本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位，特別是指一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、利用無(wú)人平臺(tái)執(zhí)行任務(wù)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)人車配送已經(jīng)在校園、酒店等場(chǎng)所開始使用，且無(wú)人機(jī)配送也已開始在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市進(jìn)行試點(diǎn)。目前，中小型無(wú)人平臺(tái)感知、通信、定位、導(dǎo)航及控制設(shè)備為分體式組合設(shè)計(jì)，存在冗余設(shè)計(jì)且與無(wú)人平臺(tái)有限載荷及續(xù)航形成矛盾，且定位及通信手段單一，依賴已布設(shè)的基站設(shè)施，在復(fù)雜環(huán)境下無(wú)法獲取連續(xù)可靠的位置信息，且無(wú)先驗(yàn)知識(shí)條件下無(wú)法進(jìn)行自主導(dǎo)航規(guī)劃。針對(duì)上述問(wèn)題，發(fā)明一種可以用于感知、通信、定位、導(dǎo)航規(guī)劃綜合計(jì)算處理的一體化設(shè)備，其具有標(biāo)準(zhǔn)通用化接口，可適配多類型無(wú)人平臺(tái)的控制系統(tǒng)，為其提供復(fù)雜場(chǎng)景下的可靠通信、可信賴位置服務(wù)及自主導(dǎo)航規(guī)劃服務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，本發(fā)明在硬件層面采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集成化設(shè)計(jì)，具有標(biāo)準(zhǔn)通用接口，可適配多種無(wú)人平臺(tái)，解決無(wú)人平臺(tái)分體式組合設(shè)備與有限載荷間的矛盾；本發(fā)明在軟件層面采用基于任務(wù)的頂層邏輯及各功能軟件sdk包的分布式并行架構(gòu)設(shè)計(jì)，具有可擴(kuò)展性、二次開發(fā)性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，組成包括：arm核心計(jì)算單元、衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元、(慣性測(cè)量單元)imu、測(cè)距單元、自組網(wǎng)通信單元和4g/5g通信單元；

4、其中，arm核心計(jì)算單元用于傳感器管理、數(shù)據(jù)接收分析處理、通信組網(wǎng)、定位解算和任務(wù)規(guī)劃管理；其接收來(lái)自慣性測(cè)量單元的導(dǎo)航信息并向慣性測(cè)量單元發(fā)送初始化校準(zhǔn)信息；

5、所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元與arm核心計(jì)算單元連接，用于接收全系統(tǒng)多頻點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，通過(guò)ppp-rtk技術(shù)實(shí)現(xiàn)室外厘米級(jí)定位精度；

6、所述測(cè)距單元與arm核心計(jì)算單元連接，用于無(wú)人集群間近距離測(cè)距，通過(guò)雙向單程輪詢測(cè)距方法消除各節(jié)點(diǎn)間鐘差和頻差對(duì)測(cè)距精度的影響實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)測(cè)距，建立節(jié)點(diǎn)間測(cè)距矩陣，通過(guò)多維標(biāo)度法解算節(jié)點(diǎn)間相對(duì)位置；

7、所述自組網(wǎng)通信單元與arm核心計(jì)算單元連接，用于無(wú)人集群間數(shù)據(jù)交換，其包括：近距離雙層自組網(wǎng)單元以及中遠(yuǎn)距離的mesh自組網(wǎng)單元；其中，近距離雙層自組網(wǎng)單元點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分為骨干網(wǎng)和子網(wǎng)，骨干網(wǎng)為ad_hoc自組網(wǎng)模式，子網(wǎng)為ap-manage模式，掛載多個(gè)manage節(jié)點(diǎn)，子網(wǎng)間通過(guò)骨干網(wǎng)進(jìn)行跨網(wǎng)段傳輸；

8、所述4g/5g通信單元與arm核心計(jì)算單元連接，可連接公網(wǎng)，用于無(wú)人集群間數(shù)據(jù)交換；

9、所述飛控接口與arm核心計(jì)算單元連接，用于連接無(wú)人機(jī)飛控單元，向飛控單元發(fā)送位姿信息及控制信息；

10、所述雙目攝像頭接口和夜視相機(jī)接口均與arm核心計(jì)算單元連接，通過(guò)包括雙目攝像頭及夜視相機(jī)在內(nèi)的視覺(jué)傳感器獲取圖像信息進(jìn)行環(huán)境特征提取、圖像匹配、目標(biāo)識(shí)別、三維建圖及視覺(jué)定位；

11、所述通用化供電口，支持12v、5v外部直流供電；

12、所述通用化usb、串口和網(wǎng)口支持接入具有相同接口的傳感器；

13、所述通用化視頻接口支持外接顯示屏幕，用于顯示設(shè)備系統(tǒng)界面。

14、進(jìn)一步的，無(wú)人集群感通導(dǎo)控一體化設(shè)備arm核心計(jì)算單元軟件采用基于任務(wù)的頂層邏輯及各功能軟件sdk包的分布式并行運(yùn)算架構(gòu)，軟件包括：頂層任務(wù)規(guī)劃sdk包、傳感器管理sdk包、數(shù)據(jù)處理sdk包、環(huán)境感知sdk包、定位態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)評(píng)估sdk包、自主定位sdk包、協(xié)同定位sdk包、衛(wèi)導(dǎo)定位sdk包、自適應(yīng)定位sdk包、通信sdk包和自主導(dǎo)航規(guī)劃控制sdk包；

15、上電啟動(dòng)后，通過(guò)傳感器管理sdk軟件初始化衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元、慣性測(cè)量單元、測(cè)距單元、自組網(wǎng)通信單元、4g/5g通信單元及視覺(jué)傳感器，同時(shí)采集視覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理sdk軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、預(yù)處理及分發(fā)；

16、通信sdk包根據(jù)4g/5g通信單元判斷應(yīng)用場(chǎng)景是否具有通信基站，在具有通信基站的應(yīng)用場(chǎng)景采用4g/5g通信；若無(wú)通信基站則采用自組網(wǎng)通信單元進(jìn)行通信，主要用于集群間圖像、位置等數(shù)據(jù)交互傳輸；

17、自主定位sdk軟件、協(xié)同定位sdk軟件和衛(wèi)導(dǎo)定位sdk軟件接收傳感器數(shù)據(jù)后進(jìn)行位置解算，并將位置信息及傳感器狀態(tài)信息發(fā)送到自適應(yīng)定位sdk軟件；

18、將獲取的圖像測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到環(huán)境感知sdk軟件提取點(diǎn)線面特征，同時(shí)進(jìn)行干擾源和障礙物環(huán)境特征識(shí)別，結(jié)合各節(jié)點(diǎn)空間位置信息及環(huán)境特征信息通過(guò)定位態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)評(píng)估sdk軟件對(duì)潛在應(yīng)空間的定位態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，形成定位態(tài)勢(shì)圖，發(fā)送到自適應(yīng)定位sdk軟件；

19、自適應(yīng)sdk軟件根據(jù)或缺的定位態(tài)勢(shì)圖、傳感器狀態(tài)信息及空間位置信息進(jìn)行定位方式切換，為自主導(dǎo)航規(guī)劃控制sdk軟件提供可信位置服務(wù)；

20、頂層任務(wù)邏輯sdk軟件接收到任務(wù)指令后進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，并將任務(wù)規(guī)劃信息發(fā)送到自主導(dǎo)航規(guī)劃控制sdk軟件；

21、自主導(dǎo)航規(guī)劃控制sdk軟件根據(jù)接收到的控制指令、任務(wù)規(guī)劃信息及環(huán)境信息后進(jìn)行航跡規(guī)劃，并將控制信息發(fā)送到飛控單元，同時(shí)將規(guī)劃及控制信息發(fā)送到頂層任務(wù)邏輯sdk軟件；

22、頂層任務(wù)邏輯sdk軟件將節(jié)點(diǎn)空間狀態(tài)信息、航跡規(guī)劃及控制信息通過(guò)4g/5g通信單元或者自組網(wǎng)通信單元發(fā)送到地面監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所取得的有益效果為：

24、(1)本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)化通用化集成化設(shè)計(jì)，可適用于各種無(wú)人平臺(tái)；

25、(2)本發(fā)明軟件采用頂層邏輯加各功能sdk包架構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際使用需求修改頂層邏輯，并修改或增加功能sdk包，具有快速二次開發(fā)能力；

26、(3)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)環(huán)境自主感知能力及環(huán)境自適應(yīng)的通信導(dǎo)航定位及自主導(dǎo)航規(guī)劃能力，不僅可適用于布設(shè)通信定位基站的場(chǎng)景，而且可適用于無(wú)提前布設(shè)基站的場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，其特征在于，包括：arm核心計(jì)算單元、衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元、慣性測(cè)量單元、測(cè)距單元、自組網(wǎng)通信單元和4g/5g通信單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，其特征在于，還包括飛控接口、雙目攝像頭接口、夜視相機(jī)接口、通用化供電口、通用化usb、串口、網(wǎng)口和通用化視頻接口；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，其特征在于，arm核心計(jì)算單元的軟件架構(gòu)采用基于任務(wù)的頂層邏輯及各功能軟件sdk包的分布式并行架構(gòu)，包括：頂層任務(wù)規(guī)劃sdk包、傳感器管理sdk包、數(shù)據(jù)處理sdk包、環(huán)境感知sdk包、定位態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)評(píng)估sdk包、自主定位sdk包、協(xié)同定位sdk包、衛(wèi)導(dǎo)定位sdk包、自適應(yīng)定位sdk包、通信sdk包和自主導(dǎo)航規(guī)劃控制sdk包；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于無(wú)人集群的感通導(dǎo)控一體化設(shè)備，屬于導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，其ARM核心計(jì)算單元包括：頂層任務(wù)規(guī)劃SDK包、傳感器管理及數(shù)據(jù)處理SDK包、環(huán)境感知SDK包、自主定位SDK包、協(xié)同定位SDK包、衛(wèi)導(dǎo)定位SDK包、自適應(yīng)定位SDK包、通信SDK包、自主導(dǎo)航規(guī)劃控制SDK包，可適用于各種無(wú)人平臺(tái)；軟件采用頂層邏輯加各功能SDK包架構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際使用需求修改頂層邏輯，并修改或增加功能SDK包，具有快速二次開發(fā)能力；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)環(huán)境自主感知能力及環(huán)境自適應(yīng)的通信導(dǎo)航定位及自主導(dǎo)航規(guī)劃能力，不僅可適用于布設(shè)通信定位基站的場(chǎng)景，而且可適用于無(wú)提前布設(shè)基站的場(chǎng)景。

技術(shù)研發(fā)人員：郝菁,蔚保國(guó),易卿武,李雋,何成龍,鄧志鑫,董赫,熊華捷,高大偉,劉天豪,韓雙林,吳婉晴,王卿,劉文,底欣欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12