[发明专利]一种多旋翼无人机室内导航方法

说明书

本发明公开了一种多旋翼无人机室内导航方法，包括在多旋翼无人机上设置二维激光雷达和装在有ROS系统的处理器，二维激光雷达与串口通信模块连接，所述串口通信模块通过USB接口与处理器连接；通过二维激光雷达扫描出多旋翼无人机周围环境的轮廓数据，并通过串口通信模块将扫描得到的轮廓数据发送给处理器；所述处理器通过如下步骤建立代价地图，并在建立的代价地图之上进行室内导航。本发明多旋翼无人机室内导航方法能够根据多旋翼无人机周围实际情况选择最优飞行轨迹，自动躲避障碍物，实现多旋翼无人机在室内自主避障飞行。

技术领域

本发明涉及无人机自主飞行技术领域，特别涉及一种无人机在无卫星信号环境中自主飞行的导航方法。

背景技术

无人机(UAV,unmannedairvehice)是一种由无线电遥控设备或由自身程序控制装置操纵的，执行特定任务的非载人飞行器。无人机由于相对于有人驾驶飞机而言具有体积小、重量轻、机动性好、适用性强、以及成本低和不必冒生命危险等特点，在民用和军用领域受到广泛关注。

在军事上，无人机主要用来侦察、监视、通信中继、电子对抗、战果评估、骚扰、诱惑、反潜、目标攻击等；在国民经济方面，无人机用于大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探、森林防火和人工降雨等；在科学技术方面，用于大气取样，对核、生、化污染区的取样与检测等；另外,由于无人机与空间飞行器都属于无人驾驶范畴，在某些方面具有相似之处,所以空间飞行器新型元器件、子系统、有效载荷的飞行试验也可以用无人机来进行先行验证。

具有自主飞行能力的小型多旋翼无人机，广泛应用于电力巡线、救灾探测、勘探测绘、人员搜救、快递流物等行业，它在军用和民用领域都得到了广泛的关注。在整个无人机自主飞行系统中，无人机航迹规划是无人机任务规划系统的关键技术之一，也是无人机实现自主飞行和自主攻击的基础。无人机航迹规划方法的主要目的是在给定的规划区域内寻找一条最优的或者满意的飞行航迹，因此首先要得出周围环境的全局地图，然后再在全局地图的基础上使用ROS导航功能包集实现全局导航。

无人机在飞行过程中的自主控制技术，国外已有许多研究机构从体系结构、航迹的自主快速规划等不同的方面对其进行了深入的探索与研究。无人机的控制方式发展至今，主要形成了遥控、程序控制/指令控制、半自主控制和自主控制等四种控制方式。现阶段无人机自主飞行技术的大体状况是现有的技术手段只能在相对确定的环境中实现自主或半自主控制，快速变化的不确定环境下的完全意义上的无人机智能自主控制，就目前的技术条件来说还不成熟。从根本上说，完全意义上的无人机自主控制需要具备不确定前提下实时处理突发状况的自主决策能力。目前的能实现自主飞行的无人机依赖卫星信号给出位置信息，根据位置信息再使用已有地图规划路径。然而在室内，隧道等有遮蔽物的环境中无人机无法接收到GPS信号，无人机在飞行过程中无法得到自身与周围环境实际状态；给定的地图无法实时更新，无人机周围出现突发状况无人机无法做出及时反应。这些问题的存在使得无人机在室内自主避障飞行很难实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多旋翼无人机室内导航方法，通过导航系统在室内得到多旋翼无人机周围环境数据，生成地图，实时更新地图，并根据周围环境规划出路径，在没有GPS信号的情况下实现无人机自主避障飞行，解决无人机在室内自主飞行的技术问题。

本发明多旋翼无人机室内导航方法，包括在多旋翼无人机上设置二维激光雷达和装在有ROS系统的处理器，所述二维激光雷达与串口通信模块连接，所述串口通信模块通过USB接口与处理器连接；

通过二维激光雷达扫描出多旋翼无人机周围环境的轮廓数据，并通过串口通信模块将扫描得到的轮廓数据发送给处理器，所述多旋翼无人机和处理器之间通过USB接口连接；

所述处理器通过如下步骤建立代价地图，并在建立的代价地图之上进行室内导航：