링 및맵핑하기 위한 시스템, 컴퓨터 프로그램 및 방법 | |
| JP6590653B2 (ja) | 点群データ利用システム | |
| CN102506824B (zh) | 一种城市低空无人机系统生成数字正射影像图的方法 | |
| CN106997049A (zh) | 一种基于激光点云数据的检测障碍物的方法和装置 | |
| Kedzierski et al. | Methods of laser scanning point clouds integration in precise 3D building modelling | |
| CN106227218A (zh) | 一种智能移动设备的导航避障方法及装置 | |
| CN104536009A (zh) | 一种激光红外复合的地面建筑物识别及导航方法 | |
| CN102496181A (zh) | 面向规模化生产的真正射影像制作方法 | |
| CN104406589A (zh) | 一种飞行器穿越雷达区的飞行方法 | |
| CN103324916A (zh) | 基于建筑轮廓的车载和航空LiDAR数据配准方法 | |
| JP6099728B1 (ja) | レーザ計測システム及びレーザ計測方法 | |
| CN109146990B (zh) | 一种建筑轮廓的计算方法 | |
| JP6347061B2 (ja) | 計測結果の整合性判定方法、及び計測結果の整合性判定装置 | |
| Kim et al. | Multi-resolution topographic data extraction from Martian stereo imagery | |
| CN108253968A (zh) | 基于三维激光的绕障方法 | |
| Wübbold et al. | Application of an autonomous robot for the collection of nearshore topographic and hydrodynamic measurements | |
| Bakuła et al. | Possibilities for using lidar and photogrammetric data obtained with an unmanned aerial vehicle for levee monitoring | |
| CN111142116B (zh) | 一种基于三维激光的道路检测与建模方法 | |
| CN103743488B (zh) | 遥感卫星地球临边背景特性的红外成像仿真方法 | |
| Lato | Geotechnical applications of LiDAR pertaining to geomechanical evaluation and hazard identification | |
| CN104502956A (zh) | 一种避开障碍物的处理方法 | |
| US11361502B2 (en) | Methods and systems for obtaining aerial imagery for use in geospatial surveying | |
| CN104898106B (zh) | 面向复杂地形机载激光雷达数据的地面点提取方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |