本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种基于极坐标的智能避障系统。
背景技术：
随着社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量已经越来越收到社会的关注。大量研究表明，有效增强老年人以及残障人士的行动能力，不仅使得他们的日常生活变得方便，而且对他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。因此，一种为上述人群提供方便的代步轮椅应运而生。传统的轮椅是手动的，由人转动手轮前进，这需要耗费大量体力，不适合老年人以及残障人士使用。如今有电动轮椅，这种电动轮椅一般包括车体，前后轮，驱动电机、操纵杆和电机驱动器，驱动电机由蓄电池供电，驱动后轮前进，坐在轮椅上的人只需要按动操纵杆，即可实现轮椅的前进、后退以及转弯。对于一些自理能力不是很好的人而言，一般的电动轮椅他们不不好操作；而对于一些骨折的人，或者一些偶尔出门的老年人而言，这种轮椅就成了一种额外消费。另外，对于残障人士，在行动工具行进的过程中，往往会因为遇到障碍物导致行进过程变得困难，因此，亟需开发一种可以植入各类移动工具的智能避障系统。
技术实现要素：
发明目的：
针对上述问题，本发明提供一种基于极坐标的智能避障系统。
技术方案：
一种基于极坐标的智能避障系统，包括：云处理器、摄像系统、处理装置、控制装置、换向装置、载体，所述云处理器分别与所述处理装置以及摄像系统数据同步，所述处理装置分别与所述摄像装置以及控制装置连接，所述载体搭载所述处理装置、控制装置以及换向装置，所述摄像系统用于拍摄街道实景，所述云处理器根据所述街道实景生成实景电子地图，所述云处理器根据所述电子地图判断第一障碍物，所述云处理器中设置有第一预设距离，所述云处理器以所述第一预设距离的位置为极点、与所述载体前进方向一致的射线为极轴生成主极坐标系，并将所述第一障碍物所在范围以极坐标的形式标明，所述云处理器提取所述载体行进方向完全脱离第一障碍物所在范围的极坐标，并将所述极坐标角度同步至所述处理装置。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器还用于根据所述电子地图测量所述载体到所述第一障碍物的实际距离，当所述云处理器判断所述实际距离不大于所述第一预设距离时，所述云处理器向所述处理装置发送允许调整指令。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置根据所述载体行进方向完全脱离第一障碍物所在范围的极坐标角度向所述控制装置发送调整指令，所述控制装置根据所述调整指令控制所述载体进行前进方向的调整。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器根据所述载体的极坐标判断所述载体是否转向完毕，若是，则向所述处理装置同步停止转向信号，所述处理装置向所述控制装置发送停止转向指令，所述控制装置停止控制所述载体转向。
作为本发明的一种优选方式，所述基于极坐标的智能避障系统还包括GPS测绘系统，所述GPS测绘系统与所述云处理器连接，所述GPS测绘系统用于进行地图的测绘，所述云处理器根据所述GPS测绘系统测绘的地图以及所述摄像系统拍摄的实景生成电子地图。
作为本发明的一种优选方式，所述载体还包括警示装置，所述警示装置与所述处理装置连接。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器以所述载体为极点形成新的实时极坐标系，所述云处理器设置有第二预设距离，所述云处理器在所述实时极坐标系中判断以第二预设距离为ρ长度的范围内是否有物体，若有，则向所述处理装置同步警示信号，所述处理装置根据所述警示信号向所述警示装置发送警示指令，所述警示装置发出警示音。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器以所述第二预设距离为ρ的长度在所述主极坐标系的极点处确认一个范围，当所述载体进入所述范围时，所述云处理器向所述处理装置同步警示信号，所述处理装置根据所述警示信号向所述警示装置发送警示指令，所述警示装置发出警示音。
作为本发明的一种优选方式，当所述云处理器判断所述第一障碍物范围内还有障碍物时，所述云处理器确认所述极坐标角度后选择第二障碍物，并将所述第二障碍物所在范围用极坐标标明，所述第二障碍物为离所述第一障碍物距离最近的障碍物。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器提取所述载体行进方向刚进入所述第二障碍物所在范围的极坐标，并将所述极坐标角度同步至所述处理装置，所述云处理器根据所述第一障碍物极坐标角度以及第二障碍物极坐标角度生成所述载体转向的角度范围。
本发明实现以下有益效果：
1.利用极坐标的形式记录障碍物位置，通过极坐标的角度来判断载体转向的角度，便于控制装置控制载体转向。
2.通过测量多个障碍物所在的范围的极坐标，整合一个最合适的角度，便于寻找最适合的转向路线。
3.基于极坐标确认警示范围，可以警示周边行人以及车辆。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本发明系统框架图；
图2为本发明避障步骤图；
图3为本发明警示步骤图；
图4为实施例三步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
一种基于极坐标的智能避障系统，包括：云处理器1、摄像系统2、处理装置3、控制装置4、换向装置5、载体，所述云处理器1分别与所述处理装置3以及摄像系统2数据同步，所述处理装置3分别与所述摄像装置以及控制装置4连接，所述载体搭载所述处理装置3、控制装置4以及换向装置5，所述摄像系统2用于拍摄街道实景，所述云处理器1根据所述街道实景生成实景电子地图，所述云处理器1根据所述电子地图判断第一障碍物，所述云处理器1中设置有第一预设距离，所述云处理器1以所述第一预设距离的位置为极点、与所述载体前进方向一致的射线为极轴生成主极坐标系，并将所述第一障碍物所在范围以极坐标的形式标明，所述云处理器1提取所述载体行进方向完全脱离第一障碍物所在范围的极坐标，并将所述极坐标角度同步至所述处理装置3。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器1还用于根据所述电子地图测量所述载体到所述第一障碍物的实际距离，当所述云处理器1判断所述实际距离不大于所述第一预设距离时，所述云处理器1向所述处理装置3发送允许调整指令。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置3根据所述载体行进方向完全脱离第一障碍物所在范围的极坐标角度向所述控制装置4发送调整指令，所述控制装置4根据所述调整指令控制所述载体进行前进方向的调整。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器1根据所述载体的极坐标判断所述载体是否转向完毕，若是，则向所述处理装置3同步停止转向信号，所述处理装置3向所述控制装置4发送停止转向指令，所述控制装置4停止控制所述载体转向。
作为本发明的一种优选方式，所述基于极坐标的智能避障系统还包括GPS测绘系统6，所述GPS测绘系统6与所述云处理器1连接，所述GPS测绘系统6用于进行地图的测绘，所述云处理器1根据所述GPS测绘系统6测绘的地图以及所述摄像系统2拍摄的实景生成电子地图。
在具体实施过程中，所述云处理器1将所述GPS测绘系统6测绘的二维地图与所述摄像系统2拍摄的实时街景结合生成电子地图，所述电子地图标有所述云处理器1识别的第一障碍物信息。
所述云处理器1设置有第一预设距离，例如5m，所述云处理器1根据所述载体行进方向确认一个第一障碍物作为第一障碍物，根据所述第一障碍物以及第一预设距离确定位置，并将所述位置作为极点、以所述极点到所述第一障碍物的垂线所在方向作为极轴生成极坐标系。所述云处理器1根据所述极坐标系将所述电子地图中的第一障碍物所在位置用极坐标进行标注，所述云处理器1根据所述极坐标系的极轴确认基准边，所述云处理器1旋转所述基准边，当所述基准边旋转至脱离所述第一障碍物所在位置时，所述云处理器1获取所述脱离位置的极坐标，并提取所述极坐标的角度，所述云处理器1将所述极坐标的角度作为所述载体转向的角度，所述云处理器1将所述转向角度同步至所述处理装置3，所述处理装置3根据所述转向角度向所述控制装置4发出转向指令，所述控制装置4根据所述转向指令控制所述载体转向。值得一提的是，所述云处理器1根据所述载体在所述主极坐标系中的极坐标提取极坐标的ρ，所述ρ即为所述载体到所述第一预设距离位置的距离，所述云处理器1根据所述ρ以及所述第一预设距离生成所述载体到所述第一障碍物的实际距离，并判断所述实际距离与所述第一预设距离，即5m，的大小，若判断所述实际距离不大于5m时，所述云处理器1向所述处理装置3发送允许调整指令。
值得一提的是，所述云处理器1将所述脱离所述第一障碍物所在的位置时基准边向外的范围标记，并实时确认所述载体的极坐标，当所述载体的所有极坐标完全进入所述标记范围内时，所述云处理器1向所述处理装置3同步停止转向信号，所述处理装置3向所述控制装置4发送停止转向指令，所述控制装置4停止控制所述载体转向。
实施例二：
针对实施例一，本实施例的不同点在于：
作为本发明的一种优选方式，所述载体还包括警示装置7，所述警示装置7与所述处理装置3连接。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器1以所述载体为极点形成新的实时极坐标系，所述云处理器1设置有第二预设距离，所述云处理器1在所述实时极坐标系中判断以第二预设距离为ρ长度的范围内是否有物体，若有，则向所述处理装置3同步警示信号，所述处理装置3根据所述警示信号向所述警示装置7发送警示指令，所述警示装置7发出警示音。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器1以所述第二预设距离为ρ的长度在所述主极坐标系的极点处确认一个范围，当所述载体进入所述范围时，所述云处理器1向所述处理装置3同步警示信号，所述处理装置3根据所述警示信号向所述警示装置7发送警示指令，所述警示装置7发出警示音。
在具体实施过程中，所述第二预设距离为2m，所述云处理器1以所述载体为极点，所述载体运动方向为基轴生成新的极坐标系，所述新极坐标系作为实时极坐标系。所述云处理器1根据所述第二预设距离在所述实时极坐标系中规划范围：所述云处理器1以ρ=2作圆，所述圆即所述规划范围。所述云处理器1根据对范围内是否出现极坐标做出判断，若出现其余极坐标则判断所述规划范围内出现障碍物，则所述云处理器1同步警示信号至所述处理装置3，所述处理装置3向所述警示装置7发送警示指令，所述警示装置7根据所述警示指令向周边发出警示音。
所述云处理器1同时根据所述第二预设距离在所述主极坐标系的极点出规划另一个范围，所述云处理器1根据所述载体在所述主极坐标系中的极坐标判断所述载体是否进入所述范围内，当所述云处理器1判断所述载体的极坐标进入所述范围内时，所述云处理器1向所述处理装置3同步警示信号，所述处理装置3根据所述警示信号向所述警示装置7发送警示指令，所述警示装置7根据所述警示指令发出警示音。
值得一提的是，当所述载体完全进入所述范围时，所述云处理器1向所述处理装置3同步允许转向的信息，所述处理装置3得到所述允许转向的信息才可进行转向。
实施例三：
针对实施例一，本实施例的不同点在于：
作为本发明的一种优选方式，当所述云处理器1判断所述第一障碍物范围内还有障碍物时，所述云处理器1确认所述极坐标角度后选择第二障碍物，并将所述第二障碍物所在范围用极坐标标明，所述第二障碍物为离所述第一障碍物距离最近的障碍物。
作为本发明的一种优选方式，所述云处理器1提取所述载体行进方向刚进入所述第二障碍物所在范围的极坐标，并将所述极坐标角度同步至所述处理装置3，所述云处理器1根据所述第一障碍物极坐标角度以及第二障碍物极坐标角度生成所述载体转向的角度范围。
在具体实施过程中，所述云处理器1将所述第一障碍物周围的物体的所在的范围以极坐标的形式标明，并以所述极坐标判断与所述第一障碍物之间的距离：所述云处理器1根据所述左边，并以余弦定理作为计算依据计算所述极坐标点到所述第一障碍物的距离，并根据所述距离选择与所述第一障碍物距离最短的坐标点所在的范围作为第二障碍物。值得一提的是，所述云处理器1选择极坐标的角度大于所述第一障碍物所在范围的任意一个极坐标点的角度。
所述云处理器1以沿极轴的ρ作为基准边进行旋转，当所述基准边旋转至接触所述第二障碍物所在范围时，所述云处理器1记录所述接触点的极坐标，并提取所述极坐标的角度，记为第二障碍物极坐标角度，所述第二障碍物极坐标角度大于所述第一障碍物极坐标角度，所述云处理器1根据所述第一障碍物极坐标角度以及所述第二障碍物极坐标角度生成一极坐标角度范围，所述极坐标角度作为所述载体转向角度的转向范围。所述云处理器1将所述极坐标角度范围发送至所述处理装置3，所述处理装置3根据所述极坐标角度范围向所述控制装置4发出转向指令，所述控制装置4控制所述载体进行转向。值得一提的是，所述云处理器1在所述载体转向的时候根据所述载体生成载体的极坐标，所述载体极坐标角度为所述载体所在的最小矩形的顶角极坐标角度，并对所述极坐标的角度进行判断，所述极坐标角度是否在所述载体转向角度的转向范围内。
值得一提的是，本实施例中的步骤都在所述主极坐标系中实施。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。