[发明专利]一种自主定位式无人机及其室内路径自主规划方法在审

专利信息
申请号: 202111088637.7 申请日: 2021-09-16
公开(公告)号: CN113741503A 公开(公告)日: 2021-12-03
发明(设计)人: 谷雷;孟娟;李聪;张军锋;王钦鑫;秦骁 申请(专利权)人: 吉林工程技术师范学院
主分类号: G05D1/08 分类号: G05D1/08;G05D1/10
代理公司: 北京众达德权知识产权代理有限公司 11570 代理人: 彭博
地址: 130052 吉林*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 自主 定位 无人机 及其 室内 路径 规划 方法
【说明书】:

发明公开了一种自主定位式无人机及其室内路径自主规划方法,包括确定无人机起点和目标点,并根据室内环境参考图规划全局路径;实时获取激光雷达、双目摄像头和惯性传感器的探测信息,解析无人机的位置信息,并创建环境地图;预判当前节点到下一节点飞行过程是否存在障碍物,若存在,进行障碍物识别和特征提取;根据障碍物的特征信息,规划局部路径,并更新所述全局路径和环境地图。本发明提供的室内路径自主规划方法可用于GPS缺失的室内环境,自主定位精度高,构建高精度环境地图,还可规划局部最优路径并快速绕过障碍物。

技术领域

本发明涉及无人机自主定位技术领域,特别涉及一种自主定位式无人机及其室内路径自主规划方法。

背景技术

随着社会进步与发展,室内移动智能机器人成为目前机器人的热门研究方向。自主定位与导航系统设计是实现室内移动机器人自动化的关键技术。定位精度及导航效率决定了机器人的推广应用程度。但室内环境存在GPS缺失或盲点、物体布局复杂、动态因素多、部分环境纹理缺失、光照强度易随动态物体移动发生变化等问题,限制了移动机器人在家庭、车间等室内环境中的应用,因此有必要提出一种具有室内路径自主规划的自主定位式机器人。

发明内容

本发明提供了一种自主定位式无人机及其室内路径自主规划方法,在无人机主体上设置激光雷达、双目摄像头和惯性传感器,通过惯性传感器实时解析无人机的位置信息,基于提前规划的全局路径,结合激光雷达和双目摄像头实时探测,建立环境地图并绕过障碍物,实时更新全局路径。

本发明的技术方案是:

一种自主定位式无人机,包括:

无人机本体;

激光雷达,其连接无人机主体,以获取环境信息;

双目摄像头,其连接无人机主体,以获取地面信息;

惯性传感器,其连接无人机主体,以获取无人机位姿信息;

自主定位模块,其与激光雷达、双目摄像头和惯性传感器通信连接,以解析无人机的位置信息,并创建环境地图;

障碍物识别和路径规划模块,其连接自主定位模块,能够进行障碍物识别、全局和局部路径规划。

优选的是,惯性传感器包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。

一种自主定位式无人机室内路径自主规划方法,基于上述的自主定位式无人机,包括:

步骤一、确定无人机起点和目标点,并根据室内环境参考图规划全局路径;

步骤二、实时获取激光雷达、双目摄像头和惯性传感器的探测信息,解析无人机的位置信息,并创建环境地图;

步骤三、预判当前节点到下一节点飞行过程是否存在障碍物,若存在,进行障碍物识别和特征提取;

步骤四、根据障碍物的特征信息,规划局部路径,并更新全局路径和环境地图。

优选的是,步骤一包括:

将室内环境参考图进行栅格化,并对参考图中的障碍物进行膨胀处理;

将不含障碍物的网格标记为自由栅格,含有障碍物的栅格标记为障碍栅格,并划分为自由栅格区和障碍栅格区;

将紧邻障碍栅格区的自由栅格作为顶点,初始化无人机起点与各顶点的距离;

向外层层扩展,循环搜索,直到起点与各顶点的距离最短。

优选的是,解析无人机的位置信息包括:

无人机本体按照全局路线行进,获取惯性传感器的探测信息,利用惯性积分方法连续计算飞行的相对距离和航向;

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