[发明专利]一种地面无人运输平台的跟随控制方法

说明书

本发明公开了一种地面无人运输平台的跟随控制方法，属于地面无人平台自主导航技术领域。该方法采用的硬件包括3D激光雷达传感器、组合导航设备、工控机和穿着3M反光材质服装的引导人员；该方法实现的步骤如下：引导开始前，无人运输平台停车等待，引导人员位于无人运输平台前方4米范围内；引导开始时，引导人员前行，当与无人运输平台距离超过一定距离后，车载工控机利用3D激光雷达传感器和组合导航设备对引导人员进行目标识别，通过识别结果控制无人运输平台对引导人员进行自主伴随跟踪。本发明可以显著提高定位精度和控制精度。同时，利用激光雷达对于周围障碍物及引导人员的有效距离探测，实现紧急停车机制，保证安全性。

技术领域

本发明属于地面无人平台自主导航技术领域，具体涉及地面无人班组任务保障系统的自主人员跟随控制方法。通过车载传感器对特定人员目标进行识别，进而采取一定的目标跟踪控制策略，实现地面无人运输平台的自主班组伴随保障任务。

背景技术

地面无人系统融合了机械制造、自动控制、传感器应用、人工智能等多学科先进技术于一体，是机械化、信息化、智能化融合发展的典型代表。当前，依靠无人平台自身搭载的传感器进行全自主控制的无人平台技术尚不成熟，难以应对复杂多变的应用环境，如城市、乡村、野外、河滩、丛林等，需要人工干预以保障在特定场景下的有效应用。基于引导-随行的地面无人平台技术，利用目标识别技术，通过对特定跟随人员的有效目标识别和定位，实现无人平台的半自主伴随护送，可以有效减轻人员的负荷，在物资运输和执行保障任务中具有重要意义。

在现有技术中，大部分运输系统采用无线电定位或者内置编码器牵引绳的方式实现班组无人平台的自主伴随，以上方法存在如下问题：

1、距离限制。对于采用无线定位模块进行目标跟踪的地面无人班组系统而言，无线电定位精度受距离影响较为严重，同时受周围电磁环境和其他无线通信设备干扰，容易造成定位信号丢失或出现定位偏差。而依靠牵引绳实现自主伴随的无人班组系统，无人平台的有效跟踪距离受到牵引绳长度和编码器精度的限制。

2、安全因素。无线通信受电磁信号影响较为严重，容易出现目标定位的突变，存在安全隐患，同时无线通信信号强度随距离衰减，稳定性差；依靠牵引绳的伴随平台，由于需要引导人员时刻将绳索攥在手里，当牵引距离较大时，牵引绳容易牵连到周围的障碍物或者缠进无人平台的行动系统，对班组运输平台自身和引导员都存在潜在风险。

3、便捷性不佳。无线通信设备为背负式设备，且保证通信距离，一般采用大功率设备，体积较大，加重了引导人员的负担；而依靠牵引绳的伴随平台设计，牵引绳需要时刻攥在引导员手中，便捷性差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种地面无人运输平台的跟随控制方法，通过将实时的定位信息与历史定位信息融合以及滤波处理，可以显著提高定位精度和控制精度。同时，利用激光雷达对于周围障碍物及引导人员的有效距离探测，实现紧急停车机制，保证安全性。

一种地面无人运输平台的跟随控制方法，该方法采用的硬件包括无人运输平台搭载的3D激光雷达传感器、组合导航设备、工控机和穿着3M反光材质服装的引导人员；该方法实现的步骤如下：

步骤一：引导开始前，无人运输平台停车等待，引导人员位于无人运输平台前方4米范围内；

步骤二：引导开始时，引导人员前行，当与无人运输平台距离超过一定距离后，车载工控机利用3D激光雷达传感器和组合导航设备对引导人员进行目标识别，通过识别结果控制无人运输平台对引导人员进行自主伴随跟踪。

进一步地，所述工控机通过3D激光雷达获取环境信息，通过数据提取和特征分析，同时利用无人运输平台的定位定向信息，融合历史目标检测结果，实现人员目标位置的有效检测和鲁棒性控制。