[发明专利]一种基于激光定位的动态障碍物剔除算法

权利要求书

1.一种基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、激光雷达测距：利用激光雷达测量环境障碍物的距离；

步骤2、建立栅格地图：将激光雷达检测到的数据转换为全局坐标，并映射到栅格地图上，标记栅格单元格的障碍物占据情况；

步骤3、潜在动态障碍物的检测：通过不同时刻栅格单元格的标记情况，确定静态障碍物和潜在动态障碍物；

步骤4、不确定性处理：根据不同时刻潜在动态障碍物栅格邻域的标记情况，确定动态障碍物；

步骤5、剔除动态障碍物：根据动态障碍物的位置信息，剔除动态障碍物。

2.根据权利要求1所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤1中，采用SICK公司生产的激光雷达LMS511，从右往左扫描障碍物，每隔0.5°返回一个距离值，扫描范围为180°，共有361个距离数据。

3.根据权利要求1所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤2中，设激光雷达检测的障碍物距离数据以极坐标的形式返回(ρ_i，α_i)，ρ_i是第i个障碍点到激光雷达的距离，α_i＝i×0.5°是第i个障碍点与机器人坐标系X^R轴的夹角，将极坐标映射到局坐标系中的公式为：

式中，(x_g,y_g)为障碍物在全局坐标系中的坐标，(x_r，y_r)为机器人在全局坐标系中的坐标；ρ为障碍物相对于激光雷达的距离；α为当前障碍点相对于机器人坐标系X^R轴的角度；θ为机器人坐标系X^R轴与全局坐标系X^G轴的夹角。

4.根据权利要求1所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤2中，将障碍物映射到栅格地图上的具体公式为：

式中，(x_gm,y_gm)为栅格在全局坐标系中的坐标，(x_g,y_g)为障碍物在全局坐标系中的坐标，ω为单个栅格的宽度，通过上式即将激光雷达获取的障碍物距离信息映射到栅格地图上。

5.根据权利要求1所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤2中，栅格地图将环境划分成大小相等的栅格单元格c_i,j；每个栅格单元表示机器人工作环境中的一小块区域，如果某个栅格单元格被障碍物占据，则标记c_i,j＝1；如果是自由区域，则标记c_i,j＝0。

6.根据权利要求1所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤3中，建立三个相邻时刻传感器的三幅栅格地图，设t时刻的栅格地图为M_t，t-1时刻的栅格地图为M_t-1,t+1时刻的栅格地图为M_t+1，根据同一对应栅格单元c_i,j在M_t-1，M_t，M_t+1上的占用情况判定静态障碍物，如果都被占据，则确定该处为静态障碍物，如果同一对应栅格单元c_i,j在M_t-1，M_t，M_t+1中任意一个或者两个时刻被占据，则为潜在的动态障碍物，如果同一对应栅格单元c_i,j在M_t-1，M_t，M_t+1中均未被占据，则为自由区。

7.根据权利要求6所述的基于激光定位的动态障碍物剔除算法，其特征在于，步骤4中，采用8邻域滚动窗口的方法从潜在动态障碍物中剔除静态障碍物，即考虑三幅栅格地图某个对应栅格单元是否被障碍物占有时，同时兼顾到周围与其相邻的8个栅格单元的占用状态，如果相邻三个时刻同一对应栅格单元c_i,j被占用，同时其周围相邻的八个栅格单元存在被占用的情况，则判定c_i,j为静态障碍物，否则为动态障碍物。