[发明专利]一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测系统，其特征在于：包括嵌入式控制器(1)、人体红外探测器(2)、有毒气体探测器(3)、可燃气体探测器(4)、激光雷达(5)、红外测距仪(6)、陀螺仪(7)、红外摄像头(8)、上位机(9)和无线通讯模块(10)；

所述激光雷达(5)采集受限空间环境的内部结构信息，并按照固定数据协议返回点云数据，存储至所述嵌入式控制器(1)；

所述人体红外探测器(2)将探测到人体生命体征信息通过电平信号不同值的形式传输给所述嵌入式控制器(1)；

所述有毒气体探测器(3)将探测到有毒气体及其浓度信息通过电平信号不同值的形式传输给所述嵌入式控制器(1)；

所述可燃气体探测器(4)将探测到可燃气体及其浓度信息通过电平信号不同值的形式传输给所述嵌入式控制器(1)；

所述红外测距仪(6)将测量到的障碍物距离信号传输给所述嵌入式控制器(1)，并根据该距离信号判断前方是否存在障碍物；

所述红外摄像头(8)将拍摄到的受限空间环境图像通过所述无线通讯模块(10)传输给所述上位机(9)和所述嵌入式控制器(1)；

所述陀螺仪(7)将采集的姿态信息传输给所述嵌入式控制器(1)；

所述嵌入式控制器(1)将接收到所述激光雷达(5)传输的受限空间环境的结构信息及接收所述陀螺仪(7)传输的实时姿态信息通过CoreSLAM算法进行结构信息处理，将接收所述人体红外探测器(2)传输的人体生命体征信息、所述有毒气体探测器(3)传输的有毒气体信息和所述可燃气体探测器(4)传输的可燃气体信息采用改进的CoreSLAM算法分别进行处理得到对应时刻所在位置是否存在被困人员、有毒气体信息及可燃气体信息，将按照接收所述红外测距仪(6)传输的障碍物距离信号进行自主躲避障碍物；最后得到运动轨迹地图和受限空间内部障碍物地图。

2.根据权利要求1所述的一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测系统，其特征还在于：所述改进的CoreSLAM算法的获得运动轨迹地图及障碍物地图，采用如下方式：

S1:按序每次取N个电平信号，计算平均值；

S2:将平均值按时间先后顺序存入一维数组中；

S3:对平均值进行比较运算得到均值大小和对平均值进行范围划分；

S4:若均值大小处于响应的电平范围中，则以对应时刻所在位置单元为中心，设置一个确定颜色且大小确定的像素块予以在图上显示，并可根据电平的大小，改变相对应像素块的大小，若均值大小不处于响应的电平范围中，则该组信号不进行处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于即时定位与建图技术的受限空间探测系统，其特征还在于：自主躲避障碍物采用如下方式：

S1:所述红外测距仪(6)探测与前方障碍物的距离，将接收返回的红外信号，转化为对应大小的电平信号；

S2:若电平信号小于设定的阈值M1，则按照当前行进方向继续步进，如返回若返回得到的电平信号大于所设定的阈值M1，启动向右或向左转向；

S3:转向过程中，当电平信号小于所设电平阈值M1，系统停止转向，并按该方向前进，当电平信号大于所设电平阈值M1，则继续转向。

4.一种如权利要求2所述基于即时定位与建图技术的受限空间探测系统的探测方法，其特征在于：步骤如下：

S1:对所述激光雷达(5)、人体红外探测器(2)、有毒气体探测器(3)、可燃气体探测器(4)的设置相匹配的采样频率；

S2:通过CoreSLAM算法对所述激光雷达数据采集周围环境的结构数据进行处理，以及通过改进的CoreSLAM算法对人体生命体征相关信息数据、有毒气体相关信息数据、可燃气体相关信息数据进行处理以及结合探测系统的行进速率得到运动轨迹地图；

S3:从运动轨迹地图中得到各时刻探测系统所在位置，并根据对应时刻激光雷达所采集的角度和距离信息，得到障碍物位置坐标，从而绘制空间内部障碍物地图；

S4:将运动轨迹地图与障碍物地图进行叠加处理，得到通过多种颜色显示的多信息地图。