CN114036987A - 一种扶梯检测方法、装置、移动设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扶梯检测方法、装置、移动设备和存储介质。扶梯检测方法应用于移动设备，包括：在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间；根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据；对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；对频域分布数据与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。本发明实施例针对扶梯表面不光滑、各层处于滚动状态且最顶层可与地面处于同一水平面，导致不能通过检测移动设备和地面的距离识别扶梯的问题，通过将检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配获得扶梯检测结果，实现对扶梯的检测，并提高检测扶梯准确性的效果。

Description

一种扶梯检测方法、装置、移动设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及数据处理技术，尤其涉及一种扶梯检测方法、装置、移动设备和存储介质。

背景技术

移动设备在移动时，需要对当前所处环境实时检测，规避阶梯形式地形，防止跌倒。

现有技术中，目前移动设备防跌倒的地形检测仅仅只有相对于楼梯这种固定且无较多的电子设备的阶梯形式地形的检测。

对于黑色自动扶梯这种动态且包含大型电子设备的地形，无法有效检测。

发明内容

本发明实施例提供一种扶梯检测方法、装置、移动设备和存储介质，以实现对扶梯的精准检测和提高检测扶梯的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种扶梯检测方法，应用于移动设备，包括：

在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间；

根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据；

对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；

对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。

第二方面，本发明实施例还提供了一种扶梯检测装置，应用于移动设备，包括：

距离和时间检测模块，用于在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离以及对应的检测时间；

波形数据形成模块，用于根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据；

数据处理模块，用于对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；

检测结果确定模块，用于对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。

第三方面，本发明实施例还提供了一种移动设备，移动设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本发明实施例提供的扶梯检测方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种包括计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明实施例提供的扶梯检测方法。

本发明实施例通过获取移动设备与地面之间的多个距离，根据获取的多个距离和各距离的检测时间形成距离波形数据，并获取检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，检测移动方向前方是否存在扶梯，相对于针对表面不光滑的扶梯与移动设备之间的距离，检测是否有扶梯，可以避免凹凸不平的扶梯表面引起距离变化而通过距离检测扶梯结果错误的情况，同时可以避免扶梯的首层与平地处于同一水平面上，导致无法区分平地和扶梯的情况，并且相对于针对扶梯与移动设备之间的距离波形，检测是否有扶梯，可以避免由于扶梯的连续滚动状态结合凹凸不平的表面引起的距离波形无规律变化而通过距离波形检测扶梯结果错误的情况，本发明实施例通过直接提取距离波形在频率维度的特征，实现根据扶梯的连续滚动状态，而确定的扶梯的距离波形频率呈现规律性的性质，抽象出距离波形的频率，并根据扶梯与移动设备之间的距离波形的频率作为扶梯的检测依据，可以准确检测是否存在扶梯，解决无法有效检测扶梯的问题，实现对扶梯的精准检测，提高检测扶梯准确性。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种扶梯检测方法的流程图；

图2是本发明实施例一中的一种距离检测模块检测到扶梯时的波形图；

图3是本发明实施例一中的一种距离检测模块检测到扶梯时的频域波形图；

图4是本发明实施例二中的一种扶梯检测方法的流程图；

图5是本发明实施例三中的一种扶梯检测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例四中的一种移动设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种扶梯检测方法的流程图，本实施例可适用于对扶梯检测的情况，例如，在移动设备移动过程中，检测移动方向上是否存在扶梯的情况，该方法可以应用于移动设备，例如，机器人，具体包括如下步骤：

步骤101、在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间。

移动设备指可以自动移动的电子设备，例如，机器人。沿着移动方向进行移动的过程指移动设备沿着预设路线移动的过程，示例性的，可以是指移动设备在室内根据移动指令进行移动的过程，例如，移动设备在餐厅或酒店等室内场景中的移动过程。移动设备在移动的过程中按照一定频率向地面发射信号，获得移动设备与地面之间的多个距离，具体的，获取距离的方式可以是采用距离检测模块发射光束，光束在到达地面时反射回来，移动设备接收反射回的光束，通过光束的发射时间和接收时间计算移动设备与地面之间的距离。距离指移动设备发射的光束达到地面经反射被移动设备接收过程中，光束在移动设备上的发射点与在地面上反射点之间的经过的距离，即移动设备上的发射点与在地面上反射点之间的直线距离，用于判断移动设备的移动方向上是否有阶梯形式的地形，示例性的，阶梯形式的地形可以包括楼梯和扶梯，在本发明实施例中，阶梯式的地形主要是指扶梯地形。多个距离指移动设备移动过程中周期性的发射光束，每个周期发射的光束对应一个移动设备与地面之间距离，在移动的过程中获得多个距离，具体的，移动设备周期性发射光束，并在接收到光束经地面反射的反射光束时，记录接收时间，得到从发射光束的时间到接收反射光束的时间之间的时长，并根据光速，计算得到移动设备发射光束位置与光束反射点间的多个距离。

检测时间为检测得到的发射光束的发射时间或光束经过地面反射的反射光束的接收时间。移动设备在沿着移动方向进行移动的过程中，可以按照一定的频率，或者按照一定周期，发射光束，并实时计算距离，检测频率可以人为设置，示例性的，检测频率可以为一百次每秒，可以根据频率或周期，确定光束的发射时间，从而确定检测时间。需要说明的是，移动设备在不移动的时候，即静止状态时，也会获取距离，以及对应的检测时间。

在一个可选实施例中，获取移动设备与地面之间的多个距离，包括：获取距离检测信号，以及距离检测信号的信号强度；在信号强度大于等于预设强度的情况下，根据距离检测信号的发射时间和接收时间，确定距离检测信号对应的移动设备与地面之间的多个距离。

距离检测信号指移动设备发射的光束对应的光信号，示例性的，光束为激光光束。信号强度指接收到的信号强弱，用来表示接收数据的可靠性，具体的，移动设备可以通过计算单位面积上的信号功率得到信号强度。预设强度用于判断距离检测信号是否可靠，可以是指人为预先通过实际试验确定的接收强度的数值。在信号强度大于等于预设强度的情况下，可以根据距离检测信号的发射时间和接收时间，计算距离，例如，针对本次发射的光束，根据接收时间和发射时间之间的时长乘以光速并除以2，得到从光束发射点到反射点的距离，即本次发射的光束对应的距离。根据获取的多个反射信息号得到移动设备与地面之间的多个距离。在信号强度小于预设强度的情况下，滤除该距离检测信号，也即不根据距离检测信号的发射时间和接收时间计算距离。在信号强度小于预设强度的情况下，认为信号太弱，接收的数据不可靠，示例性的，移动设备滤除掉相应的距离检测信号以及关联的数据，关联的数据可以是距离检测信号的发射时间和接收时间等。

通过获取距离检测信号的信号强度，并在信号强度大于等于预设强度的情况下，根据距离检测信号的发射时间和接收时间确定距离检测信号对应的距离，可以提高距离检测信号的可靠性，以及提高距离的可靠性和准确性。

在一个可选实施例中，获取距离检测信号，包括：通过距离检测模块，沿着发射方向向地面发射距离检测信号；通过距离检测模块接收被反射回来的距离检测信号；其中，发射方向与距离检测模块在移动设备上的安装角度关联，安装角度与移动设备的机型、最大行进速度、安装高度及距离检测模块的属性确定。

移动设备中安装有距离检测模块，用于发射距离检测信号和接收被反射回来的距离检测信号，并获取移动设备与地面之间的多个距离。其中，距离检测信号实际为前述光束对应的光信号。距离检测模块发射的距离检测信号沿着与地面成一定角度的方向射向地面，距离检测信号达到地面后经地面反射，沿原路径返回，距离检测模块接收被反射回来的距离检测信号，即获取距离检测信号。

距离检测模块在移动设备上的安装角度决定距离检测信号发射方向，发射方向与地面呈现一个角度，安装角度可以在某个角度范围内取不同值，不同安装角度对应的多个发射方向与地面呈现多个角度，相应的，移动设备发出的光束与地面之间对应存在角度范围，也即安装角度范围与移动设别发出的光束与地面之间的角度范围对应。其中，光束与地面之间的角度越小，从距离检测信号的发射点到其反射点之间的距离越大，在传输过程中受到的干扰越多，误差也越大，移动设备所在位置到反射点位置距离越大，相应的，移动设备与反射点之间的水平距离确定的扶梯的测距范围也就越大；光束与地面之间的角度越大，从距离检测信号的发射点到其反射点之间的距离越小，在传输过程中受到的干扰越少，误差也越小，移动设备所在位置到反射点位置距离越小，相应的移动设备与反射点之间的水平距离确定的扶梯的测距范围也就越小。可以通过实验，综合考虑距离检测模块在移动设备中的安装位置，检测精度和安全距离等，确定干扰较小且较为安全的光束与地面之间的角度范围，例如30度到40度，并相应确定安装角度范围，从中进行安装角度取值。

安装角度为距离检测模块所在竖直平面与垂直方向的夹角，垂直方向为与地面所在水平面垂直的方向，距离检测模块发射的距离检测信号与距离检测模块所在竖直平面垂直。由前述可知，安装角度由移动设备的机型、最大行进速度、安装高度和距离检测模块的属性确定，具体的，如果受移动设备机型限制，在移动设备的上半机身不能给距离检测模块提供安装位置的情况下，只能考虑将距离检测模块安装在下半机身位置。在安装角度一定的情况下，距离检测模块安装位置越高，可以检测到的反射点与移动设备之间的距离越大，相应的扶梯的测距范围也就越大；安装位置越低，可以检测到的反射点与移动设备之间的距离越小，相应的扶梯的测距范围也就越小。

在根据机型确定安装高度的情况下，根据距离要求调整安装角度。由于安全考虑，移动设备与地面反射点之间的距离需要大于一定数值，也即扶梯的测距范围需要大于相应的数值，使得移动设备在检测到扶梯时能够在移动到扶梯上之前能够停止移动，同时考虑到检测精度，移动设备与地面反射点之间的距离需要小于一定数值，即扶梯的测距范围小于相应数值。综合安全和精度，移动设备与地面反射点之间的距离处于一定范围内，相应的，扶梯的测距范围处于对应的范围内，例如0-4米到0-8米。在距离检测模块安装高度较高的情况下，可以检测到的反射点与移动设备之间的距离会变大，从而调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变大，减小距离，以使距离仍然保持在这个合适范围内，也即扶梯的测距范围仍然保持前述对应的范围内；在距离检测模块安装高度较低的情况下，可以检测到的反射点与移动设备之间的距离会变小，调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变小，增大距离，以使距离仍然保持在这个合适范围内，也即扶梯的测距范围仍然保持前述对应的范围内。

实际上，距离检测模块可以检测移动设备到距离检测信号反射点之间的距离，该距离用于描述反射点处的地形。该距离对应的水平距离、距离检测模块到地面的垂直距离和距离构成直角三角形，其中距离为直角三角形的斜边，在确定距离和距离检测模块到地面的垂直距离之后，根据勾股定理可以得到水平距离。移动的移动设备在检测到有阶梯形式地形时，需要减速停止移动，会产生一定的减速距离，为了防止移动设备在减速过程中移动到阶梯形式地形上发生跌倒，需要减速距离小于水平距离。示例性的，为了确保移动设备的安全，减速距离根据具体的移动设备最大行进速度和减速度确定。更具体的，可以根据移动设备实际形状、性能和车轮位置等至少一项参数，确定减速距离。减速距离约束距离处于一个合适范围，移动设备在该距离处检测到扶梯时执行刹车，可以及时在扶梯前停止移动，提高移动设备安全。在最大行进速度较大的情况下，相应的减速距离比较大，调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变小，增大距离；在最大行进速度较小的情况下，相应的减速距离比较小，可以调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变大，减小距离或者不调整距离。

距离检测模块的属性可以是指距离检测模块的最大量程，如果距离超过距离检测模块的最大量程，距离检测模块失效。而且距离检测检模块距离越大，误差越大。需要考虑距离检测模块本身的误差和最大量程，确定安装角度，示例性的，为了使距离在一个合适范围内，在距离的量程较小的情况下，调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变大，减小距离；在距离的量程较大的情况下，调整安装角度使距离检测模块发射的距离检测信号与地面夹角变小，增大距离。需要说明的是，确定安装角度时，还需要考虑移动设备中程序反应时间和数据处理时间等。

通过距离检测模块发射和接收距离检测信号获取距离，发射方向与距离检测模安装角度有关，安装角度通过移动设备的机型、最大行进速度、安装高度和距离检测模块的属性确定，考虑多方面因素，确保距离检测的准确性，进而确保移动设备通过距离检测模块获得距离后，能够在检测到阶梯形式地形后，及时控制移动设备停止移动，防止移动设备跌倒，提高移动设备移动的安全性。

步骤102、根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据。

距离波形数据用于描述检测时间与距离之间的关系。例如，可以采用直角坐标系建立距离波形数据对应的波形图，其中，横轴表示数据采样次数，纵轴表示获取的距离。距离检测信号有固定的数据采集频率(例如，100HZ)，也即每秒采集100次数据，每次采集间隔相同，从而横轴也即各距离的检测时间。将获取到的距离和各距离的检测时间在直角坐标系中对应的点依次连接形成距离波形数据。图2为距离检测模块检测到扶梯时的波形图，波形图中前面较为平稳的波形数据是距离检测模块检测到平地时的波形数据，此时在不同采样周期内波形的变化率较低，可以理解为波形相似，波动较小，波形数据较为平稳可靠；波形图中后面波动较大的波形数据是距离模块检测到扶梯时的波形数据，此时波形数据波动较大，且变化杂乱无章，没有明显的规律，无法通过波形数据有效判断是否有扶梯。

现有技术中，检测楼梯时，通过距离的变化来判断前方是否有类似楼梯这种阶梯式地形，示例性的，假如移动设备中的距离检测模块向平地发射距离检测信号时，获取的距离数据为100cm，如果移动设备前方有楼梯，那其距离检测模块获取的距离数据为110cm，并且这个距离数据是相对稳定，即在一定时间内无太大波动，可以认为数据可靠，进而可以判定前方是楼梯。楼梯和扶梯在地形上的区别是，楼梯的顶层阶梯面与地面是同一个水平面且固定不动；而扶梯最顶层处于连续滚动状态，且该层与地面也处于同一个水平面。

采用楼梯检测方法无法检测扶梯，一方面扶梯的阶梯表面并不光滑，有很多条形凸起和凹陷，另一方面扶梯的顶层是处于滚动状态，在实际试验中，距离检测模块发射的距离检测信号到达扶梯返回的测量距离数据是波动的，也即，如果平地距离数据是100cm，楼梯距离数据是110cm，扶梯的距离数据可能在100cm和110cm之间波动，且数据波动无明显规律，这种情况下认为数据是不可靠的，不能准确判断前方是扶梯，利用前述楼梯检测方法检测扶梯的检测结果不准确。

步骤103、对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性。

检测频率特性指检测得到距离波形数据在频域的特征信息，具体的，检测频率特性为检测得到距离波形数据在频域中的距离检测信号的频率和各频率的分布情况，示例性的，各频率的分布情况可以通过计算距离检测信号不同频率的个数在距离检测信号所有频率总数中的占得百分比得到。距离检测模块检测到扶梯时的距离波形数据没有明显规律，可以通过数据处理算法提取其频域分布数据，例如，快速傅里叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)，得到距离波形数据的频域分布数据。FFT是利用计算机计算离散傅里叶变换的快速算法，根据离散傅里叶变换的奇、偶、虚和实等特性，通过对离散傅立叶变换算法进行改进获得。FFT的基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。FFT充分利用离散傅里叶变换计算式中指数因子具有的对称性质和周期性质，求出这些短序列相应的离散傅里叶变换并进行组合，删除重复计算，减少乘法运算和简化结构，能够降低计算的时间复杂度，提高数据处理速度，提高扶梯检测方法的实时性。将距离波形数据变换到频域之后，可以以距离检测信号频率值为横坐标，以距离检测信号各频率的个数在频率总数中的占得百分比为纵坐标得到检测频率特性图。

在一个可选实施例中，对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性，包括：对距离波形数据进行处理，得到频域数据；对频域数据进行数据分段，根据各个频率所占的比重得到频率分布；根据频率分布获取检测频率特性。

傅立叶变换是一种分析信号的方法，它可分析信号的频域成分。对距离波形数据进行傅里叶变换处理，将距离波形数据从时域变换到频域，得到频域数据，可以分析距离波形数据频域成分分布情况。直接根据频域数据无法判断是否存在扶梯，可以对频域数据进行数据分段，拆分成不同频率段，统计距离检测信号各个频率段信号所占距离检测信号所有频率信号总数的百分比得到频率分布，得到检测频率特性。

通过对距离波形数据进行傅里叶变换处理，得到距离波形数据频域分布数据，可以进行频域成分分布情况分析，得到检测到扶梯时距离波形数据的频率特性，进行扶梯检测。

步骤104、对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。

预设的扶梯频率特性为预先通过距离检测模块检测扶梯，得到的扶梯频域分布数据，需要说明的是，不同类型的距离检测模块，扶梯对其的影响也不同，因此距离检测模块不同，扶梯的频域分布数据分布特点可能不同，具体的分布特点可以通过实际试验得出。如图3为距离检测模块检测到扶梯时的频域波形图，其中横轴为频率值，纵轴为横轴中各个频率个数在频率总数中的占比。将检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，如果检测频率特性与预设的扶梯频率特性相似度大于等于相似度阈值，检测结果为存在扶梯，如果检测频率特性与预设的扶梯频率特性相似度小于相似度阈值，检测结果为不存在扶梯。其中，相似度阈值为预先设置的数值。

本实施例的技术方案通过获取移动设备与地面之间的多个距离，根据获取的多个距离和各距离的检测时间形成距离波形数据，并获取检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，检测移动方向前方是否存在扶梯，相对于针对表面不光滑的扶梯与移动设备之间的距离，检测是否有扶梯，可以避免凹凸不平的扶梯表面引起距离变化而通过距离检测扶梯结果错误的情况，同时可以避免扶梯的首层与平地处于同一水平面上，导致无法区分平地和扶梯的情况，并且相对于针对扶梯与移动设备之间的距离波形，检测是否有扶梯，可以避免由于扶梯的连续滚动状态结合凹凸不平的表面引起的距离波形无规律变化而通过距离波形检测扶梯结果错误的情况，本发明实施例通过直接提取距离波形在频率维度的特征，实现根据扶梯的连续滚动状态，而确定的扶梯的距离波形频率呈现规律性的性质，抽象出距离波形的频率，并根据扶梯与移动设备之间的距离波形的频率作为扶梯的检测依据，可以准确检测是否存在扶梯，解决无法有效检测扶梯的问题，实现对扶梯的精准检测，提高检测扶梯准确性。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种扶梯检测方法的流程图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化，具体的，将对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果，细化为：计算检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度；在相似度大于等于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为存在扶梯结果。该方法包括：

步骤201、在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间。

步骤202、根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据。

步骤203、对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性。

步骤204、计算检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度。

在获取检测频率特性时，可以按照频率值进行分段，得到各个频率段的信号的占比，即分布在各个频率段内的信号的数量，计算各个频率段内的信号数量占信号总数量的比值，得到测量的频域分布数据矢量，例如，频率段A的信号数量为10个，频率段B的信号数量为5个，频率段C的信号数量为5个，对应的测量的检测频率特性矢量为[2,1,1]。同样的，可以根据扶梯频域分布数据确定对应的扶梯频率特性矢量，计算测量的检测频率特性与扶梯频率特性矢量之间的矢量相似度，用该矢量相似度表示检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度。

步骤205、在相似度大于等于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为存在扶梯结果。

预设相似度阈值用于检测是否存在扶梯，可以是指预先通过实际试验，确定存在扶梯的情况下，检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度数值。在相似度大于等于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为存在扶梯结果；在相似度小于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为不存在扶梯结果。

在一个可选实施例中，在预设区域范围内的扶梯检测结果为存在扶梯的情况下，执行刹车操作，并禁止执行前进操作。

在检测结果为存在扶梯的情况下，移动设备立即执行刹车操作，移动设备执行刹车操作后，禁止执行前进操作，具体的，移动设备执行刹车操作后，只允许移动设备执行后退、左转和右转操作，不允许移动设备执行前进操作，即使给移动设备发送前进指令，移动设备也不会执行前进操作。

通过在在检测到扶梯时，移动设备立即执行刹车操作，而不是减速至停止，防止因减速距离过长导致移动设备被卷入扶梯第一阶运动扶梯而跌倒的情况发生。禁止移动设备执行前进操作，防止移动设备出现前进误操作，发生跌倒，提高移动设备的安全性。

在一个可选实施例中，在得到移动方向的扶梯检测结果之后，还包括：在扶梯检测结果为不存在扶梯结果时，根据距离波形数据，确定距离变化值；根据距离变化值，得到楼梯检测结果。

楼梯指阶梯式的地形，具体的，可以是向上的楼梯和向下的楼梯。距离变化值指距离与平地距离的差值，其中平地距离指移动设备在平地中移动时的检测到的距离，通常平地距离恒定。楼梯可以通过距离的变化值检测，当存在距离变化值且恒定时，楼梯检测结果为存在楼梯，其中，距离变化值恒定可以是指：在移动设备的移动速度恒定的情况下，检测到的楼梯的台阶是恒定变化，每个台阶的高度差恒定，从而距离变化值恒定。

示例性的，假设移动设备在平地中移动时检测的距离数据为100cm。在存在向下的楼梯的情况下，移动设备发射的光束反射点为与平地等高的向下一级台阶时，其距离检测模块检测到的距离数据是110cm，在一定移动时间段内，检测结果相对稳定，移动设备继续移动，移动设备发射的光束反射点为与平地等高的向下两级台阶时，其距离检测模块检测到的距离数据是120cm，在一定移动时间段内，检测结果相对稳定，并且，两次距离变化值都为10cm，距离变化值恒定；在存在向上的楼梯的情况下，移动设备发射的光束反射点为与平地等高的向上一级台阶时，其距离检测模块检测到的距离数据是90cm，并且检测结果相对稳定，移动设备继续移动，移动设备发射的光束反射点为与平地等高的向上两级台阶时，其距离检测模块检测到的距离数据是80cm，在一定移动时间段内，检测结果相对稳定，并且，两次距离变化值都为10cm，距离变化值恒定。在存在距离变化值，且恒定时，确定楼梯检测结果为存在楼梯。具体距离变化值可以根据移动设备所在环境和距离检测模块的安装角度确定。需要说明的是，考虑到光束在空气中传播时会受到空气中颗粒物的阻碍，距离变化值也可以是一个数值区间，可以根据实际情况确定，当距离变化值为区间外的其他数值时，可以进行其他障碍物识别，本发明不做具体说明。

通过距离变化值检测是否存在楼梯，方法简单高效，能够提高楼梯检测效率，防止移动设备发生跌倒，并且在不存在扶梯的情况下，检测是否存在楼梯，可以进一步排除楼梯导致的危险，同时排除扶梯和楼梯两个危险因素，提高移动设备的安全性。

本实施例的技术方案，通过计算检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度，判断是否存在扶梯，提高扶梯检测的准确率，并且从频率特征维度检测是否存在扶梯，简化扶梯的检测复杂度，提高扶梯检测效率。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种扶梯检测装置的结构示意图。本实施例是实现本发明上述实施例提供的扶梯检测方法的相应装置，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中，应用于移动设备，如移动设备。扶梯检测装置包括：

距离和时间检测模块301，用于在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离以及对应的检测时间；

波形数据形成模块302，用于根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据；

数据处理模块303，用于对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；

检测结果确定模块304，用于对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。

本实施例的技术方案通过获取移动设备与地面之间的多个距离，根据获取的多个距离和各距离的检测时间形成距离波形数据，并获取检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，检测移动方向前方是否存在扶梯，相对于针对表面不光滑的扶梯与移动设备之间的距离，检测是否有扶梯，可以避免凹凸不平的扶梯表面引起距离变化而通过距离检测扶梯结果错误的情况，同时可以避免扶梯的首层与平地处于同一水平面上，导致无法区分平地和扶梯的情况，并且相对于针对扶梯与移动设备之间的距离波形，检测是否有扶梯，可以避免由于扶梯的连续滚动状态结合凹凸不平的表面引起的距离波形无规律变化而通过距离波形检测扶梯结果错误的情况，本发明实施例通过直接提取距离波形在频率维度的特征，实现根据扶梯的连续滚动状态，而确定的扶梯的距离波形频率呈现规律性的性质，抽象出距离波形的频率，并根据扶梯与移动设备之间的距离波形的频率作为扶梯的检测依据，可以准确检测是否存在扶梯，解决无法有效检测扶梯的问题，实现对扶梯的精准检测，提高检测扶梯准确性。

可选的，检测结果确定模块，包括：相似度计算单元，用于计算检测频率特性与扶梯频率特性之间的相似度；扶梯确定单元，用于在相似度大于等于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为存在扶梯结果。

可选的，检测结果确定模块，还包括：变化值确定单元，用于在扶梯检测结果为不存在扶梯结果时，根据距离波形数据，确定距离变化值；楼梯检测单元，用于根据距离变化值，得到楼梯检测结果。

可选的，数据处理模块，包括：频域数据获得单元，用于对距离波形数据进行处理，得到频域数据；频率分布获取单元，用于对频域数据进行数据分段，根据各个频率所占的比重得到频率分布；检测频率特性获取单元，用于根据频率分布获取检测频率特性。

可选的，距离和时间检测模块，包括：信号获取单元，用于获取距离检测信号，以及距离检测信号的信号强度；距离计算单元，用于在信号强度大于等于预设强度的情况下，根据距离检测信号的发射时间和接收时间，确定距离检测信号对应的移动设备与地面之间的多个距离。

可选的，获取距离检测信号，具体用于：通过距离检测模块，沿着发射方向向地面发射距离检测信号；通过距离检测模块接收被反射回来的距离检测信号；其中，发射方向与距离检测模块在移动设备上的安装角度关联，安装角度与移动设备的机型、最大行进速度、安装高度及距离检测模块的属性确定。

可选的，扶梯检测装置，还包括：前进操作禁止模块，用于在预设区域范围内的扶梯检测结果为存在扶梯的情况下，执行刹车操作，并禁止执行前进操作。

上述装置可执行本发明实施例所提供的扶梯检测方法，具备执行扶梯检测方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图6为本发明实施例四提供的一种移动设备的结构示意图，如图6所示，该移动设备包括处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404；移动设备中处理器401的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器401为例；移动设备中的处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器402作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的扶梯检测方法对应的程序指令/模块(例如，距离和时间检测模块301、波形数据形成模块302、数据处理模块303和检测结果确定模块304)。处理器401通过运行存储在存储器402中的软件程序、指令以及模块，从而执行移动设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的扶梯检测方法。

存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器402可进一步包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置403可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与移动设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，输入装置403可以包括图像采集装置，例如摄像头或2D激光雷达等。输出装置404可包括显示屏等显示设备。

实施例五

本发明还提供一种包括计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种扶梯检测方法，该方法包括：在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间；根据获取的多个距离和各距离的检测时间，形成距离波形数据；对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；对检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到移动方向的扶梯检测结果。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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的方法。

值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种扶梯检测方法，其特征在于，应用于移动设备，所述方法包括：

在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离，以及对应的检测时间；

根据获取的多个距离和各所述距离的检测时间，形成距离波形数据；

对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；

对所述检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到所述移动方向的扶梯检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到所述移动方向的扶梯检测结果，包括：

计算所述检测频率特性与所述扶梯频率特性之间的相似度；

在相似度大于等于预设相似度阈值的情况下，确定扶梯检测结果为存在扶梯。

3.根据权利要求1述的方法，其特征在于，在得到所述移动方向的扶梯检测结果之后，还包括：

在扶梯检测结果为不存在扶梯结果时，根据所述距离波形数据，确定距离变化值；

根据所述距离变化值，得到楼梯检测结果。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性，包括：

对所述距离波形数据进行处理，得到频域数据；

对频域数据进行数据分段，根据各个频率所占的比重得到频率分布；

根据所述频率分布获取检测频率特性。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取移动设备与地面之间的多个距离，包括：

获取距离检测信号，以及所述距离检测信号的信号强度；

在所述信号强度大于等于预设强度的情况下，根据所述距离检测信号的发射时间和接收时间，确定所述距离检测信号对应的移动设备与地面之间的多个距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取距离检测信号，包括：

通过距离检测模块，沿着发射方向向地面发射距离检测信号；

通过所述距离检测模块接收被反射回来的所述距离检测信号；

其中，所述发射方向与所述距离检测模块在移动设备上的安装角度关联，所述安装角度与所述移动设备的机型、最大行进速度、安装高度及所述距离检测模块的属性确定。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述预设区域范围内的扶梯检测结果为存在扶梯的情况下，执行刹车操作，并禁止执行前进操作。

8.一种扶梯检测装置，应用于移动设备，其特征在于，包括：

距离和时间检测模块，用于在沿着移动方向进行移动的过程中，获取移动设备与地面之间的多个距离以及对应的检测时间；

波形数据形成模块，用于根据获取的多个距离和各所述距离的检测时间，形成距离波形数据；

数据处理模块，用于对距离波形数据进行处理，得到检测频率特性；

检测结果确定模块，用于对所述检测频率特性与预设的扶梯频率特性进行匹配，得到所述移动方向的扶梯检测结果。

9.一种移动设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述的扶梯检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的扶梯检测方法。

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