一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法及装置，其中该方法包括：包括：S1服务端对复杂环境构建稠密地图，将稠密地图信息传输到各无人机上；S2无人机根据接收到的稠密地图信息进行重定位，获取自身位置点相对于重定位点的位姿变换关系；S3无人机将自身采集到的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系打包为图片位姿包传送到服务端；S4服务端将接受的图片位姿包存储进入到缓冲队列Q进行异步操作，并采用预设的控制策略来控制无人机的数据传输速率；S5服务端建图线程从缓冲队列Q中取出图片位姿包进行整体的ESDF建图，并对每一个无人机进行路径规划和数据传输控制。本发明专利技术有助于帮助无人机在复杂室内环境中协同控制飞行。境中协同控制飞行。境中协同控制飞行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法及装置


[0001]本专利技术涉及无人机
，特别是一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法及装置。

技术介绍

[0002]无人机具有使用灵活、适应性强和性价比高等优点，在实际需求与技术发展的双重推动下，其应用范围不断拓展。无人机在室内复杂环境中要完成大规模复杂任务，动态避障策略是必不可少的。无人机在室内复杂环境中，定位方案一般采用的是激光或者是视觉方案，这两种方案对机载处理器的算力要求较高，势必分给动态避障策略的算力必然不够。已有的方案中，有Teach
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Repeat
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Replan的开源的框架，但是这套框架所需要的算力较高，低端的机载处理器不能满足算力的要求。
[0003]现有技术方案中室内的动态避障的策略主要是针对单机来说，对于室内多机协同控制的避障策略往往都是考虑局部的避障策略。其次现在的开源框架的运行对于嵌入式的设备所依赖的CPU的算力很高，低端的CPU的性能往往不能满足其要求，但是高性能的处理器的成本很高，整套系统的造价高。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法及装置，用以帮助无人机在复杂室内环境中协同控制飞行。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提出一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，包括如下步骤：
[0007]S1服务端对复杂环境构建稠密地图，将稠密地图信息传输到各无人机上，其中稠密地图的中心原点为重定位点；
[0008]S2无人机根据接收到的稠密地图信息进行重定位，获取自身位置点相对于重定位点的位姿变换关系；
[0009]S3无人机将自身采集到的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系打包为图片位姿包传送到服务端，其中无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制；
[0010]S4服务端将接受的图片位姿包存储进入到缓冲队列Q进行异步操作，并根据当前缓冲队列Q的图片位姿包数量采用预设的控制策略来控制无人机的数据传输速率；
[0011]S5服务端建图线程从缓冲队列Q中取出图片位姿包进行整体的ESDF建图，并将无人机在ESDF图中的位置进行实时的显示，并对每一个无人机进行路径规划和数据传输控制。
[0012]一种实施方式中，步骤S1包括：在ORB
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SLAM2框架进行加工修改增加稠密建图部
分，并对复杂环境进行小范围的建立稠密地图，并将此次建图的中心原点为重定位点O点，将建立的稠密地图的信息传输给每一架无人机上。
[0013]一种实施方式中，无人机上设置有机载板，无人机的机载板上只运行ORB
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SLAM2中的跟踪线程，以及重定位功能。
[0014]一种实施方式中，步骤S2包括：无人机上的机载处理器根据建立好的稠密地图信息进行重定位的工作，找到自身位置点相对于重定位点O点的位姿变换关系，针对n架无人机，每一架无人机相对于重定位点O点的位姿变换关系为T1，T2.......T
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的关系。
[0015]一种实施方式中，步骤S3中，无人机将自身采集到的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系打包为图片位姿包传送到服务端，包括：每个无人机作为一个客户端连接服务端，并且无人机将自身传感器的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系T打包成图片位姿包传给服务端。
[0016]一种实施方式中，步骤S3中，无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制，包括：
[0017]1)根据无人机自身运行的状况进行调整数据传输的速率：设从飞控中获得的无人机的加速度为a，获得的无人机的速度为v，对于单架无人机与服务端之间传输图片位姿包的速率x可以由以下的公式获得：
[0018][0019]其中C为每秒无人机客户端传送图片位姿包到服务端的数量，当无人机飞行速度和加速度变快的时候，根据公式，传送的图片位姿包的数量将会变多。
[0020]一种实施方式中，步骤S3中，无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制，包括：
[0021]2)根据当时的网络运行的状况进行传输数据的速率调整：针对一台无人机与服务端之间的数据传输速率进行动态调整，首先服务端实时检测无人机传输到服务端的速率，并且每次服务端收到一张无人机传输过来的图片都会回复一个应答ACK，每个ACK设置有相应的序号，无人机接收到ACK后将会回复服务端一个ACK，若是服务端没有收到无人机回复的ACK 将会不断的重复发送ACK；设定一个动态的拥塞控制阈值congwin，其中congwin表示每秒无人机最多发送给服务端的图片的数量上限，无人机根据当前的congwin限制的数量向服务端传输图片位姿包；
[0022]初始状况下，无人机以慢启动策略SS或避免拥塞策略CA模式下进行运行，其中处于慢启动策略SS下时，congwin每次以2倍的数量进行递增；处于避免拥塞策略CA下时，congwin 每次都加1的速度进行递增；
[0023]当无人机处于慢启动策略SS下，且以前没有收到的ACK被服务端接收到时，控制无人机从慢启动策略SS转换到避免拥塞策略CA；
[0024]当无人机处于避免拥塞策略CA下，且以前没有收到的ACK被服务端接收到时，控制无人机保持避免拥塞策略CA；
[0025]当无人机处于慢启动策略SS或避免拥塞策略CA下，且无人机收到3个重复的ACK，则无人机将当前的Congwin除以2；
[0026]当无人机处于慢启动策略SS或避免拥塞策略CA下，且无人机没有收到重复的ACK，
则无人机转换到慢启动策略SS。
[0027]一种实施方式中，步骤S4中，并根据当前缓冲队列Q的图片位姿包数量采用预设的控制策略来控制无人机的数据传输速率，包括：
[0028]设置缓冲队列的最大阈值h1＝min{B，H}，其中B表示根据服务端的总带宽能力折算到的最多能够传输图片位姿包的数量，其中B值的大小根据不同带宽而定；H表示设定的缓冲队列中的可以最大缓冲图片位姿包的数量；
[0029]当服务端检测到输过来的图片位姿包的数量m<h1时，服务端给当前无人机中速度最快的无人机提高传输的数据量，若速度最快的无人机传输的数据已经到达了上限，按照速率依次往后推，要求无人机提高传输图片位姿包的速率。
[0030]当服务端检测到输过来的图片位姿包的数量m≥h1时，服务端给当前无人机中速率最慢的发送消息降低传输的数据量，当无人机的发送图片位姿包的速率等于下限的时候，则按照无人机的速率增大的方向依次往上发送。
[0031]一种实施方式中，步骤S5包括：服务端建图线程从缓冲队列Q中取出图片位姿包进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，包括：S1服务端对复杂环境构建稠密地图，将稠密地图信息传输到各无人机上，其中稠密地图的中心原点为重定位点；S2无人机根据接收到的稠密地图信息进行重定位，获取自身位置点相对于重定位点的位姿变换关系；S3无人机将自身采集到的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系打包为图片位姿包传送到服务端，其中无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制；S4服务端将接受的图片位姿包存储进入到缓冲队列Q进行异步操作，并根据当前缓冲队列Q的图片位姿包数量采用预设的控制策略来控制无人机的数据传输速率；S5服务端建图线程从缓冲队列Q中取出图片位姿包进行整体的ESDF建图，并将无人机在ESDF图中的位置进行实时的显示，并对每一个无人机进行路径规划和数据传输控制。2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，步骤S1包括：在ORB
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SLAM2框架进行加工修改增加稠密建图部分，并对复杂环境进行小范围的建立稠密地图，并将此次建图的中心原点为重定位点O点，将建立的稠密地图的信息传输给每一架无人机上。3.根据权利要求2所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，无人机上设置有机载板，无人机的机载板上只运行ORB
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SLAM2中的跟踪线程，以及重定位功能。4.根据权利要求2所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，步骤S2包括：无人机上的机载处理器根据建立好的稠密地图信息进行重定位的工作，找到自身位置点相对于重定位点O点的位姿变换关系，针对n架无人机，每一架无人机相对于重定位点O点的位姿变换关系为T1，T2.......T
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的关系。5.根据权利要求4所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，步骤S3中，无人机将自身采集到的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系打包为图片位姿包传送到服务端，包括：每个无人机作为一个客户端连接服务端，并且无人机将自身传感器的深度图数据和深度图匹配的位姿变换关系T打包成图片位姿包传给服务端。6.根据权利要求5所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，其特征在于，步骤S3中，无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制，包括：1)根据无人机自身运行的状况进行调整数据传输的速率：设从飞控中获得的无人机的加速度为a，获得的无人机的速度为v，对于单架无人机与服务端之间传输图片位姿包的速率x可以由以下的公式获得：其中C为每秒无人机客户端传送图片位姿包到服务端的数量，当无人机飞行速度和加速度变快的时候，根据公式，传送的图片位姿包的数量将会变多。7.根据权利要求5所述的一种基于事件触发的室内复杂环境无人机协同飞行的方法，
其特征在于，步骤S3中，无人机将图片位姿包传输到服务端的过程中，采用自适应调整的方式对无人机与服务端之间的数据传输进行限制，包括：2)根据当时的网络运行的状况进行传输数据的速率调整：针对一台无人机与服务端之间的数据传输速率进行动态调整，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁仁全，雷群楼，陶杰，翁剑鸿，肖泽辉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：