SU1024719A1 - Устройство дл определени профил местности перед транспортным средством - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕСТНОСТИ ПЕРЕД ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ, преимущественно дл  системы управлени  автономными транспортными средствами, соп Vj держащее установленный на транспортном средстве лазерный измеритель рассто ний, оборудованный узлом сканировани  лазерного луча в плоскости, перпендикул рной, направлению движени , и процессор дл  обработки результатов измерени  дл  обнаружени  преп тствий дл  движени , отличающеес  тем, что, с целью построени  в течение одного цикла сканировани  поперечных профилей на различных удалени х от транспортного средства , узел сканировани  выполнен на основе вращающегос  зеркального барабана, грани которого наклонены под различными углами к оси вращени  барабана, параллельной оптической оси совмещенной прие- Р В мопередающей системы лазерного измериО ) тел  рассто ний, ориентированного по направлению движени  транспортного средства . 0Ht.t

Description

, Устройство по п. 1, о т пи ч а ю- щ в в с   тем, что оцна изграней.зеркального барабана закреплена перпендикул рно оси вращени ./

3. Устройство по пп, 1 и2,. отли-ч чающеес  тем, что зеркальньй

барабан установлен на вьшосном кронштейне впереди транспортного средства с возможностью регулируемого разворота вокруг горизонтальной оси, перпендикул рной оси вращен-и  барабана ,.

Изобретение относитс  к средствам iопределени ,профил  местности преимущественно перед движущимс  транспортным средством. Подобные устройства особенно необходимы дл  систем управ-лени  движением автономными транспортными средствами. Известны устройства дл  определени  профил , разработанные на основе проекционных дальномеров геометрического типа, которые получили щирокое pacnpft)странение дл  определени  продольных и поперечных профилей железнодорожных или автомобильных туннелей, проводников щахтных стволов и т.п. Il , Однако использование этих устройств на автономном транспортном сре{йЬтве оказываетс  затруднительным вследствие значительных габаритов примен емого дальномера. Кроме того, такие устройств обеспечивают определение поперечного профил  каждый раз только в одной плоскости , соответствующей местоположению транспортного средства. Известны устройства дл  определени  профил , построенныеj с использованием электронно-оптических дальномеров, в т.ч. и С; совмещенными; приемопередающими оптическими системами 2 . Однако необходимость приводить во вращение дальномер в 1юлом пелает подобные устройства непригодными дл  установки на автономные движущиес  объекты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  уст ройство , содержащее установленный на транспортном средстве лазерный измеритель рассто ний, оборудованный узлом сканировани  лазерного луча в плоскости . перпендикул рной направлению движени , и схему обработки результатов измерений дл  обнаружени  преп тствий йП . . Сканирование по азимуту осуществл в с  с пок-отцью линейки коммутируемых па зеров, а по у..лу возвьииенй  - с помощью колеблющегос  зеркала. Таким образом не удаетс  построить поперечные профили на различных рассто ни х от . транспортного средства. Не выбираютс  также мертвые зоны на рассто ни х пор дка метров перед транспортным .средством . Кроме того, в известном устройстве не предусматриваютс  средства дл  учета изменений положени  транспортно-1 го средства. Целью изобретени   вл етс  построение за один цикл сканировани  поперечных профилей на различных удалени х от транспортного средства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  профил  местности перед транспортным сред(5твом, содержащем установленный на транспортном средстве лазерный измеритель рассто ний , оборудованный узлом сканировани  лазерного луча в плоскости, перпендику - л рной направлению движени , и процессор дл  обработки результатов измерений, дл  обнаружени  преп тствий, узел сканировани  выполнен на снове вращающегос  зеркального барабана, грани которого наклонены под различными углами к оси вращени  .барабана, параллельной оптической оси совмещенной приемопередающей системы лазерного измерител , ориентированного по направлению движени . Одна из граней зеркального барабана, закреплена перпендикул рно оси вращени , а сам барабан установлен на вьшосном крс ншЛйне впереди транспортаого средства с возможностью регулируемого разворота горизонтальной оси, перпендикул рюй оси скани ющего вращени  барабана. На фиг. 1 показано построение лазерного измерител  рассто ний с узлом ска- шровани ; на фиг. 2.- принципиальна  5лок«чзхема устрсйства; на фиг. 3 - схема, иллюстрирующа  расположение зон сканировани  поперэчных профилей} на фиг, пример построени  профилей по результатам измерени  в полосе движени  автономного транспортного средства. Лазерный измеритель рассто ний выполнен на основе полупроводникового лазера 15 установленного перец передающим объективом 2, направл ющим модулированный по интенсивности световой поток на зеркальный барабан 3, привоцимьхй во вращение двигателем 4 через редуктор 5. Весь этот узел сканировании крепитс  на вьшосном крошитгейне (не показан) и уста навливаетс  перед транспортным срецство с возможностью вращени  вокруг горизонтальной оси, перпендикул рной оси сканирукицёго вращени  барабана 3. Ось враще ни  барабана паралл ельна оптической оси объектива 2 и кольцевого приемного объек тива 6, фокусирук цего отраженный от поверхности поток на фотодетекторе 7 лазерного измерител  рассто ний. Грани 811 баребана 3 установлены под различными углами к оси вращени  барабана, при этом одна из граней, а именно грань llj закреплена оерпендикул ,7Но оси вращени , что позвол ет использовать ее в качестве калибровочной пластины. Обзор поверхности производитс  непрерьшно при перемещении транспортного средства 12 в нескольких зонах, соответствующих кажда  своей грани зеркального . Так гран м 8 - 10 соответствуют зоны 13 - 15. Команды на срабатывание лазерного измерител  рассто ний подаютс  от управл ющего блока 16 через схему. 17 запуска и регистрации результатов измерений. Формирование команд в блоке 16 синхронизировано с вращением барабана,3 благодар  обратной св зл с приводным двигателем 4, осуществл емой через датчик 18 вращени  барабана , вход щий в схему 19 стабилизации вращени , и блок 20 синхронизации. Лазер 1 работает в гимпульсно(л режиме и включаетс  только в интервале времени соответствующем требуемому положению граней 8-10 зеркального барабана. Элект рический сигнал, вырабатываемый фотодетектором 7 при поступлении света, отраженного от контролируемой поверхности в опредепенной зоне 13 - 15 обрабатываетс  в схеме 17 дл  получени  величины рассто ни  до точки, от которой произошло отражение. Компенсаци  ощибо измерений, обусловленных внутренними причинами, осуществл етс  с помощью блока 21 калибровки, обеспечивающего точнение результата измерений, полученого в схеме 17, по значению, соответ твующему рассто нию до калибровочной рани-пластины 11. Исправленные значени  измеренных ассто ний поступают из блока 21 в проессор 22, к которому принадлежит также ар ду со схемой 23 обработки- тД4 правлени схемой 23, блок 25 редуцироани  рассто ний и блок 26 .формировани  игналов опасности. Процессор 22 работат в реальном времени, т.е. в ритме вижени  автономного транспортного средтва . Алгоритм работы процессора строитс , апример, в соответствии с выражением .5лев- М леб- пр)(Ь) + й(рО, предел ющим проходимость местности по ысоте из услови  де о пор - расчетна  .величина порога проходимости, вычисленна  по информации о дальност х до грунта, измеренных в зоне 14 сканировани  на продолжении колей движени ; Одез, максимальные значени  дальности до поверхности, измеренные на продолжени х со- ответственно левой и правой колей; - максимальный угол сканировани ; , 1 - текущий угол сканировани ; h)- дальность, соответствующа  величине максимально прео-. долимого выступа; Лd(i)-корректирующа  поправка, . учитывающа  зависимость дальности от угла сканировани ; . Og - текуща  дальность до поверхности , измер ема  в зоне 13 сканировани . По измеренным рассто ни м о дед иопр И известному углу р; сканировани  всоответствии с формулой (1) формируетс  некотора  лини  А. При этом дл  удобства определени  наиболее высоких точек поверхности в зонах обзора отсчет даль ности дальномером производитс  от линии, соответствующей предельной измер емой дальности, на которой соответствующий электрический сигнал равен О вольт. Таким образе чем вьше точки, тем больше пропорциональный дальности электрический сигнал. На фиг. 1 показаны сечени  рельефа в зонах 13 и 14 (сплошна  лини ). Смещением параллельно сацой се линии А на (J (Ь) - величину допустимого дорожного проспета - получаем прогнози руемой в плоскости сканировани  зоны 14 положений передней кромки днища транспорного средства - линию В. Крива  Зрф получаетс  из совокупности точек линии В с учетом значений ДсЗ(р). Сравнение значенийdпор по всей ширине полосы движени  со значени ми d , по лучаемыми при сканировании зоны 13, в соответствии с условием (2) дает возмо ность оценивать проходимость рельефу и возникновение опасности дл  передней кромки днища. Так, в рассматриваемом примере, значени  дальностей до точек части поверхности, лежащей вьщ1е линии значений d пор i и отмеченных Q, будут противоречить выполнению услови  (2) и неизбежно столкновени  днища с этим выступом поверхности. В процессоре 22 производитс  также вычисление и соответствующа  оценкач прогнозируемых значений углов крена Ц) и дифферента Vnp в упрежденном (например , на полкорпуса впереди) положении.

Фиг 2 Дл  этого быть предусмотрены датчик крена-дифферента дл  определени  текущего углового положени , сигналы с которого подаютс  непосредственно в процессор 22 обработки информации. Осуществл етс  также предварительна  (груба ) женка проходимости поверхности по измерени м в зоне 15 обзора. Стабильность расположени  зон 13-15 обзора сильно вли ет на значени х выходных данных одноканального лазерного измерител  рассто ний и, следовательно, на точность работы всего устройства по определению проходимости поверхности. С целью обеспечени  этой стабильности двигатель 4, вращающий барабан 3, управл етс  от схемы 19 стабилизации скорости вращени , осуществл ющей сравнение положени  на временной оси импулыса от датчика 18 вращени  барабана и импульса конца цикла сканировани . Оценка полученной информации по соответствуклцим алгоритмам дает практически полную картину рельефа поверхности в полосе движени  и позвол ет в дальнейшем формироваТ1 последовательность команд дл  оптимального маневра по,обходу встреченного преп тстви .

фиг.З

В

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕСТНОСТИ ПЕРЕД ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ, преимущественно для системы управления автономными транспортными средствами, со держащее установленный на транспортном средстве лазерный измеритель расстояний, оборудованный узлом сканирования лазерного луча в плоскости, перпендикулярной направлению движения, и процессор для обработки результатов измерения для обнаружения препятствий для движения, отличающееся тем, что, с целью построения в течение одного цикла сканирования поперечных профилей на различных удалениях от транспортного сред ства, узел сканирования выполнен на основе вращающегося зеркального барабана, грани которого наклонены под различными углами к оси вращения барабана, параллельной оптической оси совмещенной прие- S мопередающей системы лазерного измерителя расстояний, ориентированного по направлению движения транспортного средства.

2. Устройство по ri. 1, О т л и ч a to- rn е е с я тем, что одна из · граней зеркального барабана закреплена перпендикулярно оси вращения. ;

3. Устройство по пп. 1 и 2,. о т ли — чающееся тем, что зеркальный барабан установлен на выносном кронштейне впереди транспортного средства с возможностью регулируемого разворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной оси вращения барабана, .