基于小型无人车的防化探测系统及其组合导航方法技术方案

本发明专利技术提供的是一种基于小型无人车的防化探测系统及其组合导航方法。包括陆用小型无人车系统、组合导航系统和场外监控系统。本发明专利技术采用小型无人车作为防化现场探测平台，实现防化现场探测的自动化，其小型化而具有总体功耗低、便于作整体防化密封处理、便于进入狭小范围探测取证。采用基于MIMU/GPS/GM/LiDAR组合的导航定位定向系统。系统采用联邦卡尔曼滤波的方式实现各导航信息的有效融合，提高系统导航定位定向的全面性与精确性。避免了单一导航方式系统导航定位信息不全面、精度低、系统冗余可靠性差等问题，最终达到适用于防化探测的实用化效果。

An anti chemical detection system based on small unmanned vehicle and its integrated navigation method

The invention provides an anti chemical detection system based on a small unmanned vehicle and an integrated navigation method thereof. It includes land-use small unmanned vehicle system, integrated navigation system and off-site monitoring system. The invention adopts a small unmanned vehicle as the detection platform of the chemical prevention field, realizes the automation of the chemical prevention field detection, and has the advantages of miniaturization, low overall power consumption, easy overall chemical prevention sealing treatment, and easy access to narrow detection and evidence collection. A navigation positioning and orientation system based on MIMU/GPS/GM/LiDAR combination is adopted. The system uses federated Kalman filter to achieve the effective integration of navigation information, and improves the comprehensiveness and accuracy of navigation, positioning and orientation of the system. It avoids the problems of incomplete navigation and positioning information, low accuracy and poor redundancy reliability of the single navigation system, and finally achieves the practical effect suitable for chemical prevention detection.

【技术实现步骤摘要】
基于小型无人车的防化探测系统及其组合导航方法
本专利技术涉及的是一种防化探测系统，本专利技术也涉及的是一种防化探测系统的导航方法。
技术介绍
防化探测技术在火场、爆炸现场、有毒有害气体泄漏现场的环境监测、取证分析、信息搜集及人员搜救等方面具有特殊应用需求。在这些高危环境下，常因可燃物、爆炸物、残余有毒有害气体未完全耗尽，随时会引发二次灾害，若是直接派遣防化人员进入灾害现场进行灾情查看和现场搜救，将会面临极大的人身安全问题。为降低防化作业的危险性，提高防化现场探测的自动化程度，采用无人自主系统对防化现场预先进行全面的探测十分必要。陆用小型无人车因具有结构设计简易、便于运动控制、易搭载其他设备等优势，故而是一种合理的选择。在防化现场，小型无人车必须在无人驾驶条件下的自主有效行进，才能完成对现场的全面探测，因此必须对其实施快速有效控制，而实时感知其姿态、速度、位置等运动信息正是对其实施高质量控制的前提与保障，此时，导航定位系统作为感知运载体姿态、速度、位置等运动信息的设备尤为重要。然而，传统的导航系统如激光、光纤惯导系统成本高、体积大、功耗高、过于笨重、安装要求高、维护费用高，无法满足小型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于小型无人车的防化探测系统，包括陆用小型无人车系统、组合导航系统和场外监控系统，其特征是：所述的陆用小型无人车系统包括驱动电机与动力轮总成、防化材质底盘及半腰型车身、探测照明灯、电路密封夹盒、LiDAR子系统、云台控制相机、GPS接收天线、无线传输天线、多传感器总成以及警报器；所述的组合导航系统包括系统半腰腔室外壳与安装孔及顶盖、系统对外接插件、电源模块、数据采集存储与导航信息解算及通信一体化电路板、MIMU微型惯性测量单元、GPS接收模块、GM地磁定向模块和LiDAR模块；所述的场外监控系统包括数据信息分析与处理、显控一体化PC机、移动无线控制手持终端以及电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于小型无人车的防化探测系统，包括陆用小型无人车系统、组合导航系统和场外监控系统，其特征是：所述的陆用小型无人车系统包括驱动电机与动力轮总成、防化材质底盘及半腰型车身、探测照明灯、电路密封夹盒、LiDAR子系统、云台控制相机、GPS接收天线、无线传输天线、多传感器总成以及警报器；所述的组合导航系统包括系统半腰腔室外壳与安装孔及顶盖、系统对外接插件、电源模块、数据采集存储与导航信息解算及通信一体化电路板、MIMU微型惯性测量单元、GPS接收模块、GM地磁定向模块和LiDAR模块；所述的场外监控系统包括数据信息分析与处理、显控一体化PC机、移动无线控制手持终端以及电源。2.根据权利要求1所述的基于小型无人车的防化探测系统，其特征是所述的陆用小型无人车系统中：驱动电机与动力轮总成由四个驱动电机和四个车轮构成，成对安装在无人车两侧；防化材质底盘呈矩形平板状，安装在车轮轴承上部；防化材质车身由矩形腔室和密封顶盖构成，紧固在底盘上，其内安装有供电模块、运动控制模块、MIMU微型惯性测量单元，供电模块安放在车身腔室后部；运动控制模块主要由控制主板、功率放大器构成，并安放在车身腔室内，位于电源模块前方；MIMU微型惯性测量单元安放在半腰型腔室最底部，并通过转接板和软排线与电路板相连接；探测照明灯安装在车身前方，左右对称布置两个；电路密封夹盒内安装有数据存储与通信一体化电路板；LiDAR子系统直接安装在电路密封夹盒上部且位于最前方；云台控制相机的电机部分安装在车身半腰型腔室内部，摄像头部分通过连杆伸出至密封夹盒上部且位于LiDAR子系统后方与LiDAR子系统一起构成无人车避障子系统；GPS接收天线直接安装在密封夹盒上方且位于云台相机之后；无线传输模块包括数据收发与存储部分和无线传输天线，数据收发与存储模块位于密封夹盒内部，无线传输天线伸展至密封夹盒上部、位于GPS接收天线斜后方；多传感器总成由数据采集预处理电路、气体传感器、温湿度传感器、粉尘传感器构成，紧固在密封夹盒上方侧部；警报器安装在密封夹盒上方侧部且位于多传感器总成后方，与云台控制相机、存储与通信模块一起构成无人车探测子系统。3.根据权利要求1或2所述的基于小型无人车的防化探测系统，其特征是所述的组合导航系统中：系统半腰型外壳采用硬质合金制作，安装孔位于半腰型外壳底部四个角上，通过螺钉将整个组合导航系统固定在无人车矩形腔室内；系统对外接插件为两个圆形连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，高延滨，管练武，徐旭，罗徐龙，张琳，杨丽，刘猛，余立强，杨怀志，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23