一种低频高通量大规模传感信息调控方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低频高通量大规模传感信息调控方法及装置，包括：基于无人机飞行探测过程，利用LiDAR技术持续生成地面环境3D点云信息并记录无人机的飞行信息；无人机通过3D点云信息提取高层语义信息，并根据提取的高层语义信息结合障碍物识别判断机制对3D点云信息传回进行第一判断；若障碍物无法触发判断机制时，无人机基于3D点云信息及自身飞行信息计算飞行探测过程中的空间变化率，根据空间变化率对3D点云信息传回进行第二判断；对3D点云信息传回进行第一判断和第二判断时，通过无线通信模块与终端进行通信，实时传输数据。本发明专利技术能够保证无人机在地下环境探索过程中的精确性和完整性，避免了点云信息传回时的信息拥塞，提高了无人机的探测效率。提高了无人机的探测效率。提高了无人机的探测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种低频高通量大规模传感信息调控方法及装置


[0001]本专利技术涉及信息调控的
，尤其涉及一种低频高通量大规模传感信息调控方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，将无人机应用于地下环境探索的方法已经非常普遍，通过使用LiDAR技术的快速激光脉冲绘制表面的点云，同时还可以收集和映射对象的详细信息以及精确的3D模型，例如障碍、地形凸起、地形凹陷等地下环境中常见的表面形态。
[0003]然而，无人机地下环境探索过程中并不能持续使用LiDAR技术，若LiDAR技术在无人机地下环境探索中持续应用，则会在短时间内产生大量的传感信息，且受地下环境无线信号所限，会导致无人机传感信息拥塞，阻碍探索和绘制过程。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了低频高通量大规模传感信息调控方法及装置解决现有的无人机环境探索持续使用LiDAR技术导致传感信息拥塞，阻碍探索和绘制过程的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种低频高通量大规模传感信息调控方法，包括：基于无人机飞行探测过程，利用LiDAR技术持续生成地面环境3D点云信息并记录所述无人机的飞行信息；
[0009]所述无人机通过所述3D点云信息提取高层语义信息，并根据所述提取的高层语义信息结合障碍物识别判断机制对3D点云信息传回进行第一判断；
[0010]若障碍物无法触发判断机制时，所述无人机基于3D点云信息及自身飞行信息计算飞行探测过程中的空间变化率，根据所述空间变化率对3D点云信息传回进行第二判断；
[0011]对所述3D点云信息传回进行第一判断和第二判断时，通过无线通信模块与终端进行通信，实时传输数据。
[0012]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：所述持续记录无人机的飞行信息，包括：
[0013]获取记录周期T，时间采样间隔t，最大飞行速度v，单位速度增量u，最大飞行加速度α以及无人机当前的状态配置。
[0014]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：还包括：
[0015]根据记录周期T和时间采样间隔t得到采样时刻t1,t2,t3
……
T；
[0016]根据最大飞行速度v和单位速度增量u获取采样速度集；
[0017]基于所述采样速度集选择速度值，依次确定所述各个采样时刻的速度，其中所述相邻采样时刻的速度差值不超过最大飞行加速度α；
[0018]通过无人机当前的状态配置和所述各个采样时刻的速度，计算无人机在各个采样时刻的位置。
[0019]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：所述提取的高层语义信息结合障碍物识别判断机制对3D点云信息传回进行第一判断，包括：
[0020]所述点云信息即为将事件触发节点前T秒的点云信息，所述提取高层语义特征并判断识别障碍物即为使用分类回归树进行决策，障碍物特征即为障碍物高度、障碍物距地面高度以及障碍物垂直投影的地面面积；
[0021]当识别的障碍物高度不小于1.2米或小于1.2米时，则进行障碍物距地面高度的识别，完成一次识别判断；
[0022]当障碍物高度不小于1.2米且障碍物距地面高度大于3.5米时，不触发判断机制；当障碍物高度不小于1.2米且障碍物距地面高度不大于3.5米时，则进行障碍物垂直投影的地面面积的计算识别，完成二次识别判断；
[0023]当障碍物高度小于1.2米且障碍物距地面高度大于2米时，不触发判断机制；当障碍物高度小于1.2米且障碍物距地面高度不大于2米时，则进行障碍物垂直投影的地面面积的计算识别，完成三次识别判断；
[0024]当所述识别判断的障碍物垂直投影的地面面积小于4平方米时，不触发判断机制；当所述识别判断的障碍物垂直投影的地面面积不小于4平方米时，触发判断机制，完成四次识别判断；
[0025]若所述障碍物触发判断机制，无人机则将点云信息传回；若所述障碍物不触发判断机制，无人机则根据地形变化以及自身飞行信息计算记录周期内的空间变化率，完成第一判断。
[0026]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：根据所述空间变化率对3D点云信息传回进行第二判断，包括：
[0027]当所述空间变化率大于阈值时，无人机则将点云信息传回；当所述空间变化率不大于阈值时，结束触发判断流程，无人机则继续探测，完成第二判断。
[0028]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：所述空间变化率表示为：
[0029][0030]其中，k为空间变化率，η
i
为在某个采样时刻水平地形变化指数，τ
i
为在某个采样时刻垂直地形变化指数，v
i
为在某个采样时刻无人机的速度，ξ为预设的影响因子，n为采样周期内采样总次数，T为记录周期，函数p(x,x
r
)表示无人机在采样周期终点朝向与预期朝向的重合性，二者越趋近于重合则函数值越大。
[0031]作为本专利技术所述的低频高通量大规模传感信息调控方法的一种优选方案，其中：
还包括：
[0032]所述水平地形变化指数，表示为：
[0033][0034]其中,ρ
A
为水平地形变化系数，q为选取的方向数，d
i
为方向i上的探测深度；
[0035]所述垂直地形变化指数，表示为：
[0036][0037]其中,[SOD1]为正地形坡向变化量，[SOD2]为负地形坡向变化量，ρ
B
为垂直地形变化系数；
[0038]所述地形坡向变率，表示为：
[0039][0040]其中，f
x
和f
y
分别为当前点的坡向在邻域内东西和南北方向上的变化量。
[0041]第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算设备，包括：
[0042]存储器和处理器；
[0043]所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本专利技术任一实施例所述的低频高通量大规模传感信息调控方法。
[0044]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述低频高通量大规模传感信息调控方法。
[0045]与现有技术相比，本专利技术的有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频高通量大规模传感信息调控方法，其特征在于，包括：基于无人机飞行探测过程，利用LiDAR技术持续生成地面环境3D点云信息并记录所述无人机的飞行信息；所述无人机通过所述3D点云信息提取高层语义信息，并根据所述提取的高层语义信息结合障碍物识别判断机制对3D点云信息传回进行第一判断；若障碍物无法触发判断机制时，所述无人机基于3D点云信息及自身飞行信息计算飞行探测过程中的空间变化率，根据所述空间变化率对3D点云信息传回进行第二判断；对所述3D点云信息传回进行第一判断和第二判断时，通过无线通信模块与终端进行通信，实时传输数据。2.如权利要求1所述的低频高通量大规模传感信息调控方法，其特征在于，所述持续记录无人机的飞行信息，包括：获取记录周期T，时间采样间隔t，最大飞行速度v，单位速度增量u，最大飞行加速度α以及无人机当前的状态配置。3.如权利要求1或2所述的低频高通量大规模传感信息调控方法，其特征在于，还包括：根据记录周期T和时间采样间隔t得到采样时刻t1,t2,t3
……
T；根据最大飞行速度v和单位速度增量u获取采样速度集；基于所述采样速度集选择速度值，依次确定所述各个采样时刻的速度，其中所述相邻采样时刻的速度差值不超过最大飞行加速度α；通过无人机当前的状态配置和所述各个采样时刻的速度，计算无人机在各个采样时刻的位置。4.如权利要求3所述的低频高通量大规模传感信息调控方法，其特征在于，所述提取的高层语义信息结合障碍物识别判断机制对3D点云信息传回进行第一判断，包括：所述点云信息即为将事件触发节点前T秒的点云信息，所述提取高层语义特征并判断识别障碍物即为使用分类回归树进行决策，障碍物特征即为障碍物高度、障碍物距地面高度以及障碍物垂直投影的地面面积；当识别的障碍物高度不小于1.2米或小于1.2米时，则进行障碍物距地面高度的识别，完成一次识别判断；当障碍物高度不小于1.2米且障碍物距地面高度大于3.5米时，不触发判断机制；当障碍物高度不小于1.2米且障碍物距地面高度不大于3.5米时，则进行障碍物垂直投影的地面面积的计算识别，完成二次识别判断；当障碍物高度小于1.2米且障碍物距地面高度大于2米时，不触发判断机制；当障碍物高度小于1.2米且障碍物距地面高度不大于2米时，则进行障碍物垂直投影的地面面积的计算识别，完成三次识别判断；当所述识别判断的障碍物垂直投影的地面面积小于4平方米时，不触发判断机制；当所述识别判断的障碍物垂直投影的地面面积不小于4平方米时，触发判断机制，完成四次识别判断；若所述障碍物触发判断机制，无人机则将点云信息传回；若所述障碍物不触发判断机制，无人机则根据地形变化以及自身飞行信息计算记录周期内的空间变化率，完成第一判断。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠攀，李乐阳，何斌，张朋朋，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：