移动平台的激光测距异常检测方法及装置与流程

1.本技术涉及测距异常检测技术领域，特别涉及一种移动平台的激光测距异常检测方法及装置。


背景技术：

2.外墙移动平台是基于外墙四周铺设导轨，于轨道上移动并由编码器检测实时位置的设备。外墙移动平台自带的执行器是在建筑建造过程中水泥浇筑外墙后，完成外墙墙面打磨、封堵螺杆洞等作业需求。建造作业过程中对测距精度要求较高，针对编码器的累积误差，已有技术使用激光测距仪对其修正。
3.但是，激光测距仪需要直视环境，若作业过程中存在突发障碍物，直接导致激光测距异常。例如，如图1所示，移动轨道有直行轨道os1，s2s3，s4s5和弯道s1s2，s3s4组成，激光遇到障碍物实际测量的是移动平台和障碍物间距，这种异常修正编码器时会导致两种场景：(1)误判到其他轨道，如图1中，移动平台在轨道s2s3，发生激光测距异常时可能会导致，修正后的编码器判断当前在s4s5或s0s1轨道；(2)判断在当前轨道，但移动平台的位置判断误差较大；有待解决。
4.申请内容
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的第一目的在于提出一种移动平台的激光测距异常检测方法，解决了相关技术中容易误判其他路径，或者移动平台的位置判断误差较大的问题，实现了激光测距的异常检测。
7.本发明的第二个目的在于提出一种移动平台的激光测距异常检测装置。
8.本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
9.本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
10.为达到上述目的，本技术第一方面实施例提供一种移动平台的激光测距异常检测方法，所述移动平台上设有激光测距仪及惯性测量单元(inertial measurement unit，简称imu)，所述方法包括以下步骤：
11.获取由所述imu模块采集的移动平台的运动航向角；
12.在根据所述激光测距仪的测量值判定所述移动平台从一直行路径驶入另一直行路径期间，检测所述运动航向角的变化值；以及
13.若所述变化值小于或者等于第一预设阈值，则判定所述激光测距仪的激光测距存在异常。
14.另外，根据本发明上述实施例的移动平台的激光测距异常检测方法还可以具有以下附加的技术特征：
15.可选地，上述的移动平台的激光测距异常检测方法，还包括：
16.在直行路径时，根据所述激光测距仪的测量值和时间戳构造运动模型，以通过所述运动模型预测下一时刻的预测值；
17.若所述预测值与下一时刻的测量值间的差值大于第二预设阈值时，判定所述激光测距异常。
18.可选地，通过下述公式构造所述运动模型：
[0019][0020]dlidar
＝di (t
i j-ti)
×
vi；
[0021]
其中，di为ti时刻对应的激光测距仪的测量值，d
i-k
为t
i-k
时刻对应的激光测距仪的测量值，i为正整数，vi为所述运动模型运动速度，d
lidar
为所述激光测距仪t
i j
时刻的预测值。
[0022]
可选地，所述根据所述激光测距仪的测量值判定所述移动平台从一直行路径驶入另一直行路径包括：使用所述测量值校正所述移动平台上的编码器，基于所述编码器所测量得到的编码值判断所述移动平台是否从一直行路径驶入另一直行路径。
[0023]
可选地，在获取由所述imu模块采集的移动平台的运动航向角之前，还包括：
[0024]
对所述imu模块的加速度与陀螺仪进行零漂校准，以通过校准后的加速度计和陀螺仪采用二阶互补滤波计算所述运动航向角。
[0025]
可选地，所述第一预设阈值λ＝π/2-ω，其中，ω表示转角因子，范围在[0，π/36]内。
[0026]
为达到上述目的，本技术第二方面实施例提供一种移动平台的激光测距异常检测装置，所述移动平台上设有激光测距仪及惯性测量单元，其中，所述装置包括：
[0027]
获取模块，用于获取由所述imu模块采集的移动平台的运动航向角；
[0028]
检测模块，用于在根据所述激光测距仪的测量值判定所述移动平台从一直行路径驶入另一直行路径期间，检测所述运动航向角的变化值；以及
[0029]
第一判定模块，用于在所述变化值小于或者等于第一预设阈值时，判定所述激光测距仪的激光测距存在异常。
[0030]
可选地，上述的移动平台的激光测距异常检测装置，还包括：
[0031]
预测模块，用于在直行路径时，根据所述激光测距仪的测量值和时间戳构造运动模型，以通过所述运动模型预测下一时刻的预测值；
[0032]
第二判定模块，用于在所述预测值与下一时刻测量值间的差值大于第二预设阈值时，判定所述激光测距异常。
[0033]
可选地，通过下述公式构造所述运动模型：
[0034][0035]dlidar
＝di (t
i j-ti)
×
vi；
[0036]
其中，di为ti时刻对应的激光测距仪的测量值，d
i-k
为t
i-k
时刻对应的激光测距仪的测量值，i为正整数，vi为所述运动模型运动速度，d
lidar
为所述激光测距仪下一时刻的预测值。
[0037]
可选地，所述根据所述激光测距仪的测量值判定所述移动平台从一直行路径驶入另一直行路径包括：使用所述测量值校正所述移动平台上的编码器，基于所述编码器所测
量得到的编码值判断所述移动平台是否从一直行路径驶入另一直行路径。
[0038]
可选地，在获取由所述imu模块采集的移动平台的运动航向角之前，所述采集模块，还包括：
[0039]
计算单元，用于对所述imu模块的加速度与陀螺仪进行零漂校准，以通过校准后的加速度计和陀螺仪采用二阶互补滤波计算所述运动航向角。
[0040]
可选地，所述第一预设阈值λ＝π/2-ω，其中，ω表示转角因子，范围在[0，π/36]内。
[0041]
为达到上述目的，本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的移动平台的激光测距异常检测方法。
[0042]
为达到上述目的，本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的移动平台的激光测距异常检测方法。
[0043]
由此，可以采集移动平台的运动航向角，并根据激光测距仪的测量值判定移动平台改变直行路径，即转弯时，检测运动航向角的变化值，如果变化值小于或者等于第一预设阈值，说明惯性测量单元没有检测到平台转弯，则确定激光测距异常。由此，解决了相关技术中容易误判其他路径，或者移动平台的位置判断误差较大的问题，实现了激光测距的异常检测。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0044]
本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0045]
图1为编码器和激光测距仪测量示意图；
[0046]
图2为根据本技术实施例的移动平台的激光测距异常检测方法的流程图；
[0047]
图3为根据本技术实施例提供的激光测量运动模型的示意图；
[0048]
图4为根据本技术一个实施例的移动平台的激光测距异常检测方法的流程图；
[0049]
图5为根据本技术实施例提供的移动平台的激光测距异常检测装置的方框示意图；
[0050]
图6为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图
具体实施方式
[0051]
下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0052]
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的移动平台的激光测距异常检测方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的移动平台的激光测距异常检测方法。
[0053]
具体而言，图2为本技术实施例所提供的一种移动平台的激光测距异常检测方法的流程示意图，该实施例中，移动平台上设有激光测距仪及惯性测量单元，其中，imu模块包括加速度计和陀螺仪，加速度计的长期精度高，而陀螺仪的短期精度高。
[0054]
如图2所示，该移动平台的激光测距异常检测方法包括以下步骤：
[0055]
在步骤s201中，获取由imu模块采集的移动平台的运动航向角。
[0056]
可以理解的是，移动平台可以在预先铺设的固定轨道上移动，本实施例中所涉及的直行路径与弯道均属于固定轨道。激光测距仪可校正编码器的累积误差，激光测距仪与固定标靶间存在障碍物时，会导致移动平台定位异常，影响对执行器的相关控制作业。
[0057]
因此，本技术实施例可以在移动平台上增加imu模块，从而计算移动平台的运动航向角。
[0058]
可选地，在一些实施例中，在获取由imu模块采集的移动平台的运动航向角之前，还包括：对imu模块的加速度与陀螺仪进行零漂校准，以通过校准后的加速度计和陀螺仪采用二阶互补滤波计算运动航向角。
[0059]
可以理解的是，imu模块和激光测距仪可以安装在同一位置，选定直行路径的固定点为移动平台工作原点并初始化此时的航向角是0
°
。由于校准后的编码器的实时值可判断当前位置处于直行路径或弯道，直行路径期间实时检测航向角的变化。在使用imu模块计算移动平台的运动航向角前，需要对加速度与陀螺仪进行零漂校准，加速度计的校准方可以采用九字椭球校正法，陀螺仪采用静态点校准，已校准后的加速度计和陀螺仪采用二阶互补滤波，或者卡尔曼滤波计算航向角。
[0060]
需要说明的是，上述方式仅为示例性的，不作为对本技术的限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。
[0061]
在步骤s202中，在根据激光测距仪的测量值判定移动平台从一直行路径驶入另一直行路径期间，检测运动航向角的变化值。
[0062]
可选地，根据激光测距仪的测量值判定移动平台从一直行路径驶入另一直行路径包括：使用测量值校正移动平台上的编码器，基于编码器所测量得到的编码值判断移动平台是否从一直行路径驶入另一直行路径。
[0063]
也就是说，本技术实施例可以根据校准后的编码器的实时值进行区别当前位置处于直行路径还是弯道。
[0064]
在步骤s203中，若变化值小于或者等于第一预设阈值，则判定激光测距仪的激光测距存在异常。
[0065]
可选地，第一预设阈值λ＝π/2-ω，其中，ω表示转角因子，范围在[0，π/36]内。在固定轨道中，相邻两个直行路径基本上是相互垂直的，即两者间夹角为π/2，若移动平台成功从一直行路径驶入另一直行路径，那么其转过的角度基本也为π/2。基于此，将第一预设阈值λ设为π/2-ω，即第一预设阈值略小于π/2，若检测到的航向角变化小于这个阈值，则移动平台实际上并没有完成路径变换，说明根据激光测距仪的测量值判定移动平台从一直行路径驶入另一直行路径的结果是错误的，表示激光测距仪的激光测距存在异常。
[0066]
可以理解的是，本技术实施例可以在判定移动平台行驶于直行路径期间时，检测运动航向角的变化值。
[0067]
具体地，假设移动平台刚入直行路径li时的航向角为θ1，实时运动航向角为θ，实时
检测移动平台移动过程中所在路径lj，运动航向角的变化值为δ_θ，则运动航向角的变化值可以通过下述公式计算：
[0068]
δ_θ＝abs(θ-θ1)j≠i；
[0069]
其中，abs表示取绝对值；若j≠i，且lj是其他直行路径时，表示当前根据激光校正的编码器检测移动平台路径变化，激光异常标志用flag_lidar表示，比较δ_θ与直角π/2的大小：
[0070][0071]
其中，ω为转角因子，范围在[0，π/36]内，第一预设阈值可以为π/2-ω；flag_lidar等于1表示激光测量异常，0表示此时路径状态判断正确。
[0072]
可选地，在一些实施例中，上述的移动平台的激光测距异常检测方法，还包括：在直行路径时，根据激光测距仪的测量值和时间戳构造运动模型，以通过运动模型预测下一时刻的预测值；若预测值与下一时刻的测量值间的差值大于第二预设阈值时，判定激光测距异常。
[0073]
可选地，通过下述公式构造运动模型：
[0074][0075]dlidar
＝di (t
i j-ti)
×
vi；
[0076]
其中，di为ti时刻对应的激光测距仪的测量值，d
i-k
为t
i-k
时刻对应的激光测距仪的测量值，i为正整数，vi为运动模型运动速度，d
lidar
为激光测距仪t
i j
时刻的预测值。
[0077]
可以理解的是，本技术实施例可以根据直行路径上激光测距仪的实时测量值、时间戳构造运动模型，并根据运动模型对下一时刻的测距值进行预测，得到预测值。由于移动平台都是匀速移动，且速度较小(低于15cm/s)，激光测量按照匀速模型拟合，如图3所示，已知t
i-k
时刻激光测量值d
i-k
；ti时刻激光测量值di；拟合匀速运动模型的运动速度vi：
[0078][0079]
预测t
i j
时刻的激光测量值d
lidar
：
[0080]dlidar
＝di (t
i j-ti)
×
vi；
[0081]
进一步地，运动模型的预测值与当前激光测距仪的测量值存在较大差异时，则当前路径存在障碍物干扰激光测距，上报该场景激光测距异常。
[0082]
也就是说，本技术实施例可以比较预测值d
lidar
和测量值d
i j
的差异。
[0083]
δ_d＝abs(d
lidar-d
i j
)；
[0084]
直行路径内激光异常标志flag_lidar：
[0085][0086]
其中，thre_d为允许激光测量误差阈值。
[0087]
也就是说，当测量值超过预测值一定范围时，则检测激光测量异常，并上报测量异
常状态至后台。
[0088]
为使得本领域技术人员进一步了解本技术实施例的移动平台的激光测距异常检测方法，下面以一个具体实施例进行详细阐述。
[0089]
如图4所示，上述的移动平台的激光测距异常检测方法，包括以下步骤：
[0090]
s401，计算运动航向角。
[0091]
s402，判断移动平台和imu模块是否转到同一弯道，如果是，执行步骤s403，否则，执行步骤s406。
[0092]
s403，根据激光测距仪的测量值和时间戳构造运动模型。
[0093]
s404，比较预测值和激光测量值的差值是否大于第二预设阈值，如果是，执行步骤s409，否则执行步骤s405。
[0094]
s405，符合运动模型。
[0095]
s406，检测运动航向角的变化。
[0096]
s407，判断移动平台是否转到下一路径，如果是，执行步骤s408，否则执行步骤s409。
[0097]
s408，转到下一直行路径。
[0098]
s409，确定激光测距异常。
[0099]
s410，上报后台异常。
[0100]
s411，结束。
[0101]
由此，通过在移动平台上增加imu模块，通过比较直行路径上激光的变化和同时间段内的航向角变化检测误判到其他路径的场景；同时根据运动模型检测同路径内的激光异常测距场景。
[0102]
根据本技术实施例提出的移动平台的激光测距异常检测方法，可以采集移动平台的运动航向角，并根据激光测距仪的测量值判定移动平台改变直行路径，即转弯时，检测运动航向角的变化值，如果变化值小于或者等于第一预设阈值，说明惯性测量单元没有检测到平台转弯，则确定激光测距异常。由此，解决了相关技术中容易误判其他路径，或者移动平台的位置判断误差较大的问题，实现了激光测距的异常检测。
[0103]
其次参照附图描述根据本技术实施例提出的移动平台的激光测距异常检测装置。
[0104]
图5是本技术实施例的移动平台的激光测距异常检测装置的方框示意图，该实施例中，移动平台上设有激光测距仪及惯性测量单元，其中，imu模块包括加速度计和陀螺仪，加速度计的长期精度高，而陀螺仪的短期精度高。
[0105]
如图5所示，该移动平台的激光测距异常检测装置10包括：获取模块100、检测模块200和判断模块300。
[0106]
其中，获取模块100用于获取由imu模块采集的移动平台的运动航向角；
[0107]
检测模块200用于在根据激光测距仪的测量值判定移动平台从一直行路径驶入另一直行路径期间，检测运动航向角的变化值；以及
[0108]
第一判定模块300用于在变化值小于或者等于第一预设阈值时，判定激光测距仪的激光测距存在异常。
[0109]
可选地，在一些实施例中，上述的移动平台的激光测距异常检测装置，还包括：
[0110]
预测模块，用于在直行路径时，根据激光测距仪的测量值和时间戳构造运动模型，
architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0130]
可选的，在具体实现上，如果存储器1201、处理器1202及通信接口1203，集成在一块芯片上实现，则存储器1201、处理器1202及通信接口1203可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0131]
处理器1202可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
[0132]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的移动平台的激光测距异常检测方法。
[0133]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0134]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0135]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0136]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0137]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述
实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0138]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0139]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0140]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。