[发明专利]一种无人机的多机协同高精度建图定位系统

说明书

一种无人机的多机协同高精度建图定位系统，属于无人机集群控制策略规划的算法领域，具体涉及无人机多机协同建图定位系统。解决了现有的建图过程中，无法立体、快速的实现动态环境的建图的问题。本发明的通信系统包括通信基站，通过无线基站建立无线局域网，所述无线局域网覆盖目标区域；无人机环境感知系统采用点云扫描的方式获取目标区域点云数据、无人机高度数据和无人机定位数据；控制系统用于根据不同时刻多无人机的位置，对每架无人机的飞行速度、角度及位姿进行控制；无人机协同建图控制系统根据目标区域对无人机的飞行路线进行规划，建立坐标系，对多无人机扫描的点云数据进行融合获取目标区域的三维图像。本发明适用于未知区域建图使用。

技术领域

本发明属于无人机集群控制策略规划的算法领域，具体涉及无人机多机协同建图定位系统。

背景技术

无人机(UnmannedAerial Vehicle，UAV)作为一种新型技术，因其灵活机动、成本低、受地面地形约束小的特点，可以在多种场景中发挥重要作用，尤其在三维点云建图受环境影响较小。为了在复杂三维场景环境下快速实现高精度建图，多无人机的协同控制、高精度建图仍然是一个难点。对于无人机多机协同，在特定区域内的协同建图、任务分配及路径规划问题上总体协调还很难解决，从而无法快速的实现无人机资源的最优化分配。

发明内容

本发明是为了解决现有的建图定位过程(simultaneous localization andmapping,SLAM)中，无法快速的实现动态环境的建图的问题，提出了一种无人机的多机协同高精度建图定位系统。

本发明所述的一种无人机的多机协同高精度建图定位系统，包括无人机环境感知系统、控制系统、无人机协同建图控制系统和通信系统；

通信系统包括通信基站，通过无线基站建立无线局域网，所述无线局域网覆盖目标区域；

无人机环境感知系统采用点云扫描的方式获取目标区域点云数据、无人机高度数据和无人机定位数据；

控制系统用于根据不同时刻多无人机的位置，对每架无人机的飞行速度、角度及位姿进行控制；

无人机协同建图控制系统用于根据目标区域对每架无人机的飞行路线进行规划，并建立坐标系，对多无人机扫描的点云数据进行融合获取目标区域的三维点云地图信息。

进一步地，本发明中，无人机环境感知系统包括多个子单元，每个子单元设置在一架无人机上，每个子单元均包括点云激光雷达传感器模块、陀螺仪传感器、高度测量模块、高精度定位模块；

点云激光雷达传感器模块用于对目标区域进行点云数据采集；

陀螺仪传感器用于对无人机姿态进行采集；

高度测量模块用于实时测量无人机的高度；

高精度定位模块用于实时对无人机进行定位。

进一步地，本发明中，控制系统包括无人机中央控制模块、无人机飞行控制模块和无线通信模块；

无线通信模块利用无线网络与无人机协同建图控制系统进行无线通信；

将测量无人机的高度数据、无人机定位状态和点云数据传输至无人机协同建图控制系统；

还将多无人机的编队、避障和巡航控制信号发送至无人机飞行控制模块；

无人机中央控制模块用于将采集的点云数据传输至无线通信模块；

无人机飞行控制模块用于根据无人机的高度信息、定位信息、无人机的编队、避障和巡航控制信号对无人机进行导航，同时根据陀螺仪传感器采集信息对无人机的位姿进行调整；

无人机飞行控制模块还用于根据无人机的位置和高度实时对无人机的飞行速度和飞行状态进行控制。