[发明专利]基于激光位移传感器的植保无人机障碍物检测方法

摘要

本发明公开了一种基于激光位移传感器的植保无人机障碍物检测方法，它涉及检测技术领域。它包括以下步骤：植保无人机到达作业区域开始作业时，启动障碍物检测功能，作业过程中实时进行障碍物数据采集，针对每次采集的数据进行障碍物数据块提取，根据提取的数据块分析计算障碍物参数，最后对障碍物类型进行模式识别。本发明不受环境光影响、实时性好、检测准确率高，并可以适应夜间作业需求，实现植保无人机作业过程中对农田障碍物的在线检测。

主权项

基于激光位移传感器的植保无人机障碍物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：植保无人机到达作业区域开始作业时，启动障碍物检测功能，作业过程中实时进行障碍物数据采集，针对每次采集的数据进行障碍物数据块提取，根据提取的数据块分析计算障碍物参数，最后对障碍物类型进行模式识别；各步骤的具体内容如下：(1)启动障碍物检测：植保无人机到达作业区域开始作业时，启动障碍物检测功能；(2)障碍物数据采集：激光位移传感器以时间间隔t连续发射激光脉冲，由传感器内置的旋转光学机构将激光脉冲按一定角度间隔ε发射至传感器扫描范围ξ内的各个方向、形成一个扫描线序列；当某条激光脉冲碰到障碍物时，激光位移传感器的接收器接收到反馈回来的激光脉冲信号，通过发射与接收激光脉冲信号的时间差，计算出该条脉冲方向传感器与障碍物的距离值；当某条激光脉冲没有碰到障碍物时，将检测不到反馈激光脉冲信号，该条脉冲方向对应的检测值设为0；设一次扫描得到包含N个数据的数据序列Xi(i=0，1，…，N‑1)，该序列含有障碍物距离、方位信息；(3)数据块提取：数据块提取即从数据序列Xi中将存在障碍物的数据块提取出来，设θ是激光位移传感器的角度探测范围(ξ1…ξ2)，Xi是距离值，N为每次扫描得到的数据总个数(X0，X1，…Xn…Xm…XN‑1)，假设这N个数据中X0…Xn‑1全部取0，Xn取非0值，Xm取非0值，Xm+1…XN‑1全部取0，则称Xn…Xm之间这m‑n+1个距离值为一个数据块，记为数据块Xn～Xm，即在数据块Xn～Xm对应的方向存在障碍物；(4)障碍物参数计算：障碍物参数以平均角度Ф、平均距离L和宽度B表示，将数据块Xn～Xm的中心所在的角度α+(β‑α)/2作为该数据块所对应障碍物的平均角度，即有Ф=α+(β‑α)/2将Xn…Xm之间所有非0的Xi求一个算术平均值，作为这个数据块所对应的障碍物的平均距离，即有L=(∑Xi)/ψ其中ψ为数据块Xn～Xm中非0数据的个数，即有效数据个数；根据障碍物角度、距离和宽度的三角关系，计算出数据块所对应的障碍物的宽度：B=2×L×tan((m－n)×ε/2×π/180)(5)障碍物类型模式识别：障碍物类型模式识别包括特征选择、判别函数的建立与训练、障碍物类型识别三个步骤。