[发明专利]一种用于智能扫雪机器人的障碍物检测与识别方法

权利要求书

1.一种用于智能扫雪机器人的障碍物检测与识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在扫雪机器人前端的左侧、中部和右侧分别设置一个超声波传感器，通过超声波传感器检测扫雪机器人与前方障碍物间的距离信息；在扫雪机器人前部和后部分别设置一个雷达传感器，通过雷达传感器检测是否有生物在扫雪机器人工作时突然靠近；

2)对各个超声波传感器和各个雷达传感器检测到的信号进行处理，计算扫雪机器人的前进距离，包括：

a、对单个超声波传感器测距数据的处理：

对单个超声波传感器在Δt时间内采集到的距离数据进行加权递推平均滤波处理，则在第k次Δt时间内，有：

其中d_k为第k次超声波测距结果，d_ki为在第k次Δt时间内的第i次检测得到的距离值，ρ_ki为第i次检测的权值，n为取倒数的检测距离值的个数；

b、对单个雷达传感器检测信号的处理：

对第k次Δt时间内采集到的单个雷达传感器信号数据进行处理：

其中m_k为对第k次Δt时间内采集到的单个雷达传感器信号数据进行处理的结果；

c、对扫雪机器人前进距离的计算：

对第k次Δt时间内扫雪机器人前进速度进行限幅滤波处理，有：

其中v_j为第j次读取检测扫雪机器人车轮转速的编码器数据换算所得的扫雪机器人前进速度，v_j-1为第j-1次读取检测扫雪机器人车轮转速的编码器数据换算所得的扫雪机器人前进速度，v_res为两次速度允许的最大偏差值，S_k为第k次Δt时间内扫雪机器人前进的距离，n为Δt时间内读取扫雪机器人编码器数据的次数，t为短时间段；

3)障碍物检测与识别：

设标准安全距离为d_flag，扫雪机器人标准前进速度为v_flag，扫雪机器人前进速度差阈值为v_differ；

定义积雪程度描述量为：

其中，α为比例系数，v为扫雪机器人前进速度，即积雪程度与扫雪机器人前进速度成反比；

定义第k次超声波测距变化量为：

定义第k次超声波测距变化比为：

定义第k次扫雪机器人前进距离变化比为：

设障碍物判断条件为：

情形一：当任一个超声波传感器的检测距离dd_flag且|v-v_flag|≤v_differ时，认为S₁≈S₂≈…≈S_k，同时积雪程度x近似不变，即认为扫雪机器人以匀速在积雪程度均匀段作业，则将障碍物判断条件退化为：

若0.95≤Z_k≤1.05，

若Z_k≤0.95，

若Z_k≥1.05，

情形二：当任一个超声波传感器的检测距离dd_flag且v-v_flagv_differ时，认为在某k+1时刻有S_k+1S_k，而在k时刻有S_k和y_k与前k-1时刻扫雪机器人以匀速作业时相同；此时x增大，认为扫雪机器人在此时刻进入积雪程度较浅段作业，此时刻障碍物判断条件为：

因等式右边第二个分式变化S_k/y_k≈1，所以关注第一个分式y_k+1/S_k+1，此时S_k+1增大，有障碍物判断条件：

若0.95≤Z_k+1≤1.05，

若Z_k+1≤0.95，

若Z_k+1≥1.05，

情形三：当任一个超声波传感器的检测距离dd_flag且v-v_flagv_differ时，认为在某2k+1时刻有S_2k+1S_2k，而在2k时刻有S_2k和y_2k与前2k-1时刻扫雪机器人以匀速作业时相同；此时x减小，认为扫雪机器人在此时刻进入积雪程度较深段作业，此时刻障碍物判断条件为：

因等式右边第二个分式变化S_2k/y_2k≈1，所以关注第一个分式y_2k+1/S_2k+1，此时S_2k+1减小，有障碍物判断条件：

若0.95≤Z_2k+1≤1.05，

若Z_2k+1≤0.95，

若Z_2k+1≥1.05，