[發明專利]一種動態戰場環境實時路徑規劃系統及方法

有效

• 申請號: 202011373402.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112509056B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 張西山;連光耀;李會杰;閆鵬程;孫江生;袁祥波;連云峰;代冬升;李雅峰;李萬領;鐘華;付久長;王子林;宋秦松;郭偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32181部隊
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T17/05;G06T5/00;G01C21/20;G01C21/00;G06N3/04
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 侯迎新

本發明公開了一種動態戰場環境實時路徑規劃系統及方法，地圖重建模塊、視覺感知模塊、智能決策模塊以及UI交互模塊；其中，所述UI交互模塊實現對不同模塊間參數的相互調用和信息連接；所述地圖重建模塊以無人機拍攝的影像作為輸入生成實時數字地表模型；視覺感知模塊用以提取無人機拍攝的影像中存在的地理實體，將實時數字地表模型生成柵格地圖，并在柵格地圖上設置障礙物標志；智能決策模塊結合DSAS算法實現從環境的始發地出發，尋找一條能夠繞過障礙物的最優路徑以到達終點，實現實時路徑規劃。本發明能夠為無人裝備在動態戰場環境下提供高實時性的指揮控制信息，從而提高無人裝備的自主化能力。

技術領域

本發明涉及路徑領域，尤其涉及一種動態戰場環境實時路徑規劃系統及方法。

背景技術

信息在日常生活中起到越來越重要的作用，能夠顯著的提高工作的效率和質量，作為無人裝備的智能控制系統，通過靈活的無人飛行平臺能夠極大的提高系統的靈活性。近年隨著電子、計算機技術的飛速發展，低成本無人機已日趨成熟，高速影像處理也漸漸應用到各種任務中，通過低成本無人機來實現高效的智能控制將成為一種靈活、高效的手段。但是傳統的無人機地圖軟件系統并無實時地圖構建功能，和自主能力，且處理速度慢，因此需要一種實時地圖構建功能力，處理速度快的實時路徑規劃系統。

發明內容

本發明為了解決以上問題，提供了一種動態戰場環境實時路徑規劃系統及方法能夠為無人裝備在動態戰場環境下提供高實時性的指揮控制信息，從而提高無人裝備的自主化能力。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種動態戰場環境實時路徑規劃系統，包括：地圖重建模塊、視覺感知模塊、智能決策模塊以及UI交互模塊；

其中，所述UI交互模塊實現對不同模塊間參數的相互調用和信息連接；

所述地圖重建模塊以無人機拍攝的影像作為輸入生成實時數字地表模型；

視覺感知模塊用以提取無人機拍攝的影像中存在的地理實體，將實時數字地表模型生成柵格地圖，并在柵格地圖上設置障礙物標志；

智能決策模塊結合DSAS算法實現從環境的始發地出發，尋找一條能夠繞過障礙物的最優路徑以到達終點，實現實時路徑規劃。

可選的，所述地圖重建模塊包括：視覺SLAM以無人機在線拍攝的航拍影像為輸入，實時為每一幀影像生成3D點云，3D點云結合影像的紋理信息實時生成局部DSM，并將局部DSM融合到全局DSM生成實時數字地表模型。

可選的，所述視覺SLAM系統包括特征提取、跟蹤、建圖以及回環；

所述特征提取用于提取航拍影像中的特征點并計算描述子；

所述跟蹤通過計算當前幀與前一幀的特征點描述子之間的距離以完成特征匹配，再通過特征匹配恢復出當前幀相對與上一幀的位姿變化；

所述建圖在當前幀與前幾幀中尋找更多的特征匹配，并通過三角測量恢復出更多的3D點，將當前幀與有共同觀測的關聯幀以及共同觀測的地圖點做局部的BA優化來獲取更為精確的相機位姿和3D地圖點坐標；

所述回環用來檢測相機是否回到之前去過的地方，并根據檢測到的回環添加新的約束來修正相應的相機位姿與3D地圖點坐標。

可選的，以無人機拍攝的影像作為輸入生成實時數字地表模型，使用目標檢測算法提取影像中存在的地理實體，利用預先訓練的AlexNet卷積神經網絡提取地理實體的深度層級特征，并對每個地理實體的特征向量進行降維處理生成柵格地圖，根據地物類型將柵格地圖中對應的位置設置障礙物標志，結合DSAS算法實現從環境的始發地出發，尋找一條能夠繞過障礙物的最優路徑以到達終點，實現實時路徑規劃。