[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

说明书

本发明涉及检测领域，特别是涉及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,利用堆取料机大臂上安装的多个毫米波雷达获取堆取料机周围的障碍物点云数据，通过坐标转换将各个雷达坐标下的点云数据转换到大笔坐标系下，利用双阈值网格聚类法对所得到的障碍物点云数据进行聚类和滤波，划分出每个目标障碍物对应的点集。根据各个点集的RCS均值和点集面积等属性值对目标进行进一步筛选，去除比较稳定的地面杂波和非碰撞目标，得到信噪比较高的堆取料机两侧最近目标的距离，利用卡尔曼滤波对得到的最近目标距离进行预测和滤波，得到较为准确和平稳的距离值，实现对散杂货场内堆取料机作业过程中障碍物的检测的目的。

【技术领域】

本发明涉及检测领域，特别是涉及基于毫米波雷达的散杂货堆场 取料机作业过程中障碍物检测方法研究的技术领域。

【背景技术】

由于全球化趋势不断加强，国家之间的能源物料流通愈加频繁， 散杂货的贸易运输量持续增长，已经在海运中占据相当大的一部分份 额，为适应这样的趋势，散杂货堆场的装卸效率迫切需要提高。堆取 料机作为目前应用于大型散料堆场对散杂或进行装卸工作的主要机 械，实现其自动化、半自动化作业功能特别是全天候下的自动化、半 自动化作业功能是提高散杂货装卸工作效率的关键。为保证自动化堆 取料机自动化、半自动化作业过程中的工作安全，通常，自动化、半 自动化堆取料机应该具有障碍物检测与预警功能。在操作人员的控制 下，具有障碍物检测、预警功能的堆取料机可以准确获取障碍物与堆 取料机的相对距离，当该相对距离小于某一限定距离时障碍物检测系 统发出预警，提醒操作人员和控制系统及时减速或停机防止堆取料机 与障碍物发生碰撞。

目前，在实际应用中，堆取料机的防碰措施主要有三种，分别为 人工目测防碰判断、拉绳防碰、摄像机防碰和激光雷达防碰。人工目 测防碰主要受限于无法全天候24小时连续工作，且在视线受到遮挡 以及光线条件不好的条件下无法准确判断堆取料机与障碍物的距离。 拉绳防碰只能在障碍物碰到拉设在堆取料机臂架周围的绳索时才能 发出碰撞信号，无法反映作业过程中障碍物的位置变化，因此无法帮 助控制系统进行预判控制。当借助摄像机、激光雷达装置进行防碰检 测时，由于散料堆场作业过程中的环境洁净水平较低，存在大量粉尘， 摄像头和激光雷达的镜头容易被污渍遮挡从而无法正常工作，且这两种仪器受到雨、雪、雾等天气影响较大，无法全天候工作。因此如何 采用先进技术，快速、准确、全天候连续地对堆取料机臂架周围的障 碍物进行检测是目前散杂货现代化物流管理领域急需解决的一个重 要问题。

【发明内容】

为解决以上问题，本发明提供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，利用堆取料机大臂上安装的多个毫米波雷达 获取堆取料机周围的障碍物点云数据，通过坐标转换将各个雷达坐标 下的点云数据转换到大笔坐标系下，利用双阈值网格聚类法对所得到 的障碍物点云数据进行聚类和滤波，划分出每个目标障碍物对应的点集。根据各个点集的RCS均值和点集面积等属性值对目标进行进一步 筛选，去除比较稳定的地面杂波和非碰撞目标，得到信噪比较高的堆 取料机两侧最近目标的距离，利用卡尔曼滤波对得到的最近目标距离 进行预测和滤波，得到较为准确和平稳的距离值，实现对散杂货场内 堆取料机作业过程中障碍物的检测的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：

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，其实 施方法包括：

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；