[發明專利]一種地面無人運輸平臺的跟隨控制方法

在審

• 申請號: 201811467574.4
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109739266A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李寧;蘇波;藍偉;付饒;高劍鋒;高天云
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本發明公開了一種地面無人運輸平臺的跟隨控制方法，屬于地面無人平臺自主導航技術領域。該方法采用的硬件包括3D激光雷達傳感器、組合導航設備、工控機和穿著3M反光材質服裝的引導人員；該方法實現的步驟如下：引導開始前，無人運輸平臺停車等待，引導人員位于無人運輸平臺前方4米范圍內；引導開始時，引導人員前行，當與無人運輸平臺距離超過一定距離后，車載工控機利用3D激光雷達傳感器和組合導航設備對引導人員進行目標識別，通過識別結果控制無人運輸平臺對引導人員進行自主伴隨跟蹤。本發明可以顯著提高定位精度和控制精度。同時，利用激光雷達對于周圍障礙物及引導人員的有效距離探測，實現緊急停車機制，保證安全性。

技術領域

本發明屬于地面無人平臺自主導航技術領域，具體涉及地面無人班組任務保障系統的自主人員跟隨控制方法。通過車載傳感器對特定人員目標進行識別，進而采取一定的目標跟蹤控制策略，實現地面無人運輸平臺的自主班組伴隨保障任務。

背景技術

地面無人系統融合了機械制造、自動控制、傳感器應用、人工智能等多學科先進技術于一體，是機械化、信息化、智能化融合發展的典型代表。當前，依靠無人平臺自身搭載的傳感器進行全自主控制的無人平臺技術尚不成熟，難以應對復雜多變的應用環境，如城市、鄉村、野外、河灘、叢林等，需要人工干預以保障在特定場景下的有效應用。基于引導-隨行的地面無人平臺技術，利用目標識別技術，通過對特定跟隨人員的有效目標識別和定位，實現無人平臺的半自主伴隨護送，可以有效減輕人員的負荷，在物資運輸和執行保障任務中具有重要意義。

在現有技術中，大部分運輸系統采用無線電定位或者內置編碼器牽引繩的方式實現班組無人平臺的自主伴隨，以上方法存在如下問題：

1、距離限制。對于采用無線定位模塊進行目標跟蹤的地面無人班組系統而言，無線電定位精度受距離影響較為嚴重，同時受周圍電磁環境和其他無線通信設備干擾，容易造成定位信號丟失或出現定位偏差。而依靠牽引繩實現自主伴隨的無人班組系統，無人平臺的有效跟蹤距離受到牽引繩長度和編碼器精度的限制。

2、安全因素。無線通信受電磁信號影響較為嚴重，容易出現目標定位的突變，存在安全隱患，同時無線通信信號強度隨距離衰減，穩定性差；依靠牽引繩的伴隨平臺，由于需要引導人員時刻將繩索攥在手里，當牽引距離較大時，牽引繩容易牽連到周圍的障礙物或者纏進無人平臺的行動系統，對班組運輸平臺自身和引導員都存在潛在風險。

3、便捷性不佳。無線通信設備為背負式設備，且保證通信距離，一般采用大功率設備，體積較大，加重了引導人員的負擔；而依靠牽引繩的伴隨平臺設計，牽引繩需要時刻攥在引導員手中，便捷性差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種地面無人運輸平臺的跟隨控制方法，通過將實時的定位信息與歷史定位信息融合以及濾波處理，可以顯著提高定位精度和控制精度。同時，利用激光雷達對于周圍障礙物及引導人員的有效距離探測，實現緊急停車機制，保證安全性。

一種地面無人運輸平臺的跟隨控制方法，該方法采用的硬件包括無人運輸平臺搭載的3D激光雷達傳感器、組合導航設備、工控機和穿著3M反光材質服裝的引導人員；該方法實現的步驟如下：

步驟一：引導開始前，無人運輸平臺停車等待，引導人員位于無人運輸平臺前方4米范圍內；

步驟二：引導開始時，引導人員前行，當與無人運輸平臺距離超過一定距離后，車載工控機利用3D激光雷達傳感器和組合導航設備對引導人員進行目標識別，通過識別結果控制無人運輸平臺對引導人員進行自主伴隨跟蹤。

進一步地，所述工控機通過3D激光雷達獲取環境信息，通過數據提取和特征分析，同時利用無人運輸平臺的定位定向信息，融合歷史目標檢測結果，實現人員目標位置的有效檢測和魯棒性控制。