本發(fā)明涉及探測技術領域，尤其涉及一種探測方法及裝置。

背景技術：

交通運輸在國民經濟中的地位舉足輕重，運輸安全是關系國計民生的大事。目前鐵路系統(tǒng)開始采用激光雷達對鐵路行車安全限界內進行掃描和測量，以發(fā)現(xiàn)超過安全范圍大小的障礙物，避免給高速行駛的列車帶來危險。

目前鐵路系統(tǒng)的線路障礙檢測系統(tǒng)通過采集回波距離、云臺方向角度信息和傳感器與監(jiān)測區(qū)域相對位置信息，通過計算確定障礙物的位置、運動速度和方向，并分析障礙物對行車安全的威脅程度。

目前鐵路系統(tǒng)的線路障礙檢測系統(tǒng)主要探測技術采用的是用激光雷達技術對探測區(qū)域進行均勻旋轉掃描，利用激光回波測距結果結合自身安裝位置和掃描角度，對周邊環(huán)境進行成像的技術。由于在進行掃描時，在每個掃描角度上等待回波時間較長，因此一次掃描的速度較慢，減少了線路上行駛車輛的制動時間，增大了障礙物對行駛車輛的威脅。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種探測方法及裝置，可以提高大型障礙物探測的速度以及效率，并且準確探測小型障礙物。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種探測方法，包括：

將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描；其中，所述第一掃描間隔小于所述第二掃描間隔；

控制激光雷達采用所述第二掃描間隔對探測區(qū)域依次進行所述設定數(shù)量的第二周期掃描；

基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域是否存在第一級障礙物；

基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域內是否存在除所述第一級之外的障礙物。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種探測裝置，包括：

劃分模塊，用于將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描；其中，所述第一掃描間隔小于所述第二掃描間隔；

控制模塊，用于控制激光雷達采用所述第二掃描間隔對探測區(qū)域依次進行所述設定數(shù)量的第二周期掃描；

第一確定模塊，用于基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域是否存在第一級障礙物；

第二確定模塊，用于基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域內是否存在除所述第一級之外的障礙物。

本實施例提供的技術方案，通過將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描，并基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在第一級障礙物，并基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在除第一級障礙物之外的障礙物，可以提高大型障礙物的探測效率及速度，并且準確探測小型障礙物。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1a是本發(fā)明實施例提供的一種探測方法流程圖；

圖1b是第一周期掃描的掃描線分布圖；

圖1c是第一次第二周期掃描的掃描線分布圖；

圖1d是第二次第二周期掃描的掃描線分布圖；

圖1e是將第一次第二周期掃描和第二次第二周期掃描中的掃描線疊加的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種探測裝置結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內容。

圖1a是本發(fā)明實施例提供的一種探測方法流程圖，所述方法由一種探測裝置執(zhí)行，所述裝置由軟件和/或硬件來執(zhí)行，所述裝置配置在探測數(shù)據(jù)處理等裝置中。

所述方法應用于二維激光雷達或者其他雷達探測障礙物的場景中，或者應用于多維度雷達(可利用多維度的旋轉云臺)探測障礙物的場景中，或者應用于以掃描角度和徑向測距結合測量設備自身與探測區(qū)域的相對位置來進行監(jiān)測障礙物的系統(tǒng)中。

如圖1a所示，本實施例提供的技術方案包括：

s110：將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描；其中，所述第一掃描間隔小于所述第二掃描間隔。

激光雷達探測的原理如下：向目標物體發(fā)射探測信號(如掃描光束),然后將接收到的從目標物體反射回來的信號(如，被反射回來的光束)與開始發(fā)射的探測信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標物體的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對目標物體進行探測與識別。

在本實施例中，第一周期掃描的掃描間隔為第一掃描間隔，第二周期掃描的掃描間隔為第二掃描間隔。其中，掃描間隔為掃描線之間的角度間隔；第一掃描間隔與第二掃描間隔可以是倍數(shù)的關系，例如，第一掃描間隔是第二掃描間隔的2倍、3倍或者其他倍數(shù)。當?shù)谝粧呙栝g隔是第二掃描間隔的2倍時，將第一周期掃描劃分為2個第二周期掃描。

在本實施例中，設定數(shù)量可根據(jù)實際掃描速度的需要進行確定?？蛇x的，所述將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描，可以包括：將所述第一周期掃描中的掃描線按照順序進行編號；將所述掃描線的編號除以所述設定數(shù)量m，獲取余數(shù)；將余數(shù)相同的掃描線分別作為每一個所述第二周期掃描的掃描線；其中，所述余數(shù)包括：0到m-1之間的自然數(shù)。m為大于1的自然數(shù)。

舉例說明，如圖1b所示，激光雷達a在探測區(qū)域b進行第一周期掃描中，第一掃描間隔為0.1度(圖1b中雙箭頭所示的掃描間隔)一次周期掃描的角度為170度，從0度開始掃描，直至掃描到170度結束。第一周期掃描中的掃描線c的編號為：1-n。若將第一周期掃描劃分為2次掃描間隔為0.2度的第二周期掃描，將編號除以2余數(shù)為0的掃描線作為第一次第二周期掃描的掃描線。如圖1c所示，在進行第一次第二周期掃描時，掃描間隔為0.2度(圖1c中雙箭頭所示的掃描間隔)，并且從0度開始掃描，將編號除以2余數(shù)為1的掃描線作為第一次第二周期掃描的掃描線。如圖1d所示，將編號除以2余數(shù)為0的掃描線作為第二次第二周期掃描的掃描線。在進行第二次第二周期掃描時，掃描間隔為0.2度(圖1d中雙箭頭所示的掃描間隔)，從0.1度開始掃描。如圖1e所示，將第一次第二周期掃描的掃描線與第二次第二周期掃描的掃描線疊加，與如圖1b中所示的第一周期掃描的掃描線相同。因此，將第一周期掃描劃分為2次第二周期掃描，獲取到的數(shù)據(jù)相同。

由此可知，當將第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二周期掃描時，通過調整掃描間隔(由第一掃描間隔變?yōu)榈诙呙栝g隔)以及調整初始探測角度來實現(xiàn)。

可選的，所述將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描，還可以包括：確定將所述第一周期掃描劃分為第二周期掃描的設定數(shù)量n；在第一周期掃描中的掃描線中，將掃描間隔為第二掃描間隔的掃描線作為每次第二周期掃描的掃描線。

s120：控制激光雷達采用所述第二掃描間隔對探測區(qū)域依次進行所述設定數(shù)量的第二周期掃描。

在本實施例中，探測區(qū)域為預先設置的區(qū)域，可為圓形、扇形、矩形或者其他形狀，以激光雷達為中心按照一定的順序進行掃描的區(qū)域。例如，探測區(qū)域為離激光雷達為15至45米距離的區(qū)域。

在本實施例中，各個第二周期掃描的初始掃描角度不同，當激光雷達每進行一次第二周期掃描時，獲取掃描數(shù)據(jù)，基于第一次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，可以對較大的障礙物進行探測。

s130：基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域是否存在第一級障礙物。

在本實施例中，可選的，所述基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域是否存在第一級障礙物，包括：基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定第二周期掃描中的掃描光束在探測區(qū)域是否探測到障礙物；若是，確定所述探測區(qū)域內存在第一級障礙物。其中，第一級障礙物的尺寸大于其他級別的障礙物的尺寸。

由此，當探測區(qū)域存在較大的第一級障礙物時，通過一次第二周期掃描就可以進行探測。由于第二周期掃描的掃描間隔大于第一掃描周期的掃描間隔，對于掃描同一探測區(qū)域時，在進行第二周期掃描時花費的時間較少，并且第二周期掃描時能夠探測出較大的障礙物，提高了探測大型障礙物的速度。

如圖1b所示，當掃描間隔為第一掃描間隔，且為0.1度時，若每一個掃描角度的測量時間是t1，激光雷達轉動0.1度的時間為t2，進行一次第一周期掃描所花費的時間約為170/0.1×(t1+t2)。如圖1c所示，當掃描間隔為第二掃描間隔，且為0.2度時，則一次第二周期掃描所花費的時間約為170/0.2×(t1+t2×2)-t2×2，根據(jù)激光雷達的機電控制參數(shù)，t1遠大于t2，進行一次第二周期掃描所花費的時間是進行一次第一周期掃描所花費時間的一半。若第一周期掃描檢測出最小障礙物的投影尺寸是5公分，根據(jù)距離和掃描角度的關系，第二周期掃描可以探測出投影尺寸為10公分以上的障礙物。同理，第二次第二周期掃描也可以探測出投影尺寸為10公分以上的障礙物。將第一次第二周期掃描的數(shù)據(jù)和第二次周期掃描的數(shù)據(jù)進行疊加，和第一次周期掃描的數(shù)據(jù)相同。進行兩次第二周期掃描比進行一次第一周期掃描多花費的時間為t2×1700。由于t2較小，探測投影尺寸5公分到10公分的障礙物的時間稍微增加，但是大幅提高了探測10公分以上障礙物的速度。

s140：基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域內是否存在除所述第一級障礙物之外的障礙物。

在本實施例中，將各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)進行疊加，與第一周期掃描的數(shù)據(jù)相同。因此，基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，探測到的障礙物與第一周期掃描探測到的障礙物的結果相同。

若探測區(qū)域內存在比第一級障礙物尺寸小的第二級障礙物，由于第二周期掃描中的掃描間隔較大，通過一次第二周期掃描的數(shù)據(jù)并不能準確將第二級障礙物進行探測。由于各次第二周期掃描的初始角度不同，第二周期掃描的掃描線也不同，因此，將各次第二周期掃描的數(shù)據(jù)進行疊加，可以探測到尺寸較小的第二級障礙物。

舉例說明，若激光雷達在探測時需要將第一周期掃描中的掃描速度提高3倍，且第一周期掃描探測到的最小障礙物的投影尺寸為d?？梢詫⒌谝恢芷趻呙柚械膾呙杈€編號除以3，將編號被3整除的掃描線作為第一次第二周期掃描的掃描線，將編號除以3余1的掃描線作為第二次第二周期掃描的掃描線，將編號除以3余2的掃描線作為第三次第二周期掃描的掃描線。也就是說將第一周期掃描劃分為3次第二周期掃描，且第一周期掃描對應的第一掃描間隔是第二周期掃描對應第二掃描間隔的3倍。其中，每次第二周期掃描均能掃描出投影尺寸在3d以上的障礙物，提高投影尺寸3d障礙物的掃描速度，將三次第二掃描周期的數(shù)據(jù)疊加與第一周期掃描的數(shù)據(jù)相同，可以探測到最小投影尺寸為d的障礙物。

又如，若激光雷達在探測需要將第一周期掃描中的掃描速度提高4倍，且第一周期掃描探測到的最小障礙物的投影尺寸為d，第一周期掃描的時間為t?？梢詫⒌谝恢芷趻呙鑴澐譃?次第二周期掃描，且第一周期掃描中的第一掃描間隔是第二周期掃描中的第二掃描間隔的4倍。具體是：可以將第一周期掃描中的掃描線編號除以4，將編號被4整除的掃描線作為第一次第二周期掃描的掃描線，將編號除以4余1的掃描線作為第二次第二周期掃描的掃描線，將編號除以4余2的掃描線作為第三次第二周期掃描的掃描線，將編號除以4余3的掃描線作為第四次第二周期掃描的掃描線。其中，每次第二周期掃描均能掃描出投影尺寸在4d以上的障礙物，且探測4d以上的障礙物的時間為t/4。將第一次第二周期掃描的數(shù)據(jù)和第二次第二周期掃描的數(shù)據(jù)疊加，可以探測到投影尺寸在2d到4d之間的障礙物；將第三次周期掃描的數(shù)據(jù)和第四次第二周期掃描的數(shù)據(jù)疊加，也可以探測到投影尺寸在2d和4d之間的障礙物，由此，探測到投影尺寸在2d-4d之間障礙物的時間為t/2。將4次第二周期掃描的數(shù)據(jù)疊加，可以探測到投影尺寸在d-2d之間的障礙物。

本發(fā)明的方法可以應用于多維度掃描中，例如，在三維掃描中，需要進行水平掃描和俯仰掃描。可以將水平掃描中的掃描線的編號分為奇數(shù)、偶數(shù)兩組，將俯仰掃描中的掃描線的編號分別奇數(shù)、偶數(shù)兩組。對空間進行4次掃描，分別是：水平掃描中編號為奇數(shù)的掃描線和俯仰掃描中編號為奇數(shù)的掃描線作為第一次掃描的掃描線；水平掃描中編號為奇數(shù)的掃描線和俯仰掃描中編號為偶數(shù)的掃描線作為第二次掃描的掃描線，水平掃描中編號為偶數(shù)的掃描線和俯仰掃描中編號為奇數(shù)的掃描線作為第三次掃描的掃描線，水平掃描中編號為偶數(shù)的掃描線和俯仰掃描中編號為偶數(shù)的掃描線作為第四次掃描的掃描線。其中，每次掃描的速度可以提高到原來的4倍，可以探測到投影尺寸是原來2倍的障礙物。

需要說明的是，本實施例中的投影尺寸為掃描光束在障礙物投影的尺寸。

本實施例提供的一種探測方法，通過將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描，并基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在第一級障礙物，并基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在除第一級之外的障礙物，可以提高大型障礙物的探測效率，并且準確探測小型障礙物。

在上述實施例的基礎上，所述的方法還包括：設置障礙物的等級以及設置與障礙物等級對應的掃描間隔。由此，通過對障礙的等級設置通過對障礙物的等級設置以及對與障礙物等級對應的掃描間隔設置，能夠提高探測大型障礙物的速度。

在上述實施例的基礎上，所述方法還包括：基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，檢測所述第一級障礙物的確定是否正確。

當基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在第一級障礙物時，會存在如下的情形：當一個投影尺寸小于第一級障礙物的障礙物位于第二周期掃描的掃描線上，導致掃描光束掃描到障礙物；或者至少兩個以上的投影尺寸小于第一級障礙物的障礙物分別位于掃描線的位置，導致相鄰的掃描光束均能掃描到障礙物。上述兩種情形使激光雷達錯誤的確定探測區(qū)域存在較大的第一級障礙物，進而發(fā)送報警信息，以使報警器進行報警以警示工作人員。

由于激光雷達設備的報警系統(tǒng)的局限性，報警系統(tǒng)的反應也會需要一段時間，而在該段時間內，激光雷達會進行再次的第二周期掃描，從而再次獲取第二周期掃描的數(shù)據(jù)，與首次第二周期掃描的數(shù)據(jù)結合進行檢測第一級障礙物的確定是否是正確的。具體是：檢測探測區(qū)域存在的障礙物是投影尺寸較小的障礙物，還是投影尺寸較大的第一級障礙物。當檢測到第一級障礙物的確定是正確的，報警系統(tǒng)繼續(xù)操作，使報警器進行報警，由于在第一次第二周期掃描結束時，報警系統(tǒng)已經啟動，縮短了反應時間，提高了報警速度。當檢測到第一級障礙物的確定不正確，即檢測到存在投影尺寸較小的障礙物，停止報警系統(tǒng)的操作，以使報警器不進行報警。

當采用多維度旋轉云臺對障礙物進行探測時，在預定的范圍內，可以采用上述的方法探測障礙物。例如，在探測區(qū)域中，距離激光雷達較近的位置形成的目標區(qū)域，由于激光雷達探測的距離較短，每一條掃描線在該目標區(qū)域分布較密，可以在不影響掃描精度的情況下增加掃描間隔以達到提高掃描速度的目的。但由于掃描光束的不連續(xù)性，也會存在將投影尺寸較小的障礙物識別為投影尺寸較大的第一級障礙物情形，因此，當掃描該目標區(qū)域時，采用不同的起始角度，以及較大的掃描間隔對目標區(qū)域進行多次掃描，基于各次掃描的數(shù)據(jù)，確定障礙物，進行準確測量。

圖2是本實施例提供的一種探測裝置結構框圖，所述裝置用于執(zhí)行一種探測方法，如圖2所示，所述裝置包括劃分模塊210、控制模塊220、第一確定模塊230和第二確定模塊240。

其中，劃分模塊210，用于將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描；其中，所述第一掃描間隔小于所述第二掃描間隔；

控制模塊220，用于控制激光雷達采用所述第二掃描間隔對探測區(qū)域依次進行所述設定數(shù)量的第二周期掃描；

第一確定模塊230，用于基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域是否存在第一級障礙物；

第二確定模塊240，用于基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定所述探測區(qū)域內是否存在除所述第一級障礙物之外的障礙物。

進一步的，所述劃分模塊210，用于將所述第一周期掃描中的掃描線按照順序進行編號；

將所述掃描線的編號除以所述設定數(shù)量m，獲取余數(shù)；

將余數(shù)相同的掃描線分別作為每一個所述第二周期掃描的掃描線；

其中，所述余數(shù)包括：0到m-1之間的自然數(shù)。

進一步的，所述第一確定模塊230，用于基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定第二周期掃描中的掃描光束在所述探測區(qū)域是否探測到障礙物；

若是，確定所述探測區(qū)域內存在第一級障礙物。

進一步的，所述裝置還包括：

檢測模塊250，用于基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，檢測所述第一級障礙物的確定是否正確。

進一步的，所述裝置還包括：

設置模塊260，用于設置障礙物的等級以及設置與障礙物等級對應的掃描間隔。

本實施例提供的一種探測裝置，通過將第一掃描間隔對應的第一周期掃描劃分為設定數(shù)量的第二掃描間隔對應的第二周期掃描，并基于首次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在第一級障礙物，并基于各次獲取的第二周期掃描的數(shù)據(jù)，確定探測區(qū)域是否存在除第一級之外的障礙物，可以提高大型障礙物的探測效率，并且準確探測小型障礙物。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權利要求范圍決定。