无人自主避障空间探测系统及方法

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种空间探测装置，具体涉及一种无人自主避障空间探测系统及方法，属于空间环境感知技术领域。背景技术：2.近些年，用无人装置探测三维空间场景获得了关注。由于无人车一般比较低矮，只能探测到低角度的三维空间数据，无法形成对整个三维场景的完成探测；无人飞行器能够完成对高角度空间的三维数据采集，但是无法覆盖地面等低角度场景，而且续航里程有限。两者的协同工作，可以扩大无人飞行器的探测范围，但是两者协同工作也仅限于通信、充电等方式，两者工作协同工作能力没有最大发挥。除此外，采用视觉定位将无人飞行器降落到无人车上，无法排除复杂外界光线信息的干扰，降落精度低。技术实现要素：3.本发明的主要目的在于提供一种无人自主避障空间探测系统及方法，以克服现有技术中的不足。4.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：5.本发明实施例的一个方面提供了一种无人自主避障空间探测系统，其包括：6.相互配合的无人车和无人飞行器，所述无人车、无人飞行器分别用于进行地面低角度三维空间、设定高度以上三维空间的探测，且所述无人车、无人飞行器所探测的三维空间数据能够融合，从而实现完整的三维空间探测；7.自主避障功能模块，其用于使所述无人车、无人飞行器自主运动与避障；8.充电及通信功能模块，至少用于实现所述无人车与无人飞行器之间的通信以使该两者协同工作以及使所述无人车为无人飞行器充电；9.任务协同功能模块，其用于使所述无人车与无人飞行器协同执行设定任务；以及，10.无人飞行器降落功能模块，其用于在无人飞行器处于飞行状态且无人飞行器的电源电压临近返航极限或者任务完成时，主动引导无人飞行器自主降落到无人车上。11.在一些实施方式中，所述自主避障功能模块包括安装与无人车及无人飞行器上的多个避障设备，所述充电及通信功能模块包括分别设置于无人车、无人飞行器上的通信模块以及安装于无人车上的充电模块，所述充电模块包括与所述无人飞行器配合的充电接口和与所述充电接口电连接的电源，所述无人飞行器降落功能模块包括分布在无人车上的降落定位标记和装载于无人飞行器上的视觉特征捕捉模块，所述视觉特征捕捉模块能够识别由所述降落定位标记提供的无人飞行器降落引导信号，所述自主避障功能模块、充电及通信功能模块、无人飞行器降落功能模块还分别与装载在无人车、无人飞行器上的相应计算模块连接。12.在一些实施方式中，所述无人车上设有充电起飞平台，所述充电起飞平台上设有所述充电接口和降落定位标记，所述充电接口包括设置在充电起飞平台上的磁性充电接触片，并且当所述无人飞行器准确降落到所述降落定位标记处时，所述无人飞行器能够与磁性充电接触片通过电磁吸附方式固定对接并充电。13.在一些实施方式中，所述降落定位标记包括设置在充电起飞平台上的红外灯阵列。14.在一些实施方式中，所述计算模块包括分别装载于无人车、无人飞行器上的第一计算模块、第二计算模块，所述第一计算模块与第二计算模块能够通过所述通信模块实现信息交互，所述无人车、无人飞行器上还分别装载有第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备，所述第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备分别与第一计算模块、第二计算模块连接。15.在一些实施方式中，所述避障设备包括距离避障传感器，所述距离避障传感器包括超声波避障模块，且不限于此。16.在一些实施方式中，所述无人车车头处还安装有悬崖检测设备。17.在一些实施方式中，所述电源包括无人车携带的大容量锂电池，且不限于此。18.在一些实施方式中，所述第一三维空间探测设备包括摄像头、激光雷达中的任意一种或多种的组合，且不限于此。19.在一些实施方式中，所述第二三维空间探测设备包括深度相机、云台相机、激光雷达中的任意一种或多种的组合，且不限于此。20.在一些实施方式中，所述视觉特征捕捉模块包括摄像头，且不限于此。21.在一些实施方式中，所述无人自主避障空间探测系统还包括地面控制站，所述无人车和无人飞行器还分别与地面控制站连接。22.本发明实施例还提供了一种无人自主避障空间探测方法，其包括：23.提供所述的无人自主避障空间探测系统；24.以第一三维空间探测设备采集无人车周围环境中地面低角度三维空间的信息，并以装载于无人车上的第一计算模块进行处理；25.在无人飞行器未起飞时，以第二三维空间探测设备采集无人车周围环境中设定高度以上三维空间的信息，并以装载于无人飞行器上的第二计算模块进行处理，之后传输至第一计算模块；26.而在无人飞行器飞行时，以第二三维空间探测设备采集无人飞行器周围环境的信息，并以第二计算模块进行处理，之后于无人飞行器降落到无人车上时再传输至第一计算模块；27.以第一计算模块或与第一计算模块连接的计算平台将第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备采集的信息融合，获得完整的三维空间信息；28.并且，在所述无人车和无人飞行器行进时，还利用自主避障功能模块使所述无人车及无人飞行器自主运动与避障。29.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：当发现感兴趣目标后或者所述无人车无法到达的区域时，使所述无人飞行器起飞并对所述感兴趣目标或者所述无人车无法到达的区域进行观测，所述的观测包括三维测绘、目标抵近观测和高清图片抓取中的任意一种或多种的组合，且不限于此。30.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：31.在无人飞行器返航时，依据无人车所处位置、无人飞行器所处位置及无人飞行器对地观测信息指定一个集合地点；32.使无人车根据无人飞行器规划的避障路径运行至所述集合地点；以及33.在无人车到达集合地点后，使无人飞行器飞行至无人车所处位置，并以无人飞行器降落功能模块引导无人飞行器降落到无人车上。34.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：在无人飞行器飞行时，还将无人飞行器相关信息发送给第一计算模块或与第一计算模块连接的计算平台，所述无人飞行器相关信息包括无人飞行器的电量信息、位置信息、任务完成度中的一种或多种的组合，并在无人飞行器处于飞行状态且无人飞行器的电源电压临近返航极限或者任务完成时，以无人飞行器降落功能模块主动引导无人飞行器自主降落到无人车上。35.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：以第一计算模块对第一三维空间探测设备实时采集的场景数据进行综合分析处理，形成对整体空间环境的立体感知，并通过障碍感知动态规划路线，从而使无人车自主规避障碍。36.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：以第二计算模块对第二三维空间探测设备实时采集的场景数据进行综合分析处理，形成对整体空间环境的立体感知，并通过障碍感知动态规划路线，从而使无人飞行器自主规避障碍；37.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：利用第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备检测无人车、无人飞行器前行中的障碍物，并根据预先设定的最小安全距离，根据阈值动态规划路径调整偏航角度，使无人车、无人飞行器与障碍物之间保持安全距离。38.在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法具体包括：39.以装载于无人飞行器上的视觉特征捕捉模块捕捉周围环境中的选定视觉特征，并判断所述选定视觉特征的出现频率与预设频率是否匹配，若匹配，则判定选定视觉特征所在位置为当前降落点，其中所述选定视觉特征、预设频率分别是分布在无人车上的降落定位标记的发光点集特征、发光频率；40.使无人飞行器通过计算确定所述当前降落点的位置，并使无人飞行器向所述当前降落点靠近，当两者足够接近时，提取所述降落定位标记的发光点集的特征点并处理获得单应性矩阵h，通过矩阵分解h＝a[r，t]获得无人飞行器与所述当前降落点之间的旋转和平移关系，根据矩阵分解结果控制无人飞行器的飞行路径和姿态，使无人飞行器精确降落到无人车上。[0041]与现有技术相比，本发明以上实施例提供的技术方案至少具有如下优点：[0042](1)提供的无人自主避障空间探测系统结合了无人车和无人飞行器的优点，能够充分发挥无人车长时续航和无人飞行器全地形运行等优势，从而极大拓展探测范围，并能够实现对于探测空间的高效、全面的探测感知，能够应用于矿洞、地下轨道等狭小、地势复杂空间的探测；[0043](2)提供的无人自主避障空间探测系统及方法能够使无人车和无人飞行器良好的衔接和耦合，设备自主性高，并且通过无人车与无人飞行器采集数据的融合处理，实现了对三维空间的整体数据采集，采集数据范围更广，地面空中同时采集，效率高；[0044](3)采用了调制红外引导技术，可动态设置多种调制频率，通过调试信号识别技术，可以有效排除了外界光源的干扰，引导飞机精确降落到平台；[0045](4)通过无人车与无人飞行器之间的通信定位集合点，将缩小无人飞行器到指定点降落所需的航程，提高无人飞行器的航程及探测范围。附图说明[0046]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0047]图1是本发明一实施例中一种无人自主避障空间探测系统的结构示意图；[0048]图2是图1所示无人自主避障空间探测系统中无人飞行器起飞、降落时的示意图；[0049]图3是本发明一实施例中一种无人飞行器的结构示意图；[0050]图4是本发明一实施例中一种无人车的结构示意图；[0051]图5是本发明一实施例中一种无人飞行器自主降落时的算法示意图；[0052]图6是本发明一实施例中无人车、无人飞行器自主避障的算法流程图；[0053]附图标记说明：无人飞行器1、激光雷达11、补光灯12、深度相机13、云台相机14、机载计算机15、无人车2、视觉引导标记21、无人机充电接口22、激光雷达23、超声波避障模块24、悬崖检测模块25。具体实施方式[0054]如前所述，鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和时间，得以提出本发明的技术方案，如下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0055]需要说明的是，在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。同时，在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0056]本发明的一些实施例提供的一种无人自主避障空间探测系统包括：[0057]能够在地面移动的无人车和能够自主飞行的无人飞行器(如下简称无人机)；[0058]自主避障功能模块，其用于使所述无人车、无人飞行器自主运动与避障；[0059]充电及通信功能模块，至少用于实现所述无人车与无人飞行器之间的通信以使该两者协同工作以及使所述无人车为无人飞行器充电；以及，[0060]无人飞行器降落功能模块，其用于在无人飞行器处于飞行状态且无人飞行器的电源电压临近返航极限或者任务完成时，主动引导无人飞行器自主降落到无人车上。[0061]其中，所述无人车、无人飞行器分别用于进行地面低角度三维空间、设定高度以上三维空间的探测，且所述无人车、无人飞行器所探测的三维空间数据能够融合，从而实现完整的三维空间探测。[0062]在一些实施方式中，所述无人飞行器与无人车至少能够通过电磁吸附方式固定，所述无人车上还设有与无人飞行器配合的充电接口，所述无人车和无人飞行器至少能够通过无线方式互联通信；其中，所述无人车载有第一计算模块和第一三维空间探测设备，所述无人飞行器载有第二计算模块和第二三维空间探测设备，使所述无人车和无人飞行器均能够通过获取及分析感知数据和图像信息获得环境状态，完成障碍物检测，进而实现无人车和无人飞行器的自主运动与避障。[0063]在一些实施方式中，所述无人飞行器至少能够在无gps环境下自主飞行。[0064]在一些实施方式中，所述无人车具有全向转动平台，即，所述无人车为全向移动无人车。[0065]在一些实施方式中，所述无人车和无人机可以通过电磁吸附方式固定而形成一个整体。[0066]在一些实施方式中，所述无人车与无人飞行器至少能够通过wifi互联通信。[0067]在一些实施方式中，所述无人自主避障空间探测系统还包括地面控制站，所述无人车和无人飞行器还分别与地面控制站连接。[0068]在一些实施方式中，所述无人机能够通过视觉定位及电磁吸附技术实现与无人车的对接充电。[0069]在一些实施方式中，所述第一三维空间探测设备包括摄像头、激光雷达中的任意一种或多种的组合，且不限于此。[0070]在一些实施方式中，所述第二三维空间探测设备包括深度相机、云台相机、激光雷达中的任意一种或多种的组合，且不限于此。[0071]在一些实施方式中，所述第一计算模块包括车载计算机。[0072]在一些实施方式中，所述第二计算模块包括机载计算机。[0073]在一些实施方式中，所述自主避障功能模块包括安装与无人车及无人飞行器上的多个避障设备。[0074]在一些情况下，搭载于所述无人车、无人机上的前述空间探测设备也作为相应自主避障功能模块的组成部分。[0075]在一些实施方式中，所述充电及通信功能模块包括分别设置于无人车、无人飞行器上的通信模块以及安装于无人车上的充电模块，所述充电模块包括与所述无人飞行器配合的充电接口和与所述充电接口电连接的电源。[0076]其中，所述通信模块可以包括有线或无线通信模块，优选为无线通信模块，例如wifi通信模块等。[0077]在一些实施方式中，所述无人飞行器降落功能模块包括分布在无人车上的降落定位标记和装载于无人飞行器上的视觉特征捕捉模块，所述视觉特征捕捉模块能够识别由所述降落定位标记提供的无人飞行器降落引导信号。[0078]所述自主避障功能模块、充电及通信功能模块、无人飞行器降落功能模块还分别与装载在无人车、无人飞行器上的相应计算模块连接。[0079]在一些实施方式中，所述无人车、无人机上还可配备有数据存储模块等，且可以在这些数据存储模块中预设任务协同功能模块，用于使所述无人车与无人飞行器协同执行设定任务。[0080]在一些实施方式中，所述无人飞行器和无人车中的至少一者还搭载有定位系统。特别是，所述无人飞行器搭载有定位系统。[0081]在一些实施方式中，所述无人车可搭载多种类型的探测器(包括视觉、激光、距离等传感设备)，同时还可搭载距离探测设备、光学设备、雷达等多种形态的设备(即前述第一三维空间探测设备)，车载计算终端(即前述第一计算模块)采集此类数据用于环境感知和自主移动避障，同时采集前述探测设备的数据进行综合分析和汇总。[0082]在一些实施方式中，所述无人机携带如激光雷达设备、固态雷达等探测设备，同时带有距离传感器(即前述第二三维空间探测设备)、定位系统、机载计算设备(即前述第二计算模块)，机载计算设备将采集探测设备的数据进行综合分析及汇总，并且通过智能分析距离传感器、定位系统等的数据，实现自主避障和路径规划。[0083]在一些实施方式中，所述无人车上安装有磁吸附充电接口和降落定位标记，并且当所述无人飞行器准确降落到所述降落定位标记处时能够与所述磁吸附充电接口对接充电。[0084]进一步的，所述无人车上设有与无人飞行器配合的充电起飞平台，所述充电起飞平台上设有所述磁吸附充电接口和降落定位标记。[0085]进一步的，所述磁吸附充电接口包括设置在充电起飞平台上的充电接触片，所述充电接触片与无人车携带的电源电连接。[0086]进一步的，所述降落定位标记包括设置在充电起飞平台上的红外灯阵列。[0087]在一些实施方式中，所述无人车的车头安装有悬崖检测设备。[0088]在一些实施方式中，所述无人车还携带有大容量锂电池。[0089]在一些实施方式中，所述无人车的四周配备全向照明设备及距离避障传感器。所述距离避障传感器包括超声波避障模块等，且不限于此。[0090]本发明的一些实施例还相应提供了一种无人自主避障空间探测方法，其包括：[0091]以第一三维空间探测设备采集无人车周围环境中地面低角度三维空间的信息，并以装载于无人车上的第一计算模块进行处理；[0092]在无人飞行器未起飞时，以第二三维空间探测设备采集无人车周围环境中设定高度以上三维空间的信息，并以装载于无人飞行器上的第二计算模块进行处理，之后传输至第一计算模块；[0093]而在无人飞行器飞行时，以第二三维空间探测设备采集无人飞行器周围环境的信息，并以第二计算模块进行处理，之后于无人飞行器降落到无人车上时再传输至第一计算模块；[0094]以第一计算模块或与第一计算模块连接的计算平台将第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备采集的信息融合，获得完整的三维空间信息；[0095]并且，在所述无人车和无人飞行器行进时，还利用自主避障功能模块使所述无人车及无人飞行器自主运动与避障。[0096]进一步的，在无人机飞行时，以第二三维空间探测设备采集无人机周围环境的信息，并以第二计算模块进行处理，以使无人机实现自主避障和路径规划。[0097]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：当发现感兴趣目标后或者所述无人车无法到达的区域时，使所述无人飞行器起飞并对所述感兴趣目标或者所述无人车无法到达的区域进行观测，所述的观测包括三维测绘、目标抵近观测和高清图片抓取中的任意一种或多种的组合。[0098]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：在无人飞行器飞行时，使第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备同时采集无人车、无人车周围环境的信息，并对第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备采集到的数据进行融合处理。[0099]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：[0100]在无人飞行器返航时，依据无人车所处位置、无人飞行器所处位置及无人飞行器对地观测信息指定一个集合地点；[0101]使无人车根据无人飞行器规划的避障路径运行至所述集合地点；以及[0102]在无人车到达集合地点后，使无人飞行器飞行至无人车所处位置，并以无人飞行器降落功能模块引导无人飞行器降落到无人车上。[0103]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：在无人飞行器飞行时，还将无人飞行器相关信息发送给第一计算模块或与第一计算模块连接的计算平台，所述无人飞行器相关信息包括但不限于无人飞行器的电量信息、位置信息、任务完成度中的一种或多种的组合，并在无人飞行器处于飞行状态且无人飞行器的电源电压临近返航极限或者任务完成时，以无人飞行器降落功能模块主动引导无人飞行器自主降落到无人车上。[0104]亦即，无人机与无人车数据交互时无人机不起飞，起飞后只是简单指令(例如电量信息、位置信息、任务完成度等)。无人机采集数据完成后，返回无人车上，此时无人机采集到的数据传输到无人车，由无人车上的计算平台进一步加工处理。此时，无人车搭载的计算平台将无人车采集获得的低角度的三维信息与无人机采集获得的高角度的三维信息融合，形成三维空间的多角度立体化完成数据采集融合。[0105]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：当无人飞行器的电量等于或低于设定阈值时，使无人飞行器降落至无人车上，并与无人车上的充电接口对接充电。[0106]进一步的，所述的无人车及无人机是基于无人探测设备自主避障技术来实现自主避障的。[0107]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：第一计算模块依据第一三维空间探测设备及第二三维空间探测设备实时采集的场景数据，经过综合分析处理后，形成对整体空间环境的立体感知，通过障碍感知动态规划路线，从而使无人车自主规避障碍。[0108]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：第二计算模块依据第二三维空间探测设备实时采集的场景数据，经过综合分析处理后，形成对整体空间环境的立体感知，通过障碍感知动态规划路线，从而使无人飞行器自主规避障碍。[0109]进一步的，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：利用第一三维空间探测设备、第二三维空间探测设备检测无人车、无人机前行中的障碍物，并根据预先设定的最小安全距离，根据阈值动态规划路径调整偏航角度，使无人车、无人机与障碍物之间保持安全距离。[0110]在一些实施方式中，所述的无人自主避障空间探测方法还包括：[0111]以装载于无人机上的视觉特征捕捉模块捕捉周围环境中的选定视觉特征，并判断所述选定视觉特征的出现频率与预设频率是否匹配，若匹配，则判定选定视觉特征所在位置为当前降落点，其中所述选定视觉特征、预设频率分别是分布在无人车上的降落定位标记的发光点集特征、发光频率；[0112]使无人机通过计算确定所述当前降落点的位置，并使无人机向所述当前降落点靠近，当两者足够接近时，提取所述降落定位标记的发光点集的特征点并处理获得单应性矩阵h，通过矩阵分解h＝a[r，t]获得无人机与所述当前降落点之间的旋转和平移关系，根据矩阵分解结果控制无人机的飞行路径和姿态，使无人机精确降落到无人车上。[0113]例如，可以无人机携带的摄像头作为所述的视觉特征捕捉模块，以及，在无人车的充电平台上设置红外灯阵列作为前述的降落定位标记。该红外灯阵列可以采用红外led阵列，其可以具有一定的形状分布，并可以按照设定频率发光。如此，可以采用红外视觉引导的技术，利用摄像头采集图像分析视觉特征进行导航降落，其中地表特征采用红外灯阵列指引方式，无人飞行器经过多帧检测确定频率后，调整机头向红外灯阵列方向飞行，当靠近到地表后，能够清晰获得地表画面获得更加的特征细节，利用特征匹配解算单应性矩阵并将其分解，最后将结果变成航迹指令输入飞控中，实现无人飞行器精准降落到无人车的充电接口上方，实现无人飞行器与无人机的充电对接。[0114]更为具体的，可以使无人机上的摄像头旋转以发现红外强度的亮斑，而后根据亮斑出现的频率确定是否为无人车上已经设定的频率(即前述红外灯阵列的发光频率)，当频率相匹配时，则认为当前为降落点。无人机通过计算确定发光点的位置，控制无人机向其靠近。当足够接近后，提取发光点集的特征点并处理，获得单应性矩阵h，通过矩阵分解，h＝a[r，t]获得当前无人飞行器与降落点之间的旋转和平移关系，无人机根据矩阵分解结果控制飞行路径和姿态，精确降落到无人车平台上。[0115]请参阅图1-图4，在本发明的一个更为具体的实施例中，提供的一种无人自主避障空间探测系统包括一个能在地面移动的全向移动无人车、一架能够在gps定位下自主飞行的无人飞行器。无人飞行器与无人车之间采用无线远距离高强度信号的wifi通讯。[0116]其中，参阅图3所示，无人飞行器可携带探测设备(如深度相机、云台相机、激光雷达等)，同时还带有距离传感器、定位系统、机载计算设备等以及其它辅助设备(如补光灯等)。机载计算设备将采集各探测设备的数据进行综合分析及汇总，并且通过智能分析距离传感器、定位系统等的数据，实现自主避障和路径规划。[0117]进一步的，无人机选型可以采用多轴机架，外形尺寸不小于600毫米，利于进出狭小区域，材料采用全碳纤维复合材料，降低机架重量的同时提供高强度支撑。动力系统采用高效率电机，搭配优异气动翼型的轻型桨叶，提高单轴浆效和升力。利用高倍率电池给无人机供电，根据工作时长选配合适容量的电池容量。所有电磁信号都进行屏蔽处理，不干扰无人机工作。[0118]其中，请参阅图4所示，无人车可搭载多种类型探测器(包括视觉、激光、距离等传感设备)，同时搭载距离探测设备(如超声波避障模块)、光学设备(如摄像头)、雷达等多种形态的设备以及车载计算设备，车载计算设备采集此类数据用于环境感知和自主移动避障，同时采集探测设备数据进行综合分析和汇总。无人车还可携带大容量锂电池等。[0119]进一步的，无人车选用全向转动平台，可通过指令控制。顶部安装有磁吸附充电接口和无人机降落定位标记点，当无人机准确降落到定位点时可对接充电。无人车四周配备全向照明设备及距离避障传感器，车头安装有悬崖检测设备，防止驶入地势起伏较大处。[0120]进一步的，所述无人车的车顶设有可供无人飞行器自主起飞、降落的充电起飞平台(参阅图2)。所述充电起飞平台上设有所述磁吸附充电接口和降落定位标记，以帮助无人飞行器定位降落。当无人飞行器准确降落到所述降落定位标记处时，无人飞行器与无人车通过电磁力作用相互固定，并与充电接口通过接触式有线充电。[0121]其中，无人飞行器在没起飞前，将探测设备获得的数据经机载计算设备的处理后发送到车载计算设备。[0122]其中，因无人飞行器和无人车均搭载相应的计算模块和传感器设备，通过分析感知数据和图像信息获得环境状态，完成障碍物检测，实现车、机自主运动与避障。当发现感兴趣目标后或者无人车无法移动到的特定区域时，无人飞行器可以起飞继续进行三维测绘、目标抵近观测和高清图片抓取等。通过无人车和无人飞行器联合工作，不仅大大拓展了探测区域，突破了单个设备工作的极限。[0123]其中，该无人自主避障空间探测系统主要是基于无人探测设备自主避障技术实现自主避障，具体来说，参阅图6，是车载计算设备和/或机载计算设备根据实时采集的场景数据，经过综合分析处理后，形成对整体空间环境的立体感知，通过障碍感知动态规划路线，规避障碍。以及，利用深度视觉、距离等传感器检测设备前行中的障碍物，根据设定的最小安全距离，根据阈值动态规划路径调整偏航角度，使探测设备与障碍物之间保持一定的安全距离。[0124]进一步的，请参阅图2及图5在无人飞行器执行完工作或者电量不足以维持工作时，将自主返航回到出发点(充电起飞平台)，进行充电等待下一个任务。[0125]本实施例中主要是采用红外视觉引导技术，利用无人飞行器携带的摄像头等采集图像，并分析视觉特征进行导航降落。其中，分布于充电起飞平台上的地表特征采用红外led阵列指引方式，为了消除阳光等其他红外光源的干扰，将红外led的闪烁频率设置为60hz或其它特定频率，无人飞行器经过多帧检测确定频率后，调整机头向红外led阵列方向飞行，当靠近到地表(充电起飞平台)后，能够清晰获得地表画面获得更加的特征细节，利用特征匹配解算单应性矩阵并将其分解，最后将结果变成航迹指令输入无人飞行器的飞行控制系统(简称飞控)中，实现精准降落到充电起飞平台上的充电接口上方，实现充电对接。[0126]应当理解，以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。









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