【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机，具体涉及一种基于激光雷达slam定位导航的无人机。
技术介绍
1、无人驾驶飞机简称无人机，最早出现于20世纪初，随后由于军事需要而逐渐发展。无人机采用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主操作。无人机因其灵活机动、受地面地形约束小、造价较低且不会出现人员伤亡的特点被广泛应用在灾后搜救、航空拍摄、农作物监测以及军事作战等多个领域，不同的领域对无人机有不同的要求，比如要求无人机实现定位、避障、跟踪和轨迹规划等复杂任务。
2、近年来，四旋翼无人机具有成本低、操作简便等优点，已经成为无人机行业一个重要的研究方向。四旋翼无人机作为一种飞行机器人，其应用越来越要求无人机具备高精度、智能化、自主化的飞行能力，而具备这些能力的基础就是无人机具备准确的状态估计以及环境感知的能力。目前，各类飞行器普遍使用gps/rtk实现定位，然而在某些情况下，例如在室内环境或一些拥挤的地区，gps/rtk精度变差甚至失效，不足以支持无人机的自主飞行。以卫星导航技术作为导航方式的无人机定点悬停具有不容忽视的误差，最终难以实现在一个固定区域内稳定的悬停。但若在无人机上搭载双目视觉系统，便可以让无人机不再需要通过外界信号传输实现自主控制。
3、因为目前无人机的飞行大多依靠gps/rtk信号飞行，而在室内环境下，gps/rtk的信号无法获取，所以研究无人机在gps/rtk信号丢失的情况下，仍能进行避障飞行是主要的难点，也是对无人机飞行安全的一大挑战。因此对于多旋翼无人机飞行系统的
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种基于激光雷达slam定位导航的无人机，其能够达到无人机在不依靠gps/rtk信号的情况下，仍能进行避障飞行的效果。
2、本专利技术实施例提供一种基于激光雷达slam系统定位导航的无人机，包括：无人机本体、安装于无人机本体正前方的多线三维激光雷达单元、imu惯性传感器、高性能数据处理单元和飞行控制系统；所述高性能数据处理单元根据激光雷达探测的点云数据进行计算，生成无人机当前的相对位置，并将无人机当前的相对位置信息传给无人机飞行控制系统，飞行控制系统根据无人机的位置信息实时的生成飞行航路，对无人机的飞行进行定位导航；其中，
3、所述高性能数据处理单元还处理如下功能：
4、对点云数据进行解算，获取当前帧的激光雷达位姿和运动信息和当前帧的周围环境的局部地图信息；根据局部地图信息对激光雷达slam系统中地图进行更新，融合全部的局部地图生成三维全局地图；
5、结合上一帧的激光雷达位姿和运动信息与当前帧的激光雷达位姿和运动信息生成第一运动轨迹；
6、结合上一帧的imu位姿和运动信息与当前帧的imu位姿和运动信息生成第二运动轨迹；比较第一运动轨迹和第二运动轨迹，得到比较误差，将比较误差与系统预设的激光slam标定误差进行比较；
7、根据比较误差与激光slam标定误差的比较结果融合imu与激光雷达的位姿和运动信息，并结合当前更新的全局地图模型，得到当前帧的融合位姿和运动信息。
8、优选的，所述的高性能数据处理单元还对采集到的点云数据进行滤波和预处理；根据预处理后的点云数据更新临时局部地图信息。
9、优选的，所述的高性能数据处理单元将比较误差与激光slam标定误差进行比较还包括如下处理：
10、当比较误差大于激光slam标定误差，则将当前帧的imu位姿和运动信息修改为当前帧的激光雷达位姿和运动信息；
11、当比较误差小于激光slam标定误差，则存储当前帧的imu位姿和运动信息。
12、优选的，在本申请实施例中还包括gps装置和/或rtk装置，当检测到存在gps信号和/或rtk信号时，高性能数据处理单元将当前帧的融合位姿和运动信息结合gps信号和/或rtk信号得到带有地球坐标系的融合位姿和运动信息。
13、优选的，在本申请实施例中还包括航线生成单元，其获取用户指定的位置信息，并根据用户指定的位置信息、地图更新信息、融合位姿和运动信息，生成最佳航路，供飞行控制单元控制无人机的定位及导航。
14、优选的，所述的三维激光雷达单元、imu惯性传感器、高性能数据处理单元集合在一个框架中。
15、本专利技术提供的无人机，融合了imu的惯导数据，使用惯导测量出的方向信息作为slam系统的输入信息避免了无gps信号时无法获取当前运动方向的问题，提高系统自主定位的可靠性。同时本专利技术基于多线三维激光扫描数据并通过slam数据系统实时构建更新三维地图，供无人机导航使用。本专利技术的有益效果如下：
16、1、可在室内或任何不具备卫星gps信号接收的条件下进行飞行，安全可靠，不容易被无线信号干扰飞行，可在完全无通讯连接的情况下自主飞行。
17、2、实现无人机高可靠性的悬停和自主飞行，可自主的进行快速航路规划，自主飞达目的地。
18、3、系统的激光雷达属于自主发光的传感器，可以在完全黑暗的环境下飞行。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于包括：无人机本体、安装于无人机本体正前方的多线三维激光雷达单元、IMU惯性传感器、高性能数据处理单元和飞行控制系统；所述高性能数据处理单元根据激光雷达探测的点云数据进行计算，生成无人机当前的相对位置，并将无人机当前的相对位置信息传给无人机飞行控制系统，飞行控制系统根据无人机的位置信息实时的生成飞行航路，对无人机的飞行进行定位导航；其中，
2.如权利要求1所述的基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于：所述的高性能数据处理单元还对采集到的点云数据进行滤波和预处理；根据预处理后的点云数据更新临时局部地图信息。
3.如权利要求2所述的基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于：所述的高性能数据处理单元将比较误差与激光SLAM标定误差进行比较还包括如下处理：
4.如权利要求3所述的基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于：还包括GPS装置和/或RTK装置，当检测到存在GPS信号和/或RTK信号时，高性能数据处理单元将当前帧的融合位姿和运动信息结合GPS信号和/
5.如权利要求4所述的基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于：还包括航线生成单元，其获取用户指定的位置信息，并根据用户指定的位置信息、地图更新信息、融合位姿和运动信息，生成最佳航路，供飞行控制单元控制无人机的定位及导航。
6.如权利要求5所述的基于激光雷达SLAM系统定位导航的无人机，其特征在于：所述的三维激光雷达单元、IMU惯性传感器、高性能数据处理单元集合在一个框架中。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达slam系统定位导航的无人机，其特征在于包括：无人机本体、安装于无人机本体正前方的多线三维激光雷达单元、imu惯性传感器、高性能数据处理单元和飞行控制系统；所述高性能数据处理单元根据激光雷达探测的点云数据进行计算，生成无人机当前的相对位置，并将无人机当前的相对位置信息传给无人机飞行控制系统，飞行控制系统根据无人机的位置信息实时的生成飞行航路，对无人机的飞行进行定位导航；其中，
2.如权利要求1所述的基于激光雷达slam系统定位导航的无人机，其特征在于：所述的高性能数据处理单元还对采集到的点云数据进行滤波和预处理；根据预处理后的点云数据更新临时局部地图信息。
3.如权利要求2所述的基于激光雷达slam系统定位导航的无人机，其特征在于：所述的高性能数据处理单元将比较误差与激光slam...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京氢源智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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