【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多足重载平台智能控制领域，具体涉及一种适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统。
技术介绍
1、当多足重载平台工作在野外复杂地形环境中时，视觉检测系统与平台控制系统之间的实时交互对平台的稳定性和任务的完成效率至关重要。然而，现有多足重载平台在以下几个方面存在不足，导致其在野外应用中表现不佳。
2、一方面，多足重载平台在野外环境中作业，常受到复杂光照和恶劣天气环境的影响，对于视觉检测系统来说，会因光照不均或恶劣天气影响而导致视觉检测效果差，难以指导平台在野外环境中正常行走。因此，多足重载平台的全天候行走能力是现阶段需要解决的技术难题。
3、另一方面，现有的路径规划算法基于随机采样实现，导致路径生成的结果可能受到随机性的影响，路径质量不稳定。同时，路径规划算法着重在如何跨越障碍物，但是，对于多足重载平台而言，在某些场景下，其具备跨越障碍物的可能性，如何优化多足重载平台的路径规划结果，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，用以解决野外复杂地形下多足重载平台全天候行走控制效果较差的问题。
2、本专利技术提供了一种适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，所述系统包括视觉检测模块、路径规划模块和运动控制模块；其中，
3、视觉检测模块，用于采集野外环境图像及环境信息，利用环境信息对野外环境图像进行色彩空间校正，并对校正后的野外环境图像进行
4、路径规划模块，用于在检测到障碍物时，以多足重载平台的实时位置为起始点、以检测到的障碍物的位置为终点，进行能够跨越障碍物的路径规划，得到路径规划优化结果；
5、运动控制模块，用于根据路径规划优化结果生成多足重载平台的控制信号，并利用所述控制信号控制多足重载平台的运行；
6、所述视觉检测模块包括色彩校正单元；
7、所述色彩校正单元，用于根据环境信息得到归一化后的辐射强度，并利用归一化后的辐射强度对野外环境图像进行色彩空间校正，得到校正后的野外环境图像。
8、在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
9、进一步，所述环境信息包括当前大气环境下的大气浑浊度和太阳直射角；根据环境信息得到归一化后的辐射强度，执行：
10、根据当前大气环境下的大气浑浊度，得到当前辐射波长、当前辐射波长下的入射大气的原始辐射能量、当前辐射波长下的传输因子、地表能量反射率、地表能量吸收率以及障碍物物体的光谱反射率；此时：
11、辐射波长下的大气吸收能量表示为：
12、 (1)
13、辐射波长下的地表反射天空光的能量表示为：
14、 (2)
15、其中，表示太阳直射角，为玻尔兹曼常数；
16、辐射波长下的辐射强度表示为：
17、 (3)
18、为相机的响应函数；
19、根据不同辐射波长下的辐射强度的最大值和最小值，对辐射波长下的辐射强度进行min-max归一化，得到归一化后的辐射强度。
20、进一步，利用归一化后的辐射强度对野外环境图像进行色彩空间校正，得到校正后的野外环境图像，执行：
21、将野外环境图像中的每一元素分别与归一化后的辐射强度进行差值运算，并将差值运算结果为负数的元素置零，从而得到校正后的野外环境图像。
22、进一步，所述视觉检测模块还包括障碍物检测单元；
23、所述障碍物检测单元，用于对校正后的野外环境图像依次进行图像增强和边缘检测，并对野外环境图像的边缘检测结果采用模板匹配方式进行障碍物检测和地形类型识别，以识别野外环境图像中的地形类型；当检测到障碍物时，还识别障碍物类型、以及障碍物的尺寸特征。
24、进一步，在路径规划模块中，执行：
25、通过gps定位系统获取多足重载平台的实时位置，通过激光雷达获取障碍物的位置，构建从到的初始路径；
26、对从到的初始路径依次进行路径优化及障碍物越障检测，得到能够跨越障碍物的路径规化优化结果。
27、进一步，构建从到的初始路径，执行：
28、初始化一棵以为根节点的随机树；
29、进行多轮随机采样，每轮生成一个新的节点，直至新节点达到或接近障碍物的位置；以为起始点，顺次连接所有新生成的节点，以为终点，形成路径点集合，从而构建得到从起始点到障碍物的位置的初始路径。
30、进一步，在每轮随机采样过程中，通过如下方式生成一个新的节点：从实时野外环境地图空间中选择一个随机点，并在随机树中查找与随机点距离最近的节点，随后将向着的方向进行扩展，生成新的节点；将新生成的节点与连通，形成随机树的分支。
31、进一步，对从到的初始路径进行路径优化，执行：
32、连接初始路径中的起始点和终点，构成直线段l；分别计算路径点集合中的每个节点到该直线l的垂直距离，若垂直距离大于或等于阈值，则保留该节点；否则，移除该节点；从而得到更新后的路径点集合，构建得到优化后的路径。
33、进一步，对优化后的路径进行障碍物越障检测，执行：
34、将多足重载平台的最大跨越高度和宽度与障碍物的尺寸特征进行比对，判断多足重载平台能否顺利越障，
35、若能，则基于多足重载平台的最大跨越高度和宽度及障碍物的尺寸特征生成障碍物跨越策略，将优化后的路径连同障碍物跨越策略作为路径规划优化结果；
36、否则，则放弃该路径，重新生成初始路径，直至生成路径规划优化结果。
37、进一步，所述运动控制模块包括控制信号生成单元、步态生成单元及执行控制单元；其中，
38、控制信号生成单元，用于根据路径规划优化结果生成多足重载平台的控制信号；
39、步态生成单元，用于综合所述控制信号、地形类型及多足重载平台负载的情况，得到匹配的步态方案；
40、执行控制单元，用于根据步态方案，调节多足重载平台中的各个腿部的运动控制机构的运行。
41、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
42、本专利技术提供的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，能够利用采集到的环境信息校正野外环境图像，并在此基础上进行障碍物检测，从而能够保证障碍物检测结果消除了恶劣天气的影响，能够实现全天候较为精确的障碍物检测。同时，本专利技术通过优化路径规划的过程，采用阈值检测的方式对初步路径规划结果进行优化，并在此基础上判断多足重载平台在行进过程中能否跨越障碍物，并在不能跨越障碍物时重新进行路径规划，最终据此控制多足重载平台的行进动作。上述系统通过多个模块的功能优化、以及相互之间的配合，很好地解决了野外复杂地形下多足重载平台全天候行走控制效果较差的问题。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述系统包括视觉检测模块、路径规划模块和运动控制模块；其中，
2.根据权利要求1所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述环境信息包括当前大气环境下的大气浑浊度和太阳直射角；根据环境信息得到归一化后的辐射强度，执行：
3.根据权利要求2所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，利用归一化后的辐射强度对野外环境图像进行色彩空间校正，得到校正后的野外环境图像，执行：
4.根据权利要求3所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述视觉检测模块还包括障碍物检测单元；
5.根据权利要求4所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，在路径规划模块中，执行：
6.根据权利要求5所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，构建从到的初始路径，执行：
7.根据权利要求6所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，
8.根据权利要求7所
9.根据权利要求8所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，对优化后的路径进行障碍物越障检测，执行：
10.根据权利要求9所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述运动控制模块包括控制信号生成单元、步态生成单元及执行控制单元；其中，
...【技术特征摘要】
1.一种适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述系统包括视觉检测模块、路径规划模块和运动控制模块；其中，
2.根据权利要求1所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述环境信息包括当前大气环境下的大气浑浊度和太阳直射角；根据环境信息得到归一化后的辐射强度，执行：
3.根据权利要求2所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，利用归一化后的辐射强度对野外环境图像进行色彩空间校正，得到校正后的野外环境图像，执行：
4.根据权利要求3所述的适用于野外复杂地形的多足重载平台的控制系统，其特征在于，所述视觉检测模块还包括障碍物检测单元；
5.根据权利要求4所述的适用于野外复杂地形的多足重载平...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐建兵，吴爱军，管必萍，周江昕，王广利，卫思明，凤俊敏，顾艳，何文君，丁晟琪，苗雨阳，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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