[發(fā)明專利]構(gòu)建和更新高程地圖

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680090489.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN109923589A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉昂;張立天;沈劭劼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00;G01C11/00;G01S13/89;G01S13/94;G01S17/89
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 楊靜

提供了用于構(gòu)建二維(2D)高程地圖的系統(tǒng)和方法。構(gòu)建二維(2D)高程地圖的方法包括：接收關(guān)于2D坐標(biāo)系中的2D坐標(biāo)的傳感器數(shù)據(jù)，其中傳感器數(shù)據(jù)由飛行器的一個(gè)或多個(gè)傳感器獲取(1310)；基于傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算針對(duì)2D坐標(biāo)的表面高度(1320)；基于傳感器數(shù)據(jù)，向所計(jì)算的表面高度指派置信指標(biāo)(1330)；以及，將針對(duì)2D坐標(biāo)的所計(jì)算的表面高度和所指派的置信指標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中(1340)，從而構(gòu)建2D高程地圖。

背景技術(shù)

諸如無人機(jī)(UAV)之類的無人載運(yùn)工具可以用于在針對(duì)軍事和民用應(yīng)用的各種環(huán)境中執(zhí)行監(jiān)測(cè)、偵察和勘探任務(wù)。UAV可以由遠(yuǎn)程用戶手動(dòng)控制，或者可以以半自主或完全自主的方式操作。這種UAV可以包括用于自動(dòng)確定其飛行路徑的處理器。

用于獲得環(huán)境數(shù)據(jù)和構(gòu)建對(duì)應(yīng)的地圖的現(xiàn)有方法在某些情況下可能不是最優(yōu)的。例如，一些UAV可能需要保持輕量級(jí)，因此不會(huì)產(chǎn)生或僅產(chǎn)生有限的傳感器環(huán)境數(shù)據(jù)。另一方面，典型的三維地圖會(huì)難以構(gòu)建和維持。

發(fā)明內(nèi)容

提供了用于構(gòu)建和管理高程地圖的系統(tǒng)和相關(guān)方法，所述高程地圖指示針對(duì)二維區(qū)域的表面高度。可以基于由輕型無人機(jī)(UAV)機(jī)載的少量傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來構(gòu)建高程地圖。所述數(shù)據(jù)包含與可能的障礙物的位置相關(guān)的有用信息，并且通常易于維持。由不同的UAV創(chuàng)建的高程地圖可以通過中央服務(wù)器進(jìn)行調(diào)和與整合，從而實(shí)現(xiàn)共享由不同UAV創(chuàng)建的高程數(shù)據(jù)。

在一個(gè)方面中，提供了一種構(gòu)建二維(2D)高程地圖的方法。所述方法包括：接收與2D坐標(biāo)系中的2D坐標(biāo)相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)，其中所述傳感器數(shù)據(jù)由飛行器的一個(gè)或多個(gè)傳感器獲取；基于所述傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算所述2D坐標(biāo)的表面高度；基于所述傳感器數(shù)據(jù)向計(jì)算出的表面高度指派置信指標(biāo)；以及將針對(duì)所述2D坐標(biāo)的計(jì)算出的表面高度和指派的置信指標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，從而構(gòu)建2D高程地圖。

在一些實(shí)施例中，表面高度是相對(duì)于參考平面來計(jì)算的，并且參考平面是地平面或海平面。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器包括相機(jī)、雷達(dá)、激光雷達(dá)或超聲傳感器。在一些實(shí)施例中，傳感器數(shù)據(jù)是在飛行器在操作時(shí)由一個(gè)或多個(gè)傳感器獲取的。在一些實(shí)施例中，傳感器數(shù)據(jù)是根據(jù)預(yù)定時(shí)間表來接收的。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器位于飛行器的前部、側(cè)部或后部。

在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：當(dāng)獲取了傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，接收與飛行器的一個(gè)或多個(gè)傳感器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；以及基于所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，將接收到的傳感器數(shù)據(jù)從相對(duì)于飛行器定義的第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到2D坐標(biāo)系。在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)與飛行器的一個(gè)或多個(gè)傳感器與飛行器之間的空間關(guān)系相關(guān)。

在一些實(shí)施例中，置信指標(biāo)指示針對(duì)2D坐標(biāo)計(jì)算出的表面高度與2D坐標(biāo)的實(shí)際表面高度之間的關(guān)系。在一些實(shí)施例中，當(dāng)所計(jì)算的表面高度是實(shí)際表面高度的最小值時(shí)，置信指標(biāo)被指派第一值；當(dāng)所計(jì)算的表面高度是實(shí)際表面高度的最大值時(shí)，置信指標(biāo)被指派第二值；以及當(dāng)所計(jì)算的表面高度等于實(shí)際表面高度時(shí)，置信指標(biāo)被指派第三值。

在一些實(shí)施例中，置信指標(biāo)涉及與飛行器相關(guān)的特征。在一些實(shí)施例中，針對(duì)2D坐標(biāo)計(jì)算出的表面高度等于距所述2D坐標(biāo)預(yù)定距離內(nèi)的多個(gè)相鄰坐標(biāo)的最大表面高度。

在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：通過通信網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程系統(tǒng)發(fā)送所述2D坐標(biāo)、所述計(jì)算出的表面高度和所指派的置信指標(biāo)。在一些實(shí)施例中，遠(yuǎn)程系統(tǒng)是云計(jì)算平臺(tái)、服務(wù)器群或并行計(jì)算裝置。在一些實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或短距離無線網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：檢測(cè)針對(duì)所述2D坐標(biāo)計(jì)算出的表面高度和所述2D坐標(biāo)先前確定的表面高度之間的差異，其中所述發(fā)送是響應(yīng)于所述檢測(cè)來執(zhí)行的。在一些實(shí)施例中，當(dāng)要被發(fā)送的數(shù)據(jù)量超過閾值時(shí)，或者響應(yīng)于來自遠(yuǎn)程系統(tǒng)的請(qǐng)求，基于預(yù)定時(shí)間表執(zhí)行所述發(fā)送。