[發明專利]一種無人巡檢設備無盲區智能反饋控制系統、方法、終端

有效

• 申請號: 202010993315.6
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112214019B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 趙光靜;洪建光;邵煒平;王志強;楊鴻珍;呂舟;范超;賀琛;張辰;史俊瀟;李信;錢思源;王文龍;任白楊;龍強;藍天;石帥;楊懷麗;李宇翔;彭卉;來驥;彭柏;王藝霏;鄭漢杰;蘇素燕
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司;國網浙江省電力有限公司信息通信分公司;國網思極位置服務有限公司;國網信息通信產業集團有限公司;國網冀北電力有限公司信息通信分公司;國網福建省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 林棟

1.一種無人巡檢設備無盲區智能反饋控制方法，其特征在于，包括：

步驟一，獲取無人巡檢設備運動狀態和周圍環境；

步驟二，基于獲取的無人巡檢設備運動狀態和周圍環境，利用北斗定位技術結合慣性導航算法，進行無人巡檢設備無盲區室外導航定位；基于獲取的無人巡檢設備運動狀態和周圍環境，利用慣性導航定位技術，進行室內和室外定位的無縫切換；

步驟三，融合非接觸射頻定位技術與慣性導航技術，在低密度信息讀取設備環境下進行無人巡檢設備無盲區導航；

所述無人巡檢設備無盲區智能反饋控制方法還包括：

(1)在數據層實現多幀點云實時融合配準，根據曲率從原始點云中提取特征點，以特征點之間的點線距離、點面距離構造代價函數，之后經過幀間配準和地圖配準，由粗略到精細地估計前后幀位姿變化；

(2)利用配準后的致密點云檢測障礙物，借助點云配準得到的位姿，可將歷史幀點云轉換到當前幀坐標系下，得到多幀點云集合；將多幀點云集合向柵格地圖做投影，根據點云高度分布特征判別每個柵格是否為障礙物；對比單幀點云檢測，時空融合后的多幀點云檢測距離更遠；

(3)使用基于多特征融合的動態障礙物檢測跟蹤方法，首先分別從三維激光雷達獲得的數據和多層激光雷達獲得的數據中提取障礙物的輪廓特征和激光脈沖反射強度特征，接著融合提取的特征并對動態障礙物進行建模，通過構建相似度矩陣完成動態障礙物的匹配跟蹤并利用建立的障礙物模型完成動態障礙物的運動狀態估計，為動態障礙物識別和動態軌跡預測提供障礙物運動狀態信息；

所述無人巡檢設備無盲區智能反饋控制方法具體包括：

圖的類型：

(1)原始地圖：原始地圖格式為*.rmap，用于制作導航地圖和稠密地圖；

(2)導航地圖：導航地圖格式為*.hmap，用于機器人的定位導航；

(3)稠密地圖：稠密地圖格式為*.txt或*.pcd兩種格式，用于制作地圖和全局地圖；

(4)地圖：地圖格式為*.csv，用機器人的路徑規劃；

(5)全局地圖：全局地圖為柵格地圖格式為*.png，用于全局規劃和局部避障；

建圖步驟：

(1)勘察規劃；

(2)勘察規劃后，進行數據采集：采用合適的采集平臺和采圖設備對建圖區域進行數據采集；

(3)數據處理，數據采集完數據之后打開SLAMMapping軟件，導入原始數據自動進行數據處理；

(4)數據處理后，進行數據編輯，數據編輯對數據進行閉環操作，對點云進行BA和圖優化；

(5)點云進行BA和圖優化后數據導出數據編輯完畢后導出導航地圖和稠密地圖，稠密地圖為標準格式的點云，用SLAMMapping或者第三方點云軟件進行查看；

(6)制作高精地圖和全局地圖，數據導出完畢后，直接在SLAMMapping上制作高精地圖和全局地圖；

地圖編輯

原始地圖數據編輯主要是對數據進行閉環操作，對點云進行BA和圖優化；

原始地圖編輯完畢后即可導出導航地圖和稠密地圖，稠密地圖為標準格式的點云，用SLAMMapping或者第三方點云軟件進行查看；

高精地圖制作與編輯

打開上一步生產的稠密地圖pcd或txt格式，使用SLAMMapping進行高精地圖制作，在點云上進行機器人行走路徑的規劃和編輯；

全局地圖制作與編輯，借助于SLAMMapping，軟件會自動刪除地面點和噪點，在添加虛擬墻后，生成全局地圖；

3D感知，融入基于大規模場景點云數據的語義提取與分割，實現基于地圖的靜態障礙物感知和各類動態障礙物感知，實時計算障礙物的距離、方位和速度，為無人巡檢設備提供安全可靠的感知避障方案；

無人巡檢設備導航利用改進歐氏聚類算法進行實時障礙物檢測，對點云數據進行預處理，再通過地面坡度分離算法進行地面與非地面點云分離；根據不同的聚類距離閾值對非地面點云進行障礙物聚類檢測，使用長方體框標記區分；將每個地面激光束固有的相鄰點云間距與實際相鄰兩點間距離進行對比，結合相鄰點角度差以及點云聚類，實現可通行區域的提取；融合障礙物檢測和可通行區域提取結果，對可通行區域的通過性進行合并檢測，傳統的激光雷達算法，只使用當前單幀雷達點云做感知。