[发明专利]一种无人平台的感知系统

说明书

本发明公开了一种无人平台的感知系统，包括：激光传感器，其获取激光数据并探测障碍物；激光算法模块，其包括第一前端位置估计模块和第一后端位置估计模块；视觉传感器，其获取图像数据；视觉算法模块，包括第二前端位置估计模块和第二后端位置估计模块；融合定位模块，其获取无人平台在室内环境中的位置和速度；卫星定位模块，其获取无人平台在室外环境中的位置和速度；室内外切换导航算法模块，其切换选择不同的定位方法，并将定位的无人平台的实时位置、速度发送给无人平台；环境地图构建算法模块，其建立地图，利用地图提取障碍物信息，并将障碍物信息发送给无人平台。本发明的有益效果：实现在室内外环境及室内外环境切换过程中的自主定位。

技术领域

本发明涉及无人设备技术领域，具体而言，涉及一种无人平台的感知系统。

背景技术

目前，尚没有一种单一的定位技术能够满足人们对室内外全方位服务的要求。虽然在室外开阔区域，全球卫星导航系统已经足以提供成熟的定位服务，但是在室外遮挡环境下，单纯依靠全球卫星导航系统依然存在诸多的限制和不足。近年来，室内定位得到了飞速发展，甚至部分定位方案已经开始了商业化应用。但室内定位是独立发展起来的，与室外全球卫星导航系统存在先天的缝隙，在此情况下实现室外遮挡环境下定位、室内环境下定位、室内外交互区域定位和定位系统之间的切换问题就成为了室内外定位技术研究中的焦点。未来定位技术的发展趋势之一就是将室外导航定位和室内定位技术相结合，即可以实现室外环境下的定位，又可以实现室内环境下的位置服务，同时将两种技术综合使用以实现室内外过渡阶段的精确定位。而在无人车或无人机技术领域，多半采用的是全球卫星导航系统，只能实现在室外开阔区域的导航及路径规划，完成室外自主导航，进而完成一些简单的飞行任务。亦或是只能实现室内环境的单独定位，而在室内外环境的切换过程中，无法实现实时导航的切换衔接，实现任意环境中的导航定位。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无人平台的感知系统，实现在室内环境和室外环境的自主定位，并能在室内外环境的切换中自主定位，实现复杂环境下的无缝定位。

本发明提供了一种无人平台的感知系统，包括：

激光传感器，其发射激光获取激光数据，并探测障碍物；

激光算法模块，其包括第一前端位置估计模块和第一后端位置估计模块，所述第一前端位置估计模块获取所述激光传感器的扫描帧数据，并对各个激光扫描帧之间的关联性建立实时的子图，利用扫描匹配的最佳估计位置处插入到子图中，在生成一个子图后，进行一次局部的回环，利用分支定位和预先计算的网格，所有子图完成后，进行全局的回环，实现对激光传感器的实时位置估计，再利用所述激光传感器和无人平台之间的坐标变换关系，实现对无人平台在室内环境中位置的实时估计；所述第一后端位置估计模块根据全局的位置约束关系，对所述第一前端位置估计模块的子图进行优化；

视觉传感器，其拍摄连续图像获取图像数据，进行环境感知；

视觉算法模块，其包括第二前端位置估计模块和第二后端位置估计模块，所述第二前端位置估计模块根据视觉传感器的图像数据获取图像序列，从图像序列中提取图像特征，利用相邻帧图像进行特征初始匹配后跟踪图像帧并剔除异常匹配点，得到位置和姿态信息，实现无人平台在室内环境中的运动估计，并对运动估计信息进行滤波优化；所述第二后端位置估计模块筛选满足条件的关键图像帧进行三维重建恢复其特征点的深度信息，并将重建后的图像以及运动估计信息进行优化和建图，获取最终优化后的位姿；

融合定位模块，其融合所述激光算法模块和所述视觉算法模块的定位数据，获取无人平台在室内环境中的位置和速度；

卫星定位模块，其获取无人平台在室外环境中的位置和速度；