一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统及检测方法，检测系统包括分别安装在无人驾驶压路机上的前方传感器单元、后方传感器、车载控制器和工控机，车载控制器分别与前方传感器单元、后方传感器单元和工控机进行通信。检测方法包括：获取车载控制器发送的报文，并根据报文数据获得障碍物距离信息；将前方传感器单元或后方传感器单元中三个传感器的检测区域根据检测到障碍物的数量和顺序划分为六个部分，即六个检测区域；由传感器检测到的压路机与障碍物之间的距离为半径绘制的扇形与六个检测区域的边界共同确定障碍物检测点的位置。与现有技术相比，本发明专利技术具有保证施工人员和施工车辆的安全、提高施工效率等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及无人驾驶
，尤其是涉及一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]工程施工往往带有突击性，为了按时完成工程的施工进度，施工单位会要求操作人员加班或延长工作时间。无人驾驶压路机作业人员每天的劳动时间基本都在 8～10小时，有时每天工作长达12小时，甚至超过14小时。每天的持续长时间工作会带来身体和精神上的疲劳，身心疲劳会降低施工作业精度，影响作业效率。严重的情况下，持续的工作疲劳所带来的身心压力会影响作业人员的健康，甚至会引发安全事故。
[0003]振动压路机作为一种压实筑路无人驾驶压路机，其在不间断的作业中需要保证碾压路面的完整压实，避免路面出现漏压或欠压的状况。为了在保证作业质量的前提下提高作业效率，同时提高压路机的其自动化与智能化水平，实现振动压路机的智能化无人驾驶具有十分重要的意义。
[0004]局部路径规划指通过传感器感知周围的局部环境信息，并寻找一条从当前点到目标点的与障碍物无碰撞的路径。在振动压路机的作业过程中，通常会有施工人员和施工车辆进入作业区域，此外振动压路机在作业区域外变道和转向时也会有人员和车辆进入压路机行驶路径中。为了保证施工人员的安全并避免振动压路机与其他工程车辆碰撞，振动压路机局部路径规划算法中需考虑障碍物的检测。
[0005]针对上述问题，中国专利CN111679267A中公开了一种基于毫米波的障碍物检测系统，在车辆的周围布置毫米波天线，通过发射毫米波与接收毫米波之间的时间差，进而判断障碍物与车辆之间的距离，但是由于毫米波雷达制造成本高，不宜大规模推广。另外一件中国专利CN110109458A公开了一种基于旋转激光扫描仪的障碍物检测系统，但是这种障碍物检测方法虽然可以精准的检测出车辆周围的障碍物，但是采用这种检测方法需要工控机具有很高的计算能力，制造成本依然较高。并且上述系统无法及时为避障系统提供障碍物信息，不能保证无人驾驶压路机及时准确地进行避障。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种保证施工人员和施工车辆的安全、提高施工效率的用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统及检测方法。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统，该系统安装在既有的无人驾驶压路机上，所述的检测系统包括分别安装在无人驾驶压路机上的前方传感器单元、后方传感器、车载控制器和工控机；所述的车载控制器分别与前方传感器单元、后方传感器单元和工控机进行通信；
[0009]前方传感器单元，用于检测无人驾驶压路机正前方的障碍物；
[0010]后方传感器单元，用于检测无人驾驶压路机正后方的障碍物；
[0011]车载控制器，用于接收前方传感器单元和后方传感器单元的障碍物距离测量结果，形成报文后将其发送给工控机；
[0012]工控机，用于接收车载控制器发送的报文信息，并根据无人驾驶压路机的障碍物检测方法判断障碍物与无人驾驶压路机的位置关系。
[0013]优选地，所述的前方传感器单元包括三个等间距设置在无人驾驶压路机前端的超声波传感器；所述的后方传感器单元包括三个等间距设置在无人驾驶压路机后端的超声波传感器。
[0014]一种用于上述检测系统的障碍物检测方法，该方法内嵌在工控机内，包括：
[0015]步骤1：获取车载控制器发送的报文，并根据报文数据获得障碍物距离信息；
[0016]步骤2：将前方传感器单元或后方传感器单元中三个传感器的检测区域根据检测到障碍物的数量和顺序划分为六个部分，即六个检测区域；
[0017]步骤3：由传感器检测到的压路机与障碍物之间的距离为半径绘制扇形，然后根据绘制的扇形与六个检测区域的边界共同确定障碍物检测点的位置。
[0018]优选地，所述的六个检测区域的划分方法具体为：
[0019]首先以无人驾驶压路机的行驶方向为基准，将位于压路机前端或后端的三个超声波传感器分为左侧传感器、中部传感器和右侧传感器，将左侧传感器确定为一号超声波传感器，右侧传感器确定为三号超声波传感器，中部传感器为二号超声波传感器；
[0020]六个检测区域包括：
[0021]一号区域，由一号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；
[0022]五号区域，由三号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；
[0023]六号区域，由二号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；
[0024]二号区域，由一号超声波传感器和二号超声波传感器共同检测到障碍物的区域；
[0025]四号区域，由二号超声波传感器和三号超声波传感器共同检测到障碍物的区域；
[0026]三号区域，由一号超声波传感器、二号超声波传感器和三号超声波传感器共同检测到障碍物的区域。
[0027]更加优选地，所述的步骤3中当只有一个传感器检测到障碍物时，检测点获取方法为：
[0028]障碍物处于一号区域或五号区域或六号区域内，建立传感器扇形检测区域的边界直线方程，结合传感器检测距离确定障碍物检测点所在的圆弧，检测点取为该圆弧所对应弦的中点。
[0029]更加优选地，所述的步骤3中当有两个传感器检测到障碍物并且以两个传感器检测距离为半径的圆弧有交点时，检测点获取方法为：
[0030]以两个检测距离为半径的圆弧之间的交点作为障碍物的检测点，计算方法为：
[0031][0032]其中，d1和d2分别为两个传感器的检测距离；(p
x
,p
y
)为障碍物检测点的坐标； (x
s1
,y
s1
)和(x
s2
,y
s2
)分别为两个超声波传感器的坐标。
[0033]更加优选地，所述的步骤3中当有两个传感器检测到障碍物并且以两个传感器检测距离为半径的圆弧无交点时，检测点的获取方法为：
[0034]检测点包括靠近无人驾驶压路机侧检测点和远离无人驾驶压路机侧检查点；
[0035]若二号超声波传感器的检测距离小于一号或三号超声波传感器的检测距离，则靠近无人驾驶压路机侧检测点位于六号区域内，以两个检测距离为半径的圆弧之间的交点作为靠近无人驾驶压路机侧检测点；远离无人驾驶压路机检测点由二号区域边界与一号超声波传感器检测距离为半径所确定圆弧的交点或四号区域边界与三号超声波传感器检测距离为半径所确定圆弧的交点确定；
[0036]若二号超声波传感器的检测距离大于一号超声波传感器或三号超声波传感器的检测距离，则靠近无人驾驶压路机侧检测点由一号区域边界与一号超声波传感器检测距离为半径所确定圆弧的交点或五号区域边界与三号超声波传感器检测距离为半径所确定圆弧的交点确定；远离无人驾驶压路机检测点由二号区域边界或四号区域边界与二号超声波传感器检测距离为半径所确定圆弧的交点确定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统，该系统安装在既有的无人驾驶压路机上，其特征在于，所述的检测系统包括分别安装在无人驾驶压路机上的前方传感器单元(1)、后方传感器(2)、车载控制器(3)和工控机(4)；所述的车载控制器(3)分别与前方传感器单元(1)、后方传感器单元(2)和工控机(4)进行通信；前方传感器单元(1)，用于检测无人驾驶压路机正前方的障碍物；后方传感器单元(2)，用于检测无人驾驶压路机正后方的障碍物；车载控制器(3)，用于接收前方传感器单元(1)和后方传感器单元(2)的障碍物距离测量结果，形成报文后将其发送给工控机(4)；工控机(4)，用于接收车载控制器(3)发送的报文信息，并根据无人驾驶压路机的障碍物检测方法判断障碍物与无人驾驶压路机的位置关系。2.根据权利要求1所述的一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测系统，其特征在于，所述的前方传感器单元(1)包括三个等间距设置在无人驾驶压路机前端的超声波传感器；所述的后方传感器单元(2)包括三个等间距设置在无人驾驶压路机后端的超声波传感器。3.一种用于如权利要求1所述检测系统的障碍物检测方法，该方法内嵌在工控机(4)内，其特征在于，所述的检测方法包括：步骤1：获取车载控制器(3)发送的报文，并根据报文数据获得障碍物距离信息；步骤2：将前方传感器单元(1)或后方传感器单元(2)中三个传感器的检测区域根据检测到障碍物的数量和顺序划分为六个部分，即六个检测区域；步骤3：由传感器检测到的压路机与障碍物之间的距离为半径绘制扇形，然后根据绘制的扇形与六个检测区域的边界共同确定障碍物检测点的位置。4.根据权利要求3所述的一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测方法，其特征在于，所述的六个检测区域的划分方法具体为：首先以无人驾驶压路机的行驶方向为基准，将位于压路机前端或后端的三个超声波传感器分为左侧传感器、中部传感器和右侧传感器，将左侧传感器确定为一号超声波传感器，右侧传感器确定为三号超声波传感器，中部传感器为二号超声波传感器；六个检测区域包括：一号区域，由一号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；五号区域，由三号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；六号区域，由二号超声波传感器单独检测到障碍物的检测区域；二号区域，由一号超声波传感器和二号超声波传感器共同检测到障碍物的区域；四号区域，由二号超声波传感器和三号超声波传感器共同检测到障碍物的区域；三号区域，由一号超声波传感器、二号超声波传感器和三号超声波传感器共同检测到障碍物的区域。5.根据权利要求4所述的一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测方法，其特征在于，所述的步骤3中当只有一个传感器检测到障碍物时，检测点获取方法为：障碍物处于一号区域或五号区域或六号区域内，建立传感器扇形检测区域的边界直线方程，结合传感器检测距离确定障碍物检测点所在的圆弧，检测点取为该圆弧所对应弦的中点。6.根据权利要求4所述的一种用于无人驾驶压路机的障碍物检测方法，其特征在于，所
述的步骤3中当有两个传感器检测到障碍物并且以两个传感器检测距离为半径的圆弧有交点时，检测点获取方法为：以两个检测距离为半径的圆弧之间的交点作为障碍物的检测点，计算方法为：其中，d1和d2分别为两个传感器的检测距离；(p
x
,p
y
)为障碍物检测点的坐标；(x
s1
,y...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨濛，卞永明，王润丰，刘广军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：