一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法及系统与流程

本发明涉及超声波雷达识别技术领域，尤其涉及一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法及系统。

背景技术：

超声波雷达通过超声波感应获取周围环境的点信息，其反应速度快，不受光照影响等。在无人驾驶车辆和机器人领域有广泛的应用前景。

然而超声波雷达虽然精度高，但是检测角度较小，并且单个的超声波雷达，无法精确描述障碍物位置，由于超声波雷达在工作时会返回一个探测距离的值，假设一个超声波雷达的预设感应范围内，返回距离相同的位置有两个障碍物时，通过单个超声波雷达的信息是无法确定障碍物是在哪个位置的。因此需要多个超声波雷达共同作用来实现对障碍物位置的识别。

然而传统的多个超声波雷达的设置的使用，仅限于对障碍物的检测和报警，并不能实现对障碍物的追踪，例如当障碍物是同样并排行驶的障碍汽车，并排行驶的障碍汽车有自己的速度和相对于汽车的相对速度，在行车过程中，并排行驶的障碍物汽车相对于自己汽车的相对速度对预判自己汽车的操作在行车过程中提高行车安全是有必要的。

因此综上所述，需要设计一种算法简单，精度高的并且可以对障碍物进行追踪的方法及系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种无需分析大量数据，即可快速追踪障碍物的基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法及系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法，包括步骤：

s1：按照预设时间间隔，通过多个设置在汽车车身预设位置上的超声波雷达获取预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息，记录并保存；

s2：计算每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率，判断变化率是否变化，若变化，则确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化；

s3：将多个超声波雷达获取的障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率按照预设比对方法进行比对校验，获取每个超声波雷达当前的预设工作状态。

进一步地，步骤s1包括：

s11：通过多个设置在汽车车身预设位置的超声波雷达对预设感应范围进行探测；

s12：记录并保存预设时间间隔点，预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息。

进一步地，步骤s2包括：

s21：计算每个超声波雷达获取相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息；

s22：通过预设计算算法，获取每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率；

s23：判断变化率是否变化，若变化，则确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化。

进一步地，步骤s3包括：

s31：对多个超声波雷达计算的相邻时间间隔点的障碍物距离汽车车身的距离变化率进行聚类分类；

s32：判断超声波雷达是否在属于聚类一类，若是，则该超声波雷达当前状态为预设正常工作状态；若不是，则该超声波雷达当前状态为预设异常工作状态；

s33：对当前预设异常工作状态的超声波雷达按照预设报警方式进行预设异常报警。

一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的系统，包括：

多个超声波雷达，设置在汽车车身预设位置上，用于按照预设时间间隔，获取预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息，记录并保存；

计算变化率模块，用于计算每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率；

比对校验模块，用于将多个超声波雷达获取的障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率按照预设比对方法进行比对校验，获取每个超声波雷达当前的预设工作状态。

进一步地，超声波雷达包括：

探测单元，用于对预设感应范围进行探测；

记录距离单元，用于记录并保存预设时间间隔点，预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息。

进一步地，计算变化率模块包括：

获取距离单元，用于获取每个超声波雷达获取相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息；

获取变化率单元，用于通过预设计算算法，获取每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率；

确认速度单元，用于当每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率发生变化时，确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化。

进一步地，比对校验模块包括：

聚类分类单元，用于对多个超声波雷达计算的相邻时间间隔点的障碍物距离汽车车身的距离变化率进行聚类分类；

判断状态单元，用于判断超声波雷达是否在属于聚类一类，若是，则该超声波雷达当前状态为预设正常工作状态；若不是，则该超声波雷达当前状态为预设异常工作状态；

异常预警单元，用于对当前预设异常工作状态的超声波雷达按照预设报警方式进行预设异常报警。

本发明的有益效果为：

(1)通过设置在汽车车身周围预设位置的多个超声波雷达，获取汽车在泊车等低速状态下，时时探测车身周围的障碍物信息，对障碍物距离信号进行输出，并且通过计算障碍物至汽车车身距离的变化率还获取障碍物的运动速度，实现对障碍物的追踪，进一步地对汽车运动速度和方向的预判有了很好的参照，进一步地，提高了汽车的行车安全。

(2)其中设置的多个超声波雷达之间可以通过在测量至障碍物距离变化率的过程中进行相互校验，并对异常工作状态的超声波雷达进行预警提醒，进一步地保证了超声波雷达的工作状态，以及提高了超声波雷达追踪障碍物精度。

附图说明

图1为本基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法流程图一；

图2为本基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法流程图二；

图3为实施例一中汽车和障碍物汽车速度计算轮廓示意图；

图4为本基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的系统结构图一；

图5为本基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的系统结构图二。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法，如图1至图3所示，本方法包括步骤：

s1：按照预设时间间隔，通过多个设置在汽车车身预设位置上的超声波雷达获取预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息，记录并保存；

s2：计算每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率，判断变化率是否变化，若变化，则确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化；

s3：将多个超声波雷达获取的障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率按照预设比对方法进行比对校验，获取每个超声波雷达当前的预设工作状态。

进一步地，步骤s1包括：

s11：通过多个设置在汽车车身预设位置的超声波雷达对预设感应范围进行探测；

s12：记录并保存预设时间间隔点，预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息。

进一步地，步骤s2包括：

s21：计算每个超声波雷达获取相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息；

s22：通过预设计算算法，获取每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率；

s23：判断变化率是否变化，若变化，则确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化。

进一步地，步骤s3包括：

s31：对多个超声波雷达计算的相邻时间间隔点的障碍物距离汽车车身的距离变化率进行聚类分类；

s32：判断超声波雷达是否在属于聚类一类，若是，则该超声波雷达当前状态为预设正常工作状态；若不是，则该超声波雷达当前状态为预设异常工作状态；

s33：对当前预设异常工作状态的超声波雷达按照预设报警方式进行预设异常报警。

本实施例提供的一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法，其中在汽车车身周围每隔预设间隔距离设置一个超声波雷达，当障碍物接近汽车车身时，多个超声波雷达可以同时对其进行检测，每个超声波雷达都会输出障碍物至超声波雷达的距离信息，不同位置的超声波雷达获取的障碍物至各自超声波雷达的距离不同，当障碍物在移动的过程中，其障碍物至超声波雷达距离的变化率，可以计算出当前障碍物的速度信息；例如汽车旁边有一个障碍物汽车a靠近，其中障碍物汽车a相对于汽车的运动速度不同，因此每个超声波雷达探测的距离障碍物汽车a的距离的变化率也会不同，根据距离变换率的不同，可以计算出其速度：

如图3所示，首先汽车的速度假设为a，障碍物汽车距离汽车超声波雷达的距离在第一时间为l1，经过时间t，障碍物汽车距离汽车该超声波雷达的距离为l2，则该障碍物的速度为：b＝(l2²-l1²)^0.5/t+a

确认好障碍物当前的速度，因此可以实现对该障碍物汽车a的追踪。

其中由于障碍物汽车的速度是一定的，因此障碍物汽车至每个超声波雷达的距离的变化率是一定的，因此可以通过每个超声波雷达距离障碍物汽车距离变化率来进行校验超声波雷达是否在预设正常工作状态下。

例如超声波雷达1测量的障碍物汽车之间的距离变化率的m,超声波雷达2测量的障碍物汽车之间的距离变化率的m+0.1；超声波雷达3测量的障碍物汽车之间的距离变化率的m-0.6；超声波雷达4测量的障碍物汽车之间的距离变化率的m+0.2等，通过预设聚类分类，可以看出，超声波雷达1、2、4属于聚类的一类，超声波雷达3不属于聚类的一类，超声波雷达3当前的工作状态为预设异常状态，因此，对当前预设异常工作状态的超声波雷达按照预设报警方式进行预设异常报警，通知汽车驾驶人员，该超声波雷达需要进行检查或维修。

本实施例提供的一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的方法，能够实现获得障碍物的运动速度，从而对障碍物进行追踪，进一步的，基于超声波雷达距离障碍物之间的距离的变化率是定量，来实现多个超声波雷达相互之间的校验，保证了汽车行车的安全性。

实施例二

本实施例提供了一种基于激光雷达侦测障碍物运动方向的系统，如图4至图5所示，本系统包括：

一种基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的系统，包括：

多个超声波雷达，设置在汽车车身预设位置上，用于按照预设时间间隔，获取预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息，记录并保存；

计算变化率模块，用于计算每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率；

比对校验模块，用于将多个超声波雷达获取的障碍物距离汽车车身的距离信息的变化率按照预设比对方法进行比对校验，获取每个超声波雷达当前的预设工作状态。

进一步地，超声波雷达包括：

探测单元，用于对预设感应范围进行探测；

记录距离单元，用于记录并保存预设时间间隔点，预设感应范围内障碍物至汽车车身的距离信息。

进一步地，计算变化率模块包括：

获取距离单元，用于获取每个超声波雷达获取相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息；

获取变化率单元，用于通过预设计算算法，获取每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率；

确认速度单元，用于当每个超声波雷达获取的相邻时间间隔点障碍物至汽车车身的距离信息的变化率发生变化时，确定障碍物相对于汽车的相对速度发生变化。

进一步地，比对校验模块包括：

聚类分类单元，用于对多个超声波雷达计算的相邻时间间隔点的障碍物距离汽车车身的距离变化率进行聚类分类；

判断状态单元，用于判断超声波雷达是否在属于聚类一类，若是，则该超声波雷达当前状态为预设正常工作状态；若不是，则该超声波雷达当前状态为预设异常工作状态；

异常预警单元，用于对当前预设异常工作状态的超声波雷达按照预设报警方式进行预设异常报警。

本实施例提供的基于多个超声波雷达对障碍物进行追踪的系统，通过设置在汽车车身周围预设位置的多个超声波雷达，获取汽车在泊车等低速状态下，时时探测车身周围的障碍物信息，对障碍物距离信号进行输出，并且通过计算障碍物至汽车车身距离的变化率还获取障碍物的运动速度，实现对障碍物的追踪，进一步地对汽车运动速度和方向的预判有了很好的参照，进一步地，提高了汽车的行车安全。其中设置的多个超声波雷达之间可以通过在测量至障碍物距离变化率的过程中进行相互校验，并对异常工作状态的超声波雷达进行预警提醒，进一步地保证了超声波雷达的工作状态，以及提高了超声波雷达追踪障碍物精度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。