[发明专利]一种基于语义信息串联的履带车辆的控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于语义信息串联的履带车辆的控制方法，其特征在于，包括：

根据环境感知模块获取的激光雷达数据提取激光雷达点云信息；并根据环境感知模块获取的相机图像提取图像语义信息；

将激光雷达点云信息和图像语义信息进行融合，并根据融合后的信息、全局拓扑参考路径以及履带车辆的几何通过性参数确定三维语义栅格地图；所述三维语义栅格地图为带有局部可通行度语义栅格地图；几何通过性参数包括：最大坡度、垂直墙跨越高度以及发生倾覆的最大横坡角度；

运动规划模块根据三维语义栅格地图、全局拓扑参考路径以及运动基元簇中的运动基元的扩展代价对运动基元簇中的运动基元进行拼接与过渡，确定带有行为语义信息的轨迹；运动基元簇包括：通过采样不同的目标位姿形成的运动基元；运动基元为履带车辆在设定时间内，在履带车辆的运动学约束、平滑过渡约束、平台-地形约束以及平台行为约束下，履带车辆从起始位姿到目标位姿的轨迹；扩展代价包括：运动基元与全局拓扑参考路径的横纵向偏差、碰撞风险代价、平滑代价以及通行度代价；

运动控制模块利用带有行为语义信息的轨迹对控制目标函数的权重系数进行实时更新，并根据更新后的控制目标函数和带有行为语义信息的轨迹在执行机构的机械约束、平台的运动学约束以及平台动力学约束下，基于模型预测控制算法进行履带车辆的控制；所述控制目标函数根据轨迹跟踪控制的横向偏差、航向偏差以及控制量变化率进行构建。

2.根据权利要求1所述的一种基于语义信息串联的履带车辆的控制方法，其特征在于，所述将激光雷达点云信息和图像语义信息进行融合，并根据融合后的信息、全局拓扑参考路径以及履带车辆的几何通过性参数确定三维语义栅格地图，具体包括：

通过环境感知模块中激光雷达与相机之间的坐标转换关系，将图像语义信息投影至激光雷达点云信息，确定激光雷达语义点云；激光雷达语义点云为融合后的信息；

根据激光雷达语义点云进行可通行区域的第一次粗提取；

根据第一次粗提取后的激光雷达语义点云信息提取点云特征；点云特征包括：道路的不平度信息、纵坡坡度以及横坡坡度；

根据点云特征与几何通过性参数进行可通行区域的第二次粗提取；

根据第二次粗提取后的激光雷达语义点云信息的点云特征，采用高斯混合聚类方法，确定点云特征对应位置的可通行度；进而根据全局拓扑参考路径，采用八叉树以及贝叶斯核推理，确定三维语义栅格地图。

3.根据权利要求2所述的一种基于语义信息串联的履带车辆的控制方法，其特征在于，所述运动规划模块根据三维语义栅格地图、全局拓扑参考路径以及运动基元库中的运动基元的扩展代价对运动基元库中的运动基元进行拼接与过渡，确定带有行为语义信息的轨迹，具体包括：

根据履带车辆的参考速度以及履带车辆前方可通行区域的通行度确定运动基元簇；

根据运动基元簇中的运动基元的扩展代价，确定最优扩展的运动基元；

将所有的最优扩展的运动基元进行拼接与过渡，确定带有行为语义信息的轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种基于语义信息串联的履带车辆的控制方法，其特征在于，所述运动控制模块利用带有行为语义信息的轨迹对控制目标函数的权重系数进行实时更新，并根据更新后的控制目标函数和带有行为语义信息的轨迹在执行机构的机械约束、平台的运动学约束以及平台动力学约束下，基于模型预测控制算法进行履带车辆的控制，之前还包括：

获取履带车辆的运动学模型；

根据轨迹跟踪控制的横向偏差、航向偏差以及控制量变化率构建控制目标函数。