[发明专利]基于激光反射的姿态识别、编解码及通信方法

说明书

本发明公开基于激光反射的姿态识别、编解码及通信方法，具体包括基于激光反射的姿态识别方法、基于激光反射和反射材料面积的信息编解码方法、基于激光反射和反射材料差异的信息编解码方法、基于激光反射的通信方法。本发明提出基于激光反射的编码与识别及频闪通讯协议，通过利用激光测距仪对外界环境信息感知的特点，来实现用激光测距仪单一感知器件，配合高反射率材料来完成无人驾驶的相互通讯以及对特定物体识别、信息识别等功能，使得激光测距仪更加具有功能性，同时有效降低无人驾驶感知元件与通讯元件冗杂的现象。

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是基于激光反射的姿态识别、编解码及通信方法。

背景技术

随着传感器技术、控制系统以及人工智能的不断发展，在无人控制领域已经取得了很大的进步。其中激光测距仪的出现与发展更是时代所趋，在军事上，侦查机器人可以利用激光测距仪实现自主导航，智能避障，独立完成各种侦查和战斗任务；在民用上，利用激光测距仪的无人自主驾驶技术可以在自动驾驶和辅助驾驶系统等方面帮助减少交通事故，用于解决城市交通问题。由于激光测距仪在探测目标时，可以克服光照和天气方面的影响，可以提高测量精度和扩大测量范围，可以提升目标识别的抗干扰能力，因而较好的丰富发展了对周边环境的感知能力。

虽然激光测距仪的应用已经逐渐普及，但是它更多的是完成对于探测范围内物体的位置信息进行采集运用，缺少多方位的有效信息，以及缺少多方位的运用。

发明内容

本发明的目的是提供基于激光反射的姿态识别方法，包括以下步骤：

1)确定待识别目标；所述待识别目标的姿态角记为被测特征角；

2)以被测特征角的角点为起点，在被测特征角的两条边上分别贴覆长度为l的高反射率材料；所述角点为被测特征角两条边的交点；

所述高反射率材料的反射率大于预设的阈值ε。

3)激光测距仪向被测特征角所在区域发送若干束激光，并接收发射的激光束，从而计算出激光测距仪至被测特征角所在区域每个激光反射点的距离信息和激光反射率；激光测距仪将距离信息和激光反射率发送至上位机；被测特征角所在区域至少包括贴覆有高反射率材料的区域；

激光测距仪与被测特征角的角点位于同一水平线上。

4)上位机根据每个激光反射点的激光反射率对距离信息进行预处理，从而得到三维点云信息；

上位机根据每个激光反射点的激光反射率对距离信息进行预处理的步骤包括：

4.1)判断激光反射点的激光反射率是否小于阈值ε，若是，则删除该激光反射点与激光测距仪之间的距离信息；

4.2)对缺失的距离信息进行填充，填充值为缺失数据点相邻两个距离信息的均值。

5)上位机利用主成分分析法对三维点云信息进行降维，得到二维点云信息；

6)上位机对二维点云信息进行拟合，得到被测特征角的角度值；

上位机对二维点云信息进行拟合的步骤包括：

6.1)对角点进行旋转平移变换，令角点位于任意二维坐标轴上；

6.2)将二维点云信息集T＝{(x₁，y₁)，(x₂，y₂)......(x_n，y_n)}输入到函数y＝w^T·x+b中，得到斜率w和常数b，即(w，b)＝argmin(f(x_i)-y_i)²；

6.3)根据斜率w，计算得到被测特征角的角度值为arctanw。