一种智能车-无人机的协同感知系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种智能车

【技术实现步骤摘要】
一种智能车
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无人机的协同感知系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能装备
，更具体地，涉及一种智能车
‑
无人机的协同感知系统及方法。

技术介绍

[0002]智能车在复杂环境(包括结构化道路环境和非结构化野外环境等)、未知或非结构化环境进行自主运行时，首先需要实现对周围环境场景的感知，确定可行驶的区域，然后才能进行合理的路径规划和运动控制。因此准确感知和识别可行驶的区域是智能车安全导航的关键，在侦查、搜索、监控等领域具有广阔的应用前景。
[0003]现有感知行驶区域的技术方案主要包括两类，一类是依靠单车感知，即依靠自身携带的传感设备，采集周围环境的信息，然后在车载计算设备上对信息进行处理和计算，设计相应的算法和软件，实现周围环境的感知，如识别环境中的物体、障碍物、道路，跟踪动态障碍物，划分出可以行驶的空间等。第二类是协同感知，即不仅依靠自身携带的传感设备，还可借助于周围环境中布置的感知设备，例如路边设置的感知模块，这两种传感设备从不同的视角对环境信息进行采集，然后在计算模块中进行融合、处理，得到对环境的感知和理解结果。其中计算模块可以在车载端，也可以在云端计算模块中进行。
[0004]例如，对于协同感知的方案，专利申请CN201510889283.4公开了基于无人机的车辆环境感知系统及方法，包括无人飞行器和地面站，无人飞行器和安装在车辆上的地面站通过系留绳连接，通过无人机对路面进行拍摄，将视频图像传给地面站；车上的地面站计算飞行参数发给无人机控制无人机与车辆一同前行。专利申请CN201910181147.8公开了一种基于无人机的车辆驾驶辅助系统，车顶部有停机舱，舱内有无线充电板，无人机可从车上起飞，依靠自身携带的高清摄像头为驾驶员提供扩展的视野范围。但没有提供系统变复杂后如何保证车辆和无人机协同的可靠性方法，且不具备自主协同能力。专利申请CN202110535374.3公开了一种跟车系留无人机避障系统，无人机与车辆之间有系留绳，并设计了脱钩装置，避免系留线缆被障碍物缠住时，使无人机脱钩保证安全着陆。该专利申请同样没有涉及协同感知的可靠性保证方法，并不具备自主协同能力
[0005]现有技术方案主要存在以下缺陷：
[0006]1)、单车感知所获取的环境信息受限，只能得到智能车第一视角所探测到的信息，无法实现对周围环境的全面准确探测；
[0007]2)、协同感知虽然扩大了环境信息探测的范围，但是需要提前在环境的适当位置安装传感设备，不灵活，不适用于首次进入的未知环境(这类环境无法提前在行驶空间的适当位置布置传感器)。
[0008]3)、现有采用无人机起飞实现感知的方式，通过系留绳与车上的地面站连接，不适合复杂的环境(如存在桥梁、电线横挡、高大树木)等的复杂环境；需要地面站计算模块来控制无人机的飞行，增加了设备成本(如地面站)；无人机无法实现自主跟踪和灵活的航迹自主规划，无法灵活调整感知探测范围。
[0009]4)、现有的采用无人机和车辆协同感知的方式，由于增加了无人机，系统变得更加复杂，缺乏可靠协同感知的机制和方法，难以保证系统的可靠协同感知。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种智能车
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无人机的协同感知系统及方法。
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供一种智能车
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无人机的协同感知系统。该系统包括：智能车、一个或多个无人机。智能车包括第一感知模块、第一计算模块、无人机舱模块和主动引导模块，无人机包括第二感知模块和第二计算模块，其中：第一感知模块用于探测智能车周围的环境信息；无人机舱模块具有放置一个或多个无人机的空间；主动引导模块用于传递引导信息，以指示无人机获取与智能车之间的相对定位；第一计算模块用于根据无人机传回的探测信息以及智能车的探测信息对周围环境的复杂度进行评估，并根据评估结果决定是否传递所述引导信息；第二感知模块用于探测无人机视野内的环境信息以及识别智能车或智能车传递的引导信息；第二计算模块用于控制无人机的运动，处理第二感知模块的探测信息，获取智能车周围环境的语义信息。
[0012]根据本专利技术的第二方面，提供一种智能车
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无人机的协同感知方法。该方法包括以下步骤：
[0013]探测智能车周围的环境信息；
[0014]接收无人机传回的探测信息；
[0015]根据智能车周围的环境信息和无人机传回的探测信息，确定智能车是否传递引导信息，并以指示无人机响应于该引导信息获取与智能车之间的相对定位；
[0016]基于无人机获取的智能车的周围环境的语义信息，控制智能车的控制行驶轨迹。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于，提供复杂环境中可靠协同感知的新技术方案，通过无人机与智能车(或称无人车)可靠协同的方式，实现对环境的多视角环境感知，能够克服现有协同感知系统中缺乏安全交叉验证环节，导致系统可靠性难以保证的问题。
[0018]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0019]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。
[0020]图1是根据本专利技术一个实施例的智能车
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无人机的协同感知系统的示意图；
[0021]图2是根据本专利技术一个实施例的智能车
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无人机的协同感知方法的流程图。
具体实施方式
[0022]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0023]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术
及其应用或使用的任何限制。
[0024]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0025]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0027]参见图1所示，所提供的协同感知系统包括智能车和无人机。在一个实施例中，智能车包括第一感知模块，第一计算模块，第一通信模块，无人机舱模块，主动引导模块。
[0028]第一感知模块设有智能车环境探测传感设备和智能车对空探测传感设备。智能车环境探测传感设备用于探测智能车周围的环境信息，可设置一种或多种类型，包括但不限于激光雷达、摄像头、卫星定位系统、惯性测量单元等。智能车对空探测传感设备用于探测并识别上空的无人机，可以包括一种或几种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能车
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无人机的协同感知系统，包括：智能车、一个或多个无人机，其特征在于，智能车包括第一感知模块、第一计算模块、无人机舱模块和主动引导模块，无人机包括第二感知模块和第二计算模块，其中：第一感知模块用于探测智能车周围的环境信息；无人机舱模块具有放置一个或多个无人机的空间；主动引导模块用于传递引导信息，以指示无人机获取与智能车之间的相对定位；第一计算模块用于根据无人机传回的探测信息以及智能车的探测信息对周围环境的复杂度进行评估，并根据评估结果决定是否传递所述引导信息；第二感知模块用于探测无人机视野内的环境信息以及识别智能车或智能车传递的引导信息；第二计算模块用于控制无人机的运动，处理第二感知模块的探测信息，获取智能车周围环境的语义信息。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，响应于智能车传递的引导信息，无人机获取与智能车之间的相对定位，并配合智能车执行双向交叉安全验证。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双向交叉安全验证包括：智能车根据第一相对位置主动验证无人机是否落在预先设定的安全协同空间内，如判断为否，则智能车向无人机发送超范围指令，以供无人机调整运动轨迹，其中第一相对位置是智能车获取的相对无人机的位置；无人机根据第一相对位置和第二相对位置主动验证自身位置的安全性，如判断为否，则进行轨迹修正，使无人机趋向所述安全协同空间，其中第二相对位置是无人机感测的与智能车的相对位置。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无人机根据第一相对位置和第二相对位置主动验证自身位置的安全性包括：无人机从智能车接收第一相对位置；无人机判断第一相对位置与第二相对位置的分离参数f，如果大于设定的阈值f
min
，或者第一相对位置、第二相对位置异常，则判定无人机的自身位置处于非安全状态。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐坤，李慧云，潘仲鸣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：