[发明专利]基于机载激光雷达的辅助导航系统、方法、介质和设备

说明书

本发明公开了一种基于机载激光雷达的辅助导航系统及、方法、介质和设备，涉及高压架空输电线路维护技术领域。所述方法包括：获取雷达信息生成周边环境的点云数据，并对所述点云数据进行处理，得到去噪数据和距离信息集；获取无人机的位姿信息，并根据所述点云数据，提取点云的线特征和面特征生成特征序列，以得到无人机的旋转矩阵信息和平移向量信息；根据所述去噪数据和所述距离信息集发出报警信号或调整机巡路线；对所述旋转矩阵信息和所述平移向量信息进行坐标系变换，得到坐标信息。本发明能够解决电力巡线无人机组合导航过程中可能出现的GPS信号失灵、惯性导航漂移过高现象而导致的巡线偏差较大等问题。

技术领域

本发明涉及高压架空输电线路维护技术领域，尤其涉及一种基于机载激光雷达的辅助导航系统、方法、介质和设备。

背景技术

在高压架空输电线路维护领域，人工观察巡线方式已基本被无人机巡线方式取代，而无人机自主巡线的实现高度依赖导航技术，目前可采用的导航技术有非组合导航、组合导航两种方式。其中，组合导航是指综合各种导航设备，由监视器和计算机进行控制的导航系统，目前无人机的巡线工作主要以GPS导航结合惯性导航实现，该系统可通过卫星定位系统信息定时对惯性系统进行偏差纠正，在无法接受卫星信号时，惯性定向定位导航系统也能够保障导航信息在一定时间内的精准，以综合两种非组合导航装置，增强导航效果。

但在特定的电力巡线场景下，现有的组合导航的GPS导航系统在电磁干扰严重或有障碍物遮挡的场景下，容易丢失信号或信号误报；而组合导航的惯性导航系统的导航精度随时间而发散，即精度不高且长期稳定性差，不采取回环检测时无法消除积分漂移，从而导航效果差。同时，仅依靠无人机组合导航技术仅能维护无人机自主沿线巡航，若存在巡航线上出现障碍物，不能实现障碍物预警功能，使得机巡作业中存在导航的安全隐患。

发明内容

本发明目的在于，提供一种基于机载激光雷达的辅助导航系统、方法、介质和设备，以解决电力巡线无人机组合导航过程中可能出现的GPS信号失灵、惯性导航漂移过高现象而导致的巡线偏差较大等问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于机载激光雷达的辅助导航系统，包括处理模组和功能模组；

所述处理模组，用于获取雷达信息生成周边环境的点云数据，并对所述点云数据进行处理，得到去噪数据和距离信息集；

所述处理模组，还用于获取无人机的位姿信息，并根据所述点云数据，提取点云的线特征和面特征生成特征序列，以得到无人机的旋转矩阵信息和平移向量信息；

所述功能模组，用于根据所述去噪数据和所述距离信息集发出报警信号或调整机巡路线；

所述功能模组，还用于对所述旋转矩阵信息和所述平移向量信息进行坐标系变换，得到坐标信息。

优选地，所述处理模组包括：

采集模块，用于获取雷达信息，生成周边环境的点云数据；

过滤模块，用于根据所述点云数据进行聚类操作去除噪声点云，得到去噪数据；

测距模块，用于根据所述去噪数据，计算检测设备与被测物之间的距离信息，并标注所述距离信息的时刻信息，得到距离信息集；

校正模块，用于获取无人机的位姿信息，并根据所述点云数据，将每次扫描周期内的点云数据进行转化得到点云图像；

特征提取模块，用于根据所述点云图像，提取点云的线特征和面特征生成特征序列，并标注所述特征序列的时刻信息，得到特征序列集；

点云匹配模块，根据所述特征序列集中相邻时刻的特征序列进行特征匹配，得到匹配信息；

位姿估计模块，用于对所述匹配信息进行非线性优化得到无人机的旋转矩阵信息和平移向量信息。

优选地，所述功能模组包括：