[发明专利]基于毫米波雷达检测技术的散料堆场障碍物检测方法在审

专利信息
申请号: 202110163951.0 申请日: 2021-02-05
公开(公告)号: CN112859078A 公开(公告)日: 2021-05-28
发明(设计)人: 王立成;沈阅;周逸人 申请(专利权)人: 燕山大学;河北燕大燕软信息系统有限公司
主分类号: G01S13/93 分类号: G01S13/93;G01S7/36
代理公司: 石家庄知住优创知识产权代理事务所(普通合伙) 13131 代理人: 林艳艳
地址: 066004 河北省*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 基于 毫米波 雷达 检测 技术 堆场 障碍物 方法
【权利要求书】:

1.一种基于毫米波雷达检测技术的散料堆场障碍物检测方法,其特征在于,所述方法包括:

步骤S1、利用安装在堆取料机大臂上的多个毫米波雷达获取堆取料机周围障碍物的点云数据,积累个扫描周期的点云数据,通过坐标转换将各个雷达坐标下的点云数据转换到大臂坐标系中;

步骤S2、利用双阈值网格聚类法对步骤S1中所得到点云数据进行聚类和滤波处理,滤除杂波,得到划分好的各个障碍物对应的点集,即目标点集;

步骤S3、计算步骤S2中聚类得到的各个目标点集的RCS均值、几何中心、面积的属性值,根据得到的RCS均值和面积,对目标点集进行进一步的筛选处理;

步骤S4、将大臂回转平面分为左前、左中、左后、右前、右中、右后六个区域,计算各个区域内的最近障碍物与大臂的垂直距离;

步骤S5、利用卡尔曼滤波法对步骤S4中所得到的垂直距离进行预测和滤波,得到准确度更高平稳性更强的距离值。

2.如权利要求书1所述方法,其特征在于,在所述步骤S1中安装在堆取料机大臂上的多个毫米波雷达,其安装角度、安装位置符合如下要求:

雷达的扫描平面与堆取料机大臂回转平面重合;

多个雷达的扫面范围叠加到一起能够形成大臂周围360°的扫描范围。

3.如权利要求书1所述方法,其特征在于,在所述步骤S1中的雷达坐标系是以雷达的中心为原点,x轴垂直雷达平面,与雷达扫描平面重合,且其正向指向雷达扫描方向的正前方,y轴与雷达扫描平面重合,垂直于x轴且其正向指向雷达接线端的二维直角坐标系。

4.如权利要求书1~3任一项所述方法,其特征在于,在所述步骤S1中将多个雷达获取的点云数据转换到同一个坐标系中,得到统一大臂坐标系下的点云数据,其过程包括:

步骤A1、建立大臂坐标系。在堆取料机大臂回转平面上建立以大臂几何中心为坐标原点,y轴与大臂中轴线重合,y轴正向指向堆取料机斗轮前段,x轴与y轴垂直且x轴正向指向堆取料机正右方的二维直角坐标系,记为大臂坐标系。

步骤A2、坐标转换。设某个雷达的安装位置为(xa,ya),水平安装角度为θ,若安装的雷达其接线端在雷达的左侧,则在该雷达坐标系下的点(x,y)转换到大臂坐标系后该点坐标表示为(x′,y′),(x,y)与(x′,y′)存在以下关系:

若安装的雷达其接线端在雷达的右侧,则在该雷达坐标系下的点(x,y)转换到大臂坐标系后该点坐标表示为(x′,y′),(x,y)与(x′,y′)存在以下关系:

其中安装位置(xa,ya)为大臂坐标系下雷达安装位置的坐标,水平安装角度θ是指雷达坐标系x轴正向与大臂坐标系x轴正向的夹角,θ∈(-180°,180°],且若大臂坐标系x轴正向逆时针旋转|θ|后能与雷达坐标系x轴正向平行则θ为正值,若大臂坐标系x轴正向顺时针旋转|θ|后能与雷达坐标系x轴正向平行则θ为负值。

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