基于平面多目标光学定位

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1、电脑知识与技术2017,30（13）,251-252基于平面多目标光学定位蓝昭博王洪源陈慕羿付去汤秋艳沈阳理工大学导出/参考文献关注分享收藏打印摘要：将多个激光雷达依照一定的摆放顺序，实现对平面物体的位置确定。通过三角定位原理，利用激光雷达对平面上的物体进行固定频率扫描，获得时间组数据，实现硬件设备与windows平台的连通，通过frameRrabber与计算机进行数据交互。通过Matlab软件对得到的实践组坐标进行坐标转换和数据融合处理，以此得到物体在平面上的准确位置坐标。关键词：多目标;激光雷达;三角定位;坐标处理;作者简介：蓝昭博（1

2、992-）,男，沈阳理工大学信息学院通信与信息系统硕士研究生；作者简介：王洪源（1963-），男，沈阳理工大学信息学院通信工程专业主任、教授。收稿日期：2017-08-05基金：2016辽宁省本科教学改革一般项目（转型背景下低投资跃升师生实践能力研究与实践）Received：2017-08-051平面多目标定位系统设计激光雷达测距是在平面底角摆放激光雷达传感器，平面放置物体，传感器以固定频率旋转发射激光打在物体上，接受反射回來的激光，可根据传感器与平面角度和反射时间得到一组位置时间数据，通过算法和坐标转换就可以确定该物体在平面的相对位置。对

3、于多目标的定位，我们采取使用两个激光传感器，根据两个传感器分别打在物体上，从而依靠对同一物体的两组数据进行融合，从而得到物体准确的位置信息，也避免物体间相互遮描从而导致的物体定位不准确的问题。定位系统平面图如图1所示。图1平面多目标定位系统平面图下载原图以对角线方式摆放的双激光雷达传感器实现了当物体间发生遮挡吋，物体最少会被扫描一次，从而得到一组时间和位置数据。不会因为遮挡而导致物体无法被扫描的情况发生。近距离平面多目标定位系统主要包括两个部分，PC端、激光雷达传感器。激光雷达设备主要负责对平面内的一个或多个物体进行扫描，在同一时间得到同一

4、物体的两组位置数据，根据激光雷达的SDK与计算机进行数据连通。而计算机主要负责硬件设备的数据接收，以及对接受数据的坐标转换、数据融合、平滑处理等操作。2相关算法和原理激光三角测距原理:激光的三角测距原理是就是讣一束激光经过发射源照射到被测物体表面上，物体表面散射的光线通过接收器汇聚到高分辨率的光电检测器上，形成一个散射光斑，该散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定，而光电检测器件输岀的电信号与光斑中心位置有关。因此，通过对光电检测器件输出电信号进行运算处理，就可以获得传感器与被测物体表面距离的信息。如图2所示，就是激光雷达三

5、角测距原理图。根据图显示，若假设发射源和接收器间的距离为Y,移动前发射源与被测物体的距离为XI,移动后发射源与被测物体距离为X2,根据公式1所示，就可以计算出被测物体的位置。ArtantanB=X】_X图2激光三角测距原理图下载原图三角交汇定位原理:该方法利用传感器测得被测口标与传感器间的方位信息进行三角交汇，从而测得目标位置方法原理图如图3所示。设被测目标T的坐标为(x,y),平面两条边作为直角坐标系的X轴和Y轴，传感器1放在坐标为(xl,yl),传感器2放置在坐标为(x2,y2)。传感器1测得与目标物体的距离用rl表示，传感器2测得与目

6、标的距离用r2表示。如下公式(2)可得：图3三角交汇定位原理图下载原图(兀1一兀尸+(1?!-X7)2=将公式（2）做差得到公式（3）2x（—-xJ-F2y（j2-”）=〔汇-才）-（点-J1）化简得到用y替换x得到表达式为公式（4）所示:、_（©-£）-（兀-总.）—（片一巧）-2母-1—电占口-电（胚二2叫卷¥+岳*42“（亟7-4（x,—珂｝‘仇‘一£一胃）+止厂一也无¥+4:化简结果如公式（5）所示:1-2Nyx=卫畑ip3)-*2土(5)相倂2冷勺-彳)+划+“("©+“71尿-Q))/2V其中M、N、P、Q的表达式如公式（

7、6）所示:由于两个传感器放置在坐标轴上，所以两个传感器的坐标可以化简为（0,yl）和（x2,0）。结合公式（6）就可以算出被测目标T的坐标（x,y）。单传感器测距原理:激光雷达传感器在平而扫描被测物体后，会以极坐标的形式传输回电脑端。其中，输出数据信息的Angule表示极坐标下的角度，Distance表示直线距离。如图4所示就是数据信息和雷达坐标初始化图。0.0HZ(0RPM)2474747474747474747474747474747#COUNT二253#AnguleDistanee359.2500237.00.0938237.00.4

8、375238.00.5313238.01.3750239.04.4844240.04.3281241.06.6719242.06.1406243.08.8750244.07.96