[发明专利]无人车目标搜索系统及方法

权利要求书

1.一种无人车目标搜索系统，包括图像采集模块、激光测距模块和中心控制模块三个模块，其特征在于，所述的激光测距模块中的激光雷达基于厘米级组合导航系统进行定位采集空间坐标数据，再基于厘米级组合导航系统进行定位，该导航系统的定位误差≤0.03m，方向角误差≤0.2°，可以同时满足无人车在室内小范围和室外开阔环境中的目标搜索；其中，

所述图像采集模块，用于通过相机传感器实时采集图像，将实时采集的同一场景下的全景图像、可见光图像和红外图像以每秒30帧的速率传输至中心控制模块；

所述激光测距模块，用于对激光雷达采集到的角度信息、距离三维空间坐标数据，通过一个激光测距机确定待搜索目标的真实位置；所述的激光测距模块中的激光雷达基于厘米级组合导航系统进行定位采集空间坐标数据，再基于厘米级组合导航系统进行定位，该导航系统的定位误差≤0.03m，方向角误差≤0.2°，可以同时满足无人车在室内小范围和室外开阔环境中的目标搜索；

所述中心控制模块，用于接收图像采集模块和激光测距模块所采集信息，从所接收的一种或多种类型的图像中，每隔10帧图像选取1帧作为当前帧图像，判断当前帧图像中是否包含待搜索的目标；若不包含待搜索的目标，则重新选取当前帧图像；若包含待搜索的目标，则框出待搜索目标在当前帧图像中所在的矩形框，将该矩形框的中心点作为待搜索目标中心点；计算待搜索目标相对于无人车的水平方位角和垂直方位角；使用方位角匹配条件，对雷达目标与待搜索目标进行目标匹配，将满足雷达目标与待搜索目标方位角匹配条件时的雷达目标的位置信息作为待搜索目标的真实位置；规划无人车的搜索路径；将规划的搜索路径传送给无人车，无人车按照其所规划的搜索路径对待搜索目标进行搜索。

2.根据权利要求1所述系统的一种无人车目标搜索方法，其特征在于，通过计算待搜索目标相对于无人车的水平方位角和垂直方位角，根据确定待搜索目标的真实位置，规划无人车对待搜索目标进行搜索，该方法的步骤包括如下：

(1)实时采集并传输图像：

图像采集模块将实时采集的同一场景下的全景图像、可见光图像和红外图像以每秒30帧的速率传输至中心控制模块；

(2)选取当前帧图像：

中心控制模块从所接收的一种或多种类型的图像中，每隔10帧图像选取1帧作为当前帧图像；

(3)判断当前帧图像中是否包含待搜索的目标，若是，则执行步骤(4)，否则，执行步骤(2)；

(4)确定待搜索目标的中心点：

中心控制模块框出待搜索目标在当前帧图像中所在的矩形框，将该矩形框的中心点作为待搜索目标中心点；

(5)按照下式，计算待搜索目标相对于无人车的水平方位角和垂直方位角：

其中，tan表示正切操作，α和β分别表示待搜索目标相对于无人车的水平方位角和垂直方位角，p和q分别表示待搜索目标中心点与当前帧图像中心的水平距离和垂直距离，x和y分别表示当前帧图像宽和高，θ和θ′分别表示相机水平视场角和垂直视场角；

(6)确定待搜索目标的真实位置：

使用方位角匹配条件，对室内小范围和室外开阔环境中的雷达目标与待搜索目标进行目标匹配，通过激光测距模块中的激光测距机，将满足雷达目标与待搜索目标方位角匹配条件时的雷达目标的位置信息作为待搜索目标的真实位置；

(7)规划无人车的搜索路径：

(7a)以待搜索目标的真实位置为中心的圆形作为目标搜索区域；

(7b)将无人车当前位置作为起点，待搜索目标的真实位置作为终点，连接成一条直线搜索路径；

(7c)利用阿基米德螺旋线方程，规划一条从目标搜索区域中心向外辐射且覆盖全部搜索区域的扩展螺旋形搜索路径；

(7d)将直线搜索路径以及与直线搜索路径连接的扩展螺旋形搜索路径作为无人车的搜索路径；

(8)无人车对待搜索目标进行搜索：

中心控制模块将规划的搜索路径传送给无人车，无人车按照其所规划的搜索路径对待搜索目标进行搜索。

3.根据权利要求2所述的无人车目标搜索方法，其特征在于，步骤(3)中所述的待搜索的目标是指在中心控制系统中提前预设好的，无人车对其进行搜索的，室内小范围和室外开阔环境中的一类或多类物体。