[发明专利]面向车辆安全行驶的室内多平衡车自主导航与调度系统

权利要求书

1.面向车辆安全行驶的室内多平衡车自主导航与调度系统，包括地图采样车、多台室内自主导航平衡车、固定点位充电系统、后台云端服务器；其特征在于：

地图采样车采集室内环境的三维稀疏点云地图，并将三维稀疏点云地图存储在后台云端服务器中；

后台云端服务器用于为系统提供数据计算和存储，并根据三维稀疏点云地图和室内自主导航平衡车的当前位置数据以及目的地数据，为室内自主导航平衡车提供室内轨迹规划；

各室内自主导航平衡车通过局域网通信网络与后台云端服务器通信；

地图采样车与室内自主导航平衡车均具有驾驶人状态感知模块、车载环境感知系统、局部导航规划系统、控制决策系统与远程通信系统；

所述驾驶人状态感知模块安装有正对驾驶人面部的单目视觉系统，单目视觉系统获取驾驶人面部数据，采用主动形状模型进行人脸建模，通过当前驾驶人脸的主动形状模型与后台云端服务器中存储的数据的进行匹配，获取当前驾驶人的身份信息；

所述车载环境感知系统包括双目视觉感知与语义地图创建模块以及平衡车视觉定位模块；

所述双目视觉感知与语义地图创建模块采用双目机器视觉作为环境感知手段，通过双目机器视觉获得当前环境的图像数据，并以获得的图像数据为输入，基于卷积神经网络构建环境感知模型，获得周围环境中的行人、可通行道路和障碍物的信息，构建三维语义环境模型；

所述平衡车视觉定位模块通过双目机器视觉采集平衡车当前环境，并通过图像分析方法获得双目视觉系统中的特征点对，再基于双目三角测量方法将特征点对投影到三维空间中，形成实时局部稀疏点云地图；并将实时局部稀疏点云地图通过所述远程通信系统上传到后台云端服务器；同时将实时局部稀疏点云地图与后台云端服务器存储的当前环境对应的三维稀疏点云地图进行匹配，实现车辆的实时定位；

所述局部导航规划系统以双目视觉感知与语义地图创建模块所构建的三维语义环境模型为基础，构建环境中行人、障碍物、以及本身室内自主导航平衡车的人工势场，再基于人工势场的互斥原理，在后台云端服务器提供的室内轨迹规划基础上，进行前方局部范围的轨迹规划；

所述控制决策系统根据车载环境感知系统所构建的三维语义环境模型和所述局部导航规划系统所构建的轨迹规划路径，控制室内自主导航平衡车进行自动驾驶；

所述远程通信系统采用射频频段，链接到无线局域网，在局域网内实现信息通信；

所述固定点位充电系统固定布置在室内充电区域，采用无线射频充电，当室内自主导航平衡车检测到电量SOC值低于设定值时，驶入无线充电区域时，进行非接触式无线充电；当电量充满后，室内自主导航平衡车自动驶出充电区域。

2.根据权利要求1所述的面向车辆安全行驶的室内多平衡车自主导航与调度系统，其特征在于：所述固定点位充电系统内设置充电线圈，当自主导航平衡车驶入该区域，充电线圈通过电磁共振的方式为自主导航平衡车进行电量补充。

3.根据权利要求1所述的面向车辆安全行驶的室内多平衡车自主导航与调度系统，其特征在于：

后台云端服务器还用于维护与更新室内三维稀疏点云地图，并在存储三维稀疏点云地图时，将室内区域分为若干个区块，每个区块对应各自独一无二的ID，为每个区块的边沿标记不同的标识，每个区块的大小控制在一个固定值，所有的区块之和覆盖整个室内区域空间。

4.根据权利要求3所述的面向车辆安全行驶的室内多平衡车自主导航与调度系统，其特征在于：后台云端服务器内设置有联动调度系统，所述联动调度系统用于根据室内各区域的人流情况，绘制室内不同区块在不同时段对应的人流分布热点分布图，根据人流分布热点分布图将区块划分为不同等级，以确定不同时段内不同区块对应的室内自主导航平衡车的目标分布数量；同时，后台云端服务器每间隔设定时间，统计不同区块中当前处于待使用状态的室内自主导航平衡车数量，并根据目标分布数量，对当前区块中的室内自主导航平衡车数量进行调整。