[發明專利]一種實時地形測繪方法和系統

在審

• 申請號: 202111095595.X
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113804183A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 趙德力;傅志剛;彭登;陶永康
• 申請（專利權）人: 廣東匯天航空航天科技有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 仲蕾

本發明提供一種實時地形測繪方法，包括：實時獲取點云關鍵幀以及與所述點云關鍵幀對應的位置與姿態信息；使用所述點云關鍵幀和所述對應的位置與姿態信息以增量的方式更新TSDF地圖的地圖層；以預設厚度擴展所述更新后的TSDF地圖的地圖層生成包含安全邊界的高程地圖。本發明還提供一種實時地形測繪系統。本發明提供的方法和系統能實時引導避障、地形數據量小。

技術領域

本發明涉及自動駕駛領域，具體涉及一種實時地形測繪方法和系統。

背景技術

測繪是指對自然地理因素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、采集、表述以及對獲取數據、信息、成果進行處理和提供的活動。實時測繪是指借助實時圖像傳輸系統，實時接收測繪信息，動態構建地理信息圖的過程。

飛行汽車是未來交通工具的發展方向之一，智能飛行汽車的自動駕駛功能扮演著重要角色。自動駕駛功能工作時，需要事先獲得當前位置一定距離范圍內的地形信息，以便提早規避風險，同時地形數據也是飛行軌跡規劃的前置信息。然而空中飛行往往對地形地圖的要求是同樣大小的地形面積，在保證安全條件下，用較小的數據量表示，以便飛行器高速獲取地形信息。

在一些技術中，飛機機載設備中包含了激光雷達、IMU、GPS、電子羅盤等傳感器和處理器模塊，但是處理器模塊的功能僅是將采集的數據通過無線傳輸到地面站系統，進行數據的后處理和顯示。這些技術多是首先進行實時數據采集、實時傳輸或保存，然后進行離線后處理，因此，不能達到實時測繪，引導飛行器避障的目的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種能實時引導飛行器避障的實時測繪方法。

本發明首先提供一種實時地形測繪方法，包括：實時獲取點云關鍵幀以及與所述點云關鍵幀對應的位置與姿態信息；使用所述點云關鍵幀和所述對應的位置與姿態信息以增量的方式更新TSDF地圖的地圖層；以預設厚度擴展所述更新后的TSDF地圖的地圖層生成包含安全邊界的高程地圖。

進一步，所述使用所述點云關鍵幀和所述對應的位置與姿態信息以增量的方式更新TSDF地圖的地圖層，包括：將所述點云關鍵幀表示同一視野區域內不同時刻掃描的多層點云關鍵幀以及對應的位置與姿態信息以增量的方式融合為單一表面層，生成更新的TSDF地圖地圖層。

進一步，所述以預設厚度擴展所述更新后的TSDF地圖的地圖層生成包含安全邊界的高程地圖，包括：沿表面法線方向外擴預設距離為所述更新后的TSDF地圖的地圖層增加預定厚度的安全區域，產生包含安全邊界的高程地圖。

進一步，所述獲取經運動補償后的點云關鍵幀以及與所述點云關鍵幀對應的位置與姿態信息具體包括：通過傳感器獲取當前工作場景在視野范圍內的點云信息以及對應的高頻空間位姿信息、低頻全局空間位置信息；對所述高頻空間位姿信息進行信息預積分；通過信息預積分結果做插值計算出每個點相對于點云幀內首點的位姿矩陣；根據所述位姿矩陣和所述低頻全局空間位置信息矯正點云幀得到糾正后的點云幀；當載體位置或角度的變化量大于預先設定的閾值時，將對應該時刻的糾正后的點云幀選為點云關鍵幀。

進一步，將所述點云關鍵幀表示同一視野區域內不同時刻掃描的多層點云關鍵幀以及對應的位置與姿態信息以增量的方式融合為單一表面層，生成更新的TSDF地圖地圖層包括：將獲取的點云坐標系下表示的原始的點云數據轉換到為TSDF地形全局坐標系下點云數據；TSDF地形全局坐標系下，計算點云關鍵幀數據中的每個點對應的節點中心坐標和截斷距離；使用所述計算出來的每個點對應的節點中心坐標和截斷距離更新所述TSDF地圖地圖層數據。進一步，所述沿表面法線方向外擴預設距離為所述更新后的TSDF地圖的地圖層增加預定厚度的安全區域，產生包含安全邊界的高程地圖包括：在豎直方向上，將地圖層沿地形高度向上擴大使地圖層沿表面法線方向外擴預設距離；在水平方向上，將地圖層沿水平方向向外擴展使地圖層沿表面法線方向外擴預設距離。。