CN113484872B - 一种激光雷达地下斜坡深度探测方法和探测车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光雷达地下斜坡深度探测方法和探测车辆。本发明通过控制探测车辆沿着地下斜坡行驶，记录形成的雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标，通过坐标之间的差值计算获取多个深度分值，然后将全部的深度分值相加以获得所述地下斜坡的深度。本发明能够巧妙地采用探测车辆的车载激光雷达的纵坐标采集能力，简单、准确且低成本地实现了封闭环境中地下斜坡深度的探测。
Description
技术领域
本发明涉及地下工业车辆驾驶领域，更具体地说，涉及一种激光雷达地下斜坡深度探测方法和探测车辆。
背景技术
自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。精确定位，是自动驾驶汽车在复杂动态环境下安全有效运行所必须要解决的问题。在室外，可以依靠GPS技术对自动驾驶汽车进行定位。
然而，在封闭地下环境中，尤其是地下矿洞等环境，对于一些地下斜坡，无法依靠现有的气压法和GPS高度测量方法进行深度测量。因此，需要一种能够对封闭地下斜坡的深度进行准确测量的激光雷达地下斜坡深度探测方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够对封闭地下斜坡的深度进行准确测量的激光雷达地下斜坡深度探测方法和探测车辆。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种激光雷达地下斜坡深度探测方法，包括：
S1、控制探测车辆沿着地下斜坡的顶部水平路面行驶，并通过设置在探测车辆上的激光雷达进行激光雷达扫描，并记录下激光雷达扫描时形成的雷达探测区域在垂直方向上的最低坐标以作为零点坐标；
S2、控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡向下行驶并继续进行激光雷达扫描以记录形成的雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标，同时通过设置在探测车辆上的传感器检测所述探测车辆的倾斜角度；
S3、当所述最高坐标等于所述零点坐标时且所述倾斜角度不为零的时候，计算所述最高坐标和所述最低坐标的差值以作为深度分值；
S4、将采用所述最低坐标替换所述零点坐标并返回步骤S2以获取多个深度分值，直至所述倾斜角度为0；
S5、将全部的深度分值相加以获得所述地下斜坡的深度。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，进一步包括：控制所述激光雷达连续进行所述激光雷达扫描，并控制所述传感器连续进行角度检测。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，进一步包括：在进行深度探测之前，控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡行驶，以初始计算所述地下斜坡的斜坡长度，并基于所述斜坡长度设置所述探测车辆的行驶速度。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，进一步包括：根据所述斜坡长度和所述倾斜角度计算所述地下斜坡的预估深度。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，进一步包括：基于所述预估深度控制所述激光雷达根据设定时间间隔周期性进行所述激光雷达扫描，并控制所述传感器根据设定时间间隔周期性进行角度检测。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，所述激光雷达每隔20ms进行一次激光雷达扫描。
在本发明所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法中，所述探测车辆为自动驾驶电动工业车辆。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种探测车辆，包括设置在探测车辆上的激光雷达和传感器，所述探测车辆上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，控制所述探测车辆实现所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法。
实施本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法和探测车辆，巧妙地采用探测车辆的车载激光雷达的纵坐标采集能力，简单、准确且低成本地实现了封闭环境中地下斜坡深度的探测。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法的优选实施例的流程图；
图2示出了探测车辆位于地下斜坡的顶部水平路面时的激光雷达扫描示意图；
图3示出了探测车辆刚刚进入地下斜坡时的激光雷达扫描示意图；
图4示出了地下斜坡深度的计算过程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种激光雷达地下斜坡深度探测方法，包括：控制探测车辆沿着地下斜坡的顶部水平路面行驶，并通过设置在探测车辆上的激光雷达进行激光雷达扫描，并记录下激光雷达扫描时形成的雷达探测区域在垂直方向上的最低坐标以作为零点坐标；控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡向下行驶并继续进行激光雷达扫描以记录形成的雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标，同时通过设置在探测车辆上的传感器检测所述探测车辆的倾斜角度；当所述最高坐标等于所述零点坐标时且所述倾斜角度不为零的时候，计算所述最高坐标和所述最低坐标的差值以作为深度分值；将采用所述最低坐标替换所述零点坐标并返回前述以获取多个深度分值，直至所述倾斜角度为0；将全部的深度分值相加以获得所述地下斜坡的深度。实施本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法，巧妙地采用探测车辆的车载激光雷达的纵坐标采集能力，简单、准确且低成本地实现了封闭环境中地下斜坡深度的探测。
图1是本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法的优选实施例的流程图。如图1所示，在步骤S1中，控制探测车辆沿着地下斜坡的顶部水平路面行驶，并通过设置在探测车辆上的激光雷达进行激光雷达扫描，并记录下激光雷达扫描时形成的雷达探测区域在垂直方向上的最低坐标以作为零点坐标。
如图2所示，当探测车辆100在地下斜坡的顶部水平路面行驶时，设置在探测车辆上的激光雷达进行激光雷达扫描时，形成的雷达探测区域为S，这时可以获得其最高点坐标H0和最低点坐标H1。由于这时，探测车辆100在地下斜坡的顶部水平路面，因此可以将最低点坐标H1作为零点坐标。在本发明的优选实施例中，可以通过设置在探测车辆上的传感器检测所述探测车辆的倾斜角度是否为0判定探测车辆100是否是在顶部水平路面。
在步骤S2中，控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡向下行驶并继续进行激光雷达扫描以记录形成的雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标，同时通过设置在探测车辆上的传感器检测所述探测车辆的倾斜角度。在该步骤中，当设置在探测车辆上的传感器检测导所述探测车辆的倾斜角度大于0时，说明探测车辆已经是在地下斜坡上行驶了，可以在这个时刻再次开启激光雷达进行扫描。当然激光雷达也可以是连续开启并且一直扫描的，此时获得多个雷达探测区域，以及每个雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标。
在步骤S3中，当所述最高坐标等于所述零点坐标时且所述倾斜角度不为零的时候，计算所述最高坐标和所述最低坐标的差值以作为深度分值。如图3所示，当探测车辆位于该地下斜坡之上，并且在某个时刻t，其进行激光雷达扫描时的雷达探测区域S1的垂直方向上的最高坐标H01等于在上一个步骤中获得的最低坐标(即零点坐标)H1时，我们可以计算其最高坐标H01和H11的差值，获得第一深度分值h1。
同理，在步骤S4中，将采用所述最低坐标替换所述零点坐标并返回步骤S2以获取多个深度分值，直至所述倾斜角度为0。然后在步骤S5中，将全部的深度分值相加以获得所述地下斜坡的深度。在此，在探测车辆没有离开地下斜坡，即倾斜角度没有为0之前，可以重复上述步骤进行计算多个深度分值。这些深度分值之和实际上就组成了整个地下斜坡的深度。
如图4所示，车辆继续向下行驶，每次下一个雷达探测区域的垂直方向上的最高坐标等于上一个雷达探测区域的垂直方向上的最低坐标时，计算这个雷达探测区域的最高坐标和最低坐标的差值，如图所示，依次类推计算h1+h2+h3+…+hn＝Hx，直到所述倾斜角度为0，即探测车辆行驶完整个斜坡，又回到水平路面，而Hx就是整个斜坡的深度。
在本发明的一个优选实施例中，可以是控制所述激光雷达连续进行所述激光雷达扫描，并控制所述传感器连续进行角度检测，这样可以较为精确的进行深度测量。这样，只要按照正常的探测车辆的驾驶速度就可以非常快速的完成深度检测工作。
在本发明的进一步的优选实施例中，为了减少所述激光雷达的工作时间，可以将其设置成间歇性检测。例如所述激光雷达每隔20ms进行一次激光雷达扫描。所述传感器优选连续进行检测。
在本发明的进一步的优选实施例中，可以在进行深度探测之前，控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡行驶，以初始计算所述地下斜坡的斜坡长度，并基于所述斜坡长度设置所述探测车辆的行驶速度。然后根据所述斜坡长度和所述倾斜角度计算所述地下斜坡的预估深度。基于所述预估深度可以判断计算获得的整个地下斜坡的深度是否准确。
在本发明的进一步的优选实施例中，为了减少误差，可以进行多次测量，然后将多次测量获得的深度求平均值。
在本发明的进一步的优选实施例中，可以采用自动驾驶电动工业车辆作为探测车辆。这样，整个检测可以过程可以是无人的和自动的。
本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法尤其适合用于地下矿场中的较长斜坡的深度检测，其整个过程可以不需要操作人员。通过利用设置在自动驾驶电动工业车辆上的激光雷达和传感器，就可以在例如矿物或者人员运输过程中，对斜坡深度进行检测，无需单独的检测过程。
实施本发明的激光雷达地下斜坡深度探测方法，巧妙地采用探测车辆的车载激光雷达的纵坐标采集能力，简单、准确且低成本地实现了封闭环境中地下斜坡深度的探测。
本发明的进一步的优选实施例提供了一种探测车辆。该探测车辆上设置在探测车辆上的激光雷达和传感器，所述探测车辆上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，控制所述探测车辆实现前述激光雷达地下斜坡深度探测方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。优选的，该探测车辆可以是自动驾驶电动工业车辆。这样，整个检测可以过程可以是无人的和自动的。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，包括：
S1、控制探测车辆沿着地下斜坡的顶部水平路面行驶，并通过设置在探测车辆上的激光雷达进行激光雷达扫描，并记录下激光雷达扫描时形成的雷达探测区域在垂直方向上的最低坐标以作为零点坐标；
S2、控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡向下行驶并继续进行激光雷达扫描以记录形成的雷达探测区域在垂直方向上的最高坐标和最低坐标，同时通过设置在探测车辆上的传感器检测所述探测车辆的倾斜角度；
S3、当所述最高坐标等于所述零点坐标时且所述倾斜角度不为零的时候，计算所述最高坐标和所述最低坐标的差值以作为深度分值；
S4、将采用所述最低坐标替换所述零点坐标并返回步骤S2以获取多个深度分值，直至所述倾斜角度为0；
S5、将全部的深度分值相加以获得所述地下斜坡的深度。
2.根据权利要求1所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，进一步包括：控制所述激光雷达连续进行所述激光雷达扫描，并控制所述传感器连续进行角度检测。
3.根据权利要求1所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，进一步包括：在进行深度探测之前，控制所述探测车辆沿着所述地下斜坡行驶，以初始计算所述地下斜坡的斜坡长度，并基于所述斜坡长度设置所述探测车辆的行驶速度。
4.根据权利要求3所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，进一步包括：根据所述斜坡长度和所述倾斜角度计算所述地下斜坡的预估深度。
5.根据权利要求4所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，进一步包括：基于所述预估深度控制所述激光雷达根据设定时间间隔周期性进行所述激光雷达扫描。
6.根据权利要求5所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，所述激光雷达每隔20ms进行一次激光雷达扫描。
7.根据权利要求5所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法，其特征在于，所述探测车辆为自动驾驶电动工业车辆。
8.一种探测车辆，其特征在于，包括设置在探测车辆上的激光雷达和传感器，所述探测车辆上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，控制所述探测车辆实现根据权利要求1-7中任意一项所述的激光雷达地下斜坡深度探测方法。
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| 基于改进DBSCAN算法的激光雷达车辆探测方法;关超华;陈泳丹;陈慧岩;龚建伟;;北京理工大学学报(第06期);全文 * |
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