导航系统和导航方法技术方案

本发明专利技术提供了一种导航系统和导航方法，导航系统包括：承载组件，承载组件用于安装在移动载体上；测距单元，测距单元设置在承载组件上，测距单元用于发射激光束并接收激光束以实现单次扫描测距；检测部件，检测部件设置在承载组件上，以检测测距单元的运动姿态；其中，承载组件的至少部分可运动地设置，以根据检测部件的检测结果调整承载组件的姿态，以实时反向使测距单元在同一姿态下进行扫描测距。本发明专利技术的导航系统解决了现有的激光雷达在遇到抖动、不稳定等情况时，无法按照一个姿态继续对目标对象进行检测的问题。对象进行检测的问题。对象进行检测的问题。

【技术实现步骤摘要】
导航系统和导航方法


[0001]本专利技术涉及导航领域，具体而言，涉及一种导航系统和导航方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，目前在靶标导航，SLAM导航，即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping，简称SLAM)导航，三维重构等应用中，都会使用到激光雷达。激光雷达扫描被测物体，实时输出点云数据，通过特定SLAM或重构算法实现移动载体的建图、导航定位或者环境测绘、测量等工作。
[0003]在导航定位系统及环境重构应用中，地图的准确性直接影响着定位精度，从而影响着后续地图的准确性。在移动载体的行驶过程中，不可避免的会遇到颠簸或上下坡等问题，且随着越来越高的运行效率需求，载体的运行速度不断提升，导致导航定位算法的允许耗时也被严重压缩。
[0004]为了提高地图和定位的精度，常需要对激光雷达的点云数据进行修正，常见的激光雷达的点云数据修正包括线速度修正和雷达倾斜修正。其中，速度修正包括所在纬度的线速度和角度修正。
[0005]然而，在现有修正中，激光雷达存在遇到抖动、不稳定等情况(一般可以理解为角速度突变及激光雷达倾斜)时，对激光雷达点云数据影响最大，且修正难度也较大。此外，现有的修正方法中虽然可以对角速度突变和激光雷达倾斜进行修正，但该修正方法存在大量的矩阵运算，无疑增加了耗时。
[0006]相关技术中，现有的激光雷达在遇到抖动、不稳定等情况时，无法按照一个姿态继续对目标对象进行检测。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种导航系统和导航方法，以解决现有技术中的激光雷达在遇到抖动、不稳定等情况时无法按照一个姿态对目标对象进行检测的问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种导航系统，包括：承载组件，承载组件用于安装在移动载体上；测距单元，测距单元设置在承载组件上，测距单元具有用于发射激光束并接收激光束以实现单次扫描测距的光学测距组件；检测部件，检测部件设置在承载组件上，以检测测距单元的运动姿态；其中，承载组件的至少部分可运动地设置，以根据检测部件的检测结果调整承载组件的姿态，以使测距单元在同一姿态下进行扫描测距。
[0009]进一步地，承载组件包括：承载台，测距单元和检测部件均安装在承载台上；支撑架，承载台设置在支撑架上，支撑架的至少部分可转动地设置，以调整承载组件的姿态。
[0010]进一步地，支撑架包括多个依次连接的支撑轴，相邻两个支撑轴之间可转动地连接。
[0011]进一步地，承载组件还包括：驱动电机，相邻两个支撑轴之间的关节处均设置有驱
动电机，以通过驱动电机驱动相应的支撑轴转动，并通过驱动电机实时反向偏转补偿以达到测距单元的角动量平衡。
[0012]进一步地，导航系统还包括：自动控制单元，自动控制单元与检测部件和承载组件均连接，以获取检测部件的检测结果，并根据检测结果控制承载组件的至少部分运动。
[0013]进一步地，测距单元还包括：测距电机，测距电机的定子安装在承载台上；光学测距组件，光学测距组件安装在测距电机的转子上，以通过测距电机驱动光学测距组件绕预定旋转轴线旋转。
[0014]进一步地，检测部件为陀螺仪；和/或测距单元为单线或多线的旋转式扫描激光雷达，或者测距单元为多线的固态激光雷达。
[0015]进一步地，导航系统还包括：数据处理模块，数据处理模块与测距单元和检测部件均连接，以获取测距单元的扫描数据和检测部件的检测数据，以根据检测数据对扫描数据进行修正；和/或底座，承载组件通过底座安装在移动载体上。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种导航方法，适用于上述的导航系统，导航方法包括：获取导航系统的测距单元的扫描数据；获取导航系统的检测部件的检测数据；根据检测数据，计算出移动载体的运动状态；其中，运动状态包括运动速度、欧拉角以及移动载体运行的垂直高度差；根据检测数据，对扫描数据进行修正；根据检测数据、移动载体的运动状态以及经过修正后的扫描数据，建立环境地图和导航定位。
[0017]进一步地，计算出移动载体的运动状态的方法包括：根据检测数据和移动载体的运动时间，计算出移动载体的速度；其中，移动载体的速度包括角速度和线速度；根据检测数据和移动载体的运动时间，计算出移动载体的欧拉角；根据移动载体速度、欧拉角、以及运动时间，计算移动载体运行的垂直高度差。
[0018]进一步地，对扫描数据进行修正的方法包括：根据运动速度，对扫描数据进行修正。
[0019]进一步地，环境地图包括靶标地图、栅格地图以及特征地图。
[0020]进一步地，建立环境地图和导航定位的方法包括：根据移动载体运行的垂直高度差，平移修正后的扫描数据；根据移动载体的前一次位姿信息，计算移动载体当前位姿信息；其中，计算移动载体当前位姿信息包括：使用运动速度、前一次位姿信息或里程计信息以及移动载体的运动时间计算当前位姿信息，或使用前后两帧激光雷达数据计算当前位姿信息；根据移动载体在环境地图中的位姿信息，计算移动载体移动后的扫描数据，以得到扫描数据在环境地图中的信息，以完成环境地图拼接和导航定位。
[0021]应用本专利技术的技术方案，包括：承载组件，承载组件用于安装在移动载体上；测距单元，测距单元具有用于发射激光束并接收激光束的接收部以实现单次扫描测距的光学测距组件；检测部件，检测部件设置在承载组件上，以检测测距单元的运动姿态；其中，承载组件的至少部分可运动地设置，以根据检测部件的检测结果调整承载组件的姿态，以实时反向使测距单元在同一姿态下进行扫描测距，解决了相关技术中，现有的激光雷达在遇到抖动、不稳定等情况时，无法按照一个姿态继续对目标对象进行检测。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1示出了根据本专利技术的导航系统的一个实施例的工作状态示意图；
[0024]图2示出了根据本专利技术的导航系统的另一个实施例的结构示意图；以及
[0025]图3示出了根据本专利技术的导航方法的实施例的流程框图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]1、承载组件；11、承载台；12、支撑架；121、支撑轴；13、驱动电机；2、测距单元；21、光学测距组件；22、测距电机；221、定子；222、转子；3、检测部件；4、自动控制单元；6、底座；10、移动载体。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0029]如图1所示，本实施例的导航系统包括：承载组件1，承载组件1用于安装在移动载体10上；测距单元2，测距单元2具有用于发射激光束并接收激光束以实现单次扫描测距的光学测距组件21，测距单元2设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航系统，其特征在于，包括：承载组件(1)，所述承载组件(1)用于安装在移动载体(10)上；测距单元(2)，所述测距单元(2)设置在所述承载组件(1)上，所述测距单元(2)用于发射激光束并接收所述激光束以实现单次扫描测距；检测部件(3)，所述检测部件(3)设置在所述承载组件(1)上，以检测所述测距单元(2)的运动姿态；其中，所述承载组件(1)的至少部分可运动地设置，以根据所述检测部件(3)的检测结果调整所述承载组件(1)的姿态，以使所述测距单元(2)在同一姿态下进行扫描测距。2.根据权利要求1所述的导航系统，其特征在于，所述承载组件(1)包括：承载台(11)，所述测距单元(2)和所述检测部件(3)均安装在所述承载台(11)上；支撑架(12)，所述承载台(11)设置在所述支撑架(12)上，所述支撑架(12)的至少部分可转动地设置，以调整所述承载组件(1)的姿态。3.根据权利要求2所述的导航系统，其特征在于，所述支撑架(12)包括多个依次连接的支撑轴(121)，相邻两个所述支撑轴(121)之间可转动地连接。4.根据权利要求3所述的导航系统，其特征在于，所述承载组件(1)还包括：驱动电机(13)，相邻两个所述支撑轴(121)之间的关节处均设置有所述驱动电机(13)，以通过所述驱动电机(13)驱动相应的支撑轴(121)转动，并通过所述驱动电机(13)实时反向偏转补偿以达到所述测距单元(2)的角动量平衡。5.根据权利要求1所述的导航系统，其特征在于，所述导航系统还包括：自动控制单元(4)，所述自动控制单元(4)与所述检测部件(3)和所述承载组件(1)均连接，以获取所述检测部件(3)的检测结果，并根据所述检测结果控制所述承载组件(1)的至少部分运动。6.根据权利要求2所述的导航系统，其特征在于，所述测距单元(2)还包括：测距电机(22)，所述测距电机(22)的定子(221)安装在所述承载台(11)上；光学测距组件(21)，所述光学测距组件(21)安装在所述测距电机(22)的转子(222)上，以通过所述测距电机(22)驱动所述光学测距组件(21)绕预定旋转轴线旋转。7.根据权利要求1至6中任一项所述的导航系统，其特征在于，所述检测部件(3)为陀螺仪；和/或所述测距单元(2)为单线或多线的旋转式扫描激光雷达，或者所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈若泰，祖爽，胡攀攀，徐威，
申请(专利权)人：武汉万集信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：