一种多旋翼无人机室内导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108445504A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810228585.0(22)申请日2018.03.20(71)申请人迪比（重庆）智能科技研究院有限公司地址401233重庆市长寿区新市街道新民路6号(72)发明人刘秀兰宋永端刘瑜赖俊峰何鎏(74)专利代理机构重庆信航知识产权代理有限公司50218代理人吴彬(51)Int.Cl.G01S17/93(2006.01)G01C21/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种多旋翼无人机室内导航方法(57)摘要本发明公开了一种多旋翼无人机室内导航方法，包括在多旋翼无人机上设置二维激光雷达和装在有ROS系统的处理器，二维激光雷达与串口通信模块连接，所述串口通信模块通过USB接口与处理器连接；通过二维激光雷达扫描出多旋翼无人机周围环境的轮廓数据，并通过串口通信模块将扫描得到的轮廓数据发送给处理器；所述处理器通过如下步骤建立代价地图，并在建立的代价地图之上进行室内导航。本发明多旋翼无人机室内导航方法能够根据多旋翼无人机周围实际情况选择最优飞行轨迹，自动躲避障碍物，实现多旋翼无人机在室内自主避障飞行。CN108445504ACN108445504A权利要求书1/1页1.一种多旋翼无人机室内导航方法，其特征在于：包括在多旋翼无人机上设置二维激光雷达和装在有ROS系统的处理器，所述二维激光雷达与串口通信模块连接，所述串口通信模块通过USB接口与处理器连接；通过二维激光雷达扫描出多旋翼无人机周围环境的轮廓数据，并通过串口通信模块将扫描得到的轮廓轮廓数据发送给处理器；所述处理器通过如下步骤建立代价地图，并在建立的代价地图之上进行室内导航：S1:通过ROS系统的tf库创建各坐标系间的坐标变换，所述坐标系包括以多旋翼无人机的移动平台中心为原点的base_link参考系、以二维激光雷达的中心为原点的base_laser参考系、以及代价地图的参考坐标系；S2:ROS系统在收到维二维激光雷达传来的多旋翼无人机周围环境的轮廓数据后，以sensor_msgs/LaserScan格式将轮廓数据在系统中发布出去；S3：发布里程数据信息多旋翼无人机的里程计将包含速度信息和位姿信息的里程信息发送给处理器，处理器将里程信息向ROS系统发布；所述速度信息包含两个部分，一部分是多旋翼机无人机的线速度，另一部分是多旋翼机无人机的角速度；所述线速度明确了多旋翼无人机是向前还是向后移动，角速度明确了多旋翼无人机是向左转还是向右转；所述位姿信息包含两个部分，一部分显示多旋翼无人机在欧拉坐标系中的位置，另一部分使用四元数显示多旋翼无人机的方向，即多旋翼无人机的角位移；S4：创建地图ROS系统通过Slam_mapping节点订阅ROS系统发布的多旋翼无人机周围环境的轮廓数据、以及里程计提供的多旋翼无人机的里程信息，并且Slam_mapping以此构建覆盖无人机周围环境的网格地图；Slam_mapping还使用ROS系统中的自适应蒙特卡罗定位算法对多旋翼无人机定位，跟踪多旋翼无人机的位置，当多旋翼无人机移动时，Slam_mapping实时更新地图状态；S5：在建立代价地图的基础上，利用ROS系统导航功能包集全局导航，在代价地图上建立多旋翼无人机到最终目标的路径；在多旋翼无人机飞行过程中，当二维激光雷达监测到路径上障碍物的激光信号投影时，Slam_mapping将障碍物信息引入代价地图中；所述处理器将多旋翼无人机的几何参数告知ROS系统导航功能包集，ROS系统导航功能包集的局部导航在多旋翼无人机运动过程中更新可移动的自由空间数据，建立局部代价地图，并建立临时躲避障碍物的路径。2.如权利要求1所述的多旋翼无人机室内导航方法，其特征在于，所述二维激光雷达为思岚RPLIDAR二维激光雷达。3.如权利要求1所述的多旋翼无人机室内导航方法，其特征在于，所述串口通信模块所使用的芯片为CP2102芯片。2CN108445504A说明书1/4页一种多旋翼无人机室内导航方法技术领域[0001]本发明涉及无人机自主飞行技术领域，特别涉及一种无人机在无卫星信号环境中自主飞行的导航方法。背景技术[0002]无人机(UAV,unmannedairvehice)是一种由无线电遥控设备或由自身程序控制装置操纵的，执行特定任务的非载人飞行器。无人机由于相对于有人驾驶飞机而言具有体积小、重量轻、机动性好、适用性强、以及成本低和不必冒生命危险等特点，在民用和军用领域受到广泛关注。[0003]在军事上，无人机主要用来侦察、监视、通信中继、电子对抗、战果评估、骚扰、诱惑、反潜、目标攻击等；在国民经济方面，无人机用于大地测量、气象观测、城市环境检测