[發明專利]一種基于激光定位的動態障礙物剔除算法

在審

• 申請號: 201811029593.9
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109085838A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 李勝;朱禹璇;郭健;吳益飛;龔勛;袁佳泉;施佳偉;危海明;趙超
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種基于激光定位的動態障礙物剔除算法，包括如下步驟：利用激光雷達測量環境障礙物的距離；將激光雷達檢測到的數據轉換為全局坐標，并映射到柵格地圖上，標記柵格單元格的障礙物占據情況；通過不同時刻柵格單元格的標記情況，確定靜態障礙物和潛在動態障礙物；根據不同時刻潛在動態障礙物柵格鄰域的標記情況，確定動態障礙物；根據動態障礙物的位置信息，剔除動態障礙物。本發明降低了定位誤差和不確定性因素，并且實時性更強，可以檢測出比較慢速的運動物體。

技術領域

本發明屬于機器人控制領域，具體涉及一種基于激光定位的動態障礙物剔除算法。

背景技術

移動機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動，能夠協助或取代人類完成危險的工作，例如在山區變電站這種極端環境下就可以投入移動機器人。因此引起了國內外學者越來越多的重視。機器人在巡檢時，動態障礙物產生的虛假觀測數據直接影響到地圖構建的精度。檢測并剔除動態障礙物產生的虛假觀測信息，對于移動機器人在未知環境下建立精確一致的靜態環境地圖起著至關重要的作用；同時，也是移動機器人在面向目標導航的過程中必須解決的重要問題。現有技術存在著定位誤差和不確定因素，同時檢測慢速物體的能力存在一定的缺陷，不適用于室外動態環境。

發明內容

本發明的目的在于提一種供基于激光定位的動態障礙物剔除算法，提高巡檢機器人在未知環境中實時檢測動態障礙物的有效性和可靠性，適用于室外動態環境。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于激光定位的動態障礙物剔除算法，包括如下步驟：

步驟1、激光雷達測距：利用激光雷達測量環境障礙物的距離；

步驟2、建立柵格地圖：將激光雷達檢測到的數據轉換為全局坐標，并映射到柵格地圖上，標記柵格單元格的障礙物占據情況；

步驟3、動態障礙物的檢測：通過不同時刻柵格單元格的標記情況，劃分靜態障礙物和潛在動態障礙物；

步驟4、不確定性處理：根據不同時刻潛在動態障礙物柵格鄰域的標記情況，確定動態障礙物；

步驟5、剔除動態障礙物：根據動態障礙物的位置信息，剔除動態障礙物。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明在比較當前傳感器的觀測數據和靜態柵格地圖確定動態障礙物時，進行了不確定性處理，降低了定位誤差和不確定性因素；2)本發明通過比較三個時刻的柵格地圖，檢測動態障礙物，實時性更強，可以檢測出比較慢速的運動物體。

附圖說明

圖1是本發明巡檢機器人基于動態障礙物剔除的激光定位算法的流程圖。

圖2是本發明觀測數據的坐標轉換示意圖。

圖3是本發明動態障礙物檢測示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明的原理和方案。

如圖1所示，基于激光定位的動態障礙物剔除算法，包括如下步驟：

步驟1、激光雷達測距：利用激光雷達測量環境障礙物的距離；

本發明利用激光測距原理，測量發射光束與從障礙物表面反射回來的反射光束之間的時間差△_t，與光速c相乘，取乘積的一半就得到障礙物的距離信息，其中，光速c＝3.0×10⁸m/s。激光雷達采用飛行時間測距原理來測量前方障礙物的距離，具有測速快、測速準、精度高、不易受干擾等特點。具體采用SICK公司生產的激光雷達LMS511，從右往左掃描障礙物，每隔0.5°返回一個距離值，掃描范圍為180°，共有361個距離數據。