[發(fā)明專利]自主式無人感知系統(tǒng)與自主移動感知終端及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310449799.8
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103471658A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 趙小川;胡江;錢毅;李陳;張敏
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業(yè)計算機應用技術研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅;郭少晶

1.一種自主移動感知終端，其特征在于：包括從上至下順次布置的上部殼體、下部殼體和底蓋，擾動電機、方向驅動輪和與方向驅動輪一一對應配置的舵機，以及感知傳感單元，其中，所述上部殼體、下部殼體和底蓋的外表面均為回轉體，且拼接為球面；各方向驅動輪安裝于所述下部殼體的底部，并通過下部殼體的底壁外露，各舵機安裝于下部殼體中，舵機的輸出軸和與各自相對應的方向驅動輪的轉軸連接，所述擾動電機安裝于設置在下部殼體中的安裝架上，所述擾動電機的輸出軸與上部殼體的內壁固定連接，以帶動上部殼體在下部殼體上繞自身的回轉軸轉動；所述底蓋虛掩地與下部殼體相貼合，使所述方向驅動輪通過底壁外露的部分置于所述底蓋中；

所述感知傳感單元包括可見光傳感器、紅外線傳感器、生命探測儀和超聲波傳感器，所述可見光傳感器和紅外線傳感器安裝于所述上部殼體上；所述生命探測儀和超聲波傳感器安裝于所述下部殼體上，且間隔布置；以及，

所述自主移動感知終端還包括設置于下部殼體內的主控單元，所述主控單元與感知傳感單元、舵機和擾動電機通訊連接，以控制感知傳感單元的開啟、方向驅動輪的運動及上部殼體的轉動，所述主控單元接收感知傳感單元輸出的傳感信息，并對傳感信息進行信息融合。

2.根據(jù)權利要求1所述的自主移動感知終端，其特征在于：包括四個呈方形分布的方向驅動輪。

3.一種自主式無人感知系統(tǒng)，其特征在于：包括權利要求1或2所述的自主移動感知終端和用于發(fā)射所述自主移動感知終端的氣動發(fā)射裝置。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的自主移動感知終端的工作方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：所述主控單元開啟生命探測儀，主控單元在獲知生命探測儀感測到有生命體存在時，通過舵機驅動方向驅動輪，使自主移動感知終端朝向具有生命體的目標區(qū)域移動；

步驟2：所述主控單元在自主移動感知終端朝向目標區(qū)域移動的過程中，開啟各超聲波傳感器，以探測沿途的障礙物并通過舵機驅動方向驅動輪進行避障；

步驟3：所述主控單元在自主移動感知終端到達目標區(qū)域時，開啟可見光傳感器和紅外線傳感器，以分別采集目標區(qū)域的可見光圖像和紅外圖像；

步驟4：所述主控單元對包括可見光圖像、紅外圖像、超聲波傳感器感測到的距離信息和生命探測儀感測到的生命信息在內的傳感信息進行信息融合；

其中，進行信息融合的方法為：

步驟41：將可見光圖像和紅外圖像進行配準，使兩幅圖像大小相同，記為經(jīng)配準可見光圖像和經(jīng)配準紅外圖像；

步驟42：將經(jīng)配準可見光圖像和經(jīng)配準紅外圖像分別輸入至分頻濾波器進行分頻，得到經(jīng)配準可見光圖像的可見光高頻分量I_H，可見光低頻分量I_L，經(jīng)配準紅外圖像的紅外高頻分量P_H，紅外低頻分量P_L；

步驟43：構造二維圖像紋理檢測模板矩陣R，將所述二維圖像紋理檢測模板矩陣分別與和可見光高頻分量、可見光低頻分量、紅外高頻分量和紅外低頻分量一一對應的四幅圖像進行相關運算，得出四幅圖像中每個像素值的紋理復雜度系數(shù)R_IH、R_IL、R_PH、R_PL；

步驟44：按照如下規(guī)則進行信息融合，設信息融合后圖像的高頻系數(shù)為H，低頻系數(shù)為L；

H=A×I_H+B×P_H，其中，如果紋理復雜度系數(shù)R_IH大于紋理復雜度系數(shù)R_PH，則A大于B，反之則A小于B；

L=C×I_L+D×P_L，其中，如果紋理復雜度系數(shù)R_IL大于紋理復雜度系數(shù)R_PL，則C大于D，反之則C小于D；

其中，A，B，C，D為融合系數(shù)，且均等于2ⁿ，融合系數(shù)A、B的n值在預設的兩個不同的自然數(shù)中取值，融合系數(shù)C、D的n值在預設的兩個不同的自然數(shù)中取值，針對融合系數(shù)A、B、C和D的預設的自然數(shù)在1、2、3和4中選取；

步驟45：將低頻系數(shù)L和高頻系數(shù)H疊加在一起，進行復原，得到可見光圖像和紅外圖像的融合圖像；

步驟46：將通過超聲波傳感器獲得的距離信息和通過生命探測儀獲得的生命信息疊加到所述融合圖像上，得到傳感信息融合圖像。

5.根據(jù)權利要求4所述的工作方法，其特征在于：所述超聲波傳感器為收發(fā)一體式，為了防止接收回波時出現(xiàn)串擾現(xiàn)象，所述超聲波攢干起采用不同編碼的高低電平進行激勵，并通過自相關進行回波判別。