申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2020-04-22

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN111459166B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G01C21/00;G01C21/16;G01S17/86;G01S17/89;G06T17/05;G05D1/242;G05D1/243;G05D1/246;G05D109/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2020.08.21#实质审查的生效;2020.07.28#公开

摘要：本发明提出了一种灾后救援环境下含受困人员位置信息的情景地图构建方法，主要应用于灾后探测机器人上，完成灾后事故现场地图构建及在地图上标定需要营救人员的位置等任务。具体流程包括：以搭载激光雷达，里程计，陀螺仪及深度摄像头的履带式机器人为主体。通过先验地图设定环境探索路径，实现机器人自主地在环境中进行激光建图与搜索任务。建图过程中，对采集到的图像进行人员检测，根据检测结果得到对应检测目标的像素中心。并结合对应的深度信息和当前机器人的位置，通过三维定位模型推算目标人员在世界坐标系中的位置，并标定在地图上。该方法可为救援人员提供受困人员灾后救援环境的位置信息，可高效地开展求援任务，有效避免二次伤亡。

主权项：1.一种灾后救援环境下含受困人员位置信息的情景地图构建方法，其特征在于，包括如下几个步骤：S1：利用先验地图经验，指定路线，开启探测机器人进行自主探索；S2：对采集到的图像进行人员检测，得到图像中人员框选区域；S3：结合当前机器人位姿以及深度图像信息，对存在人员信息的图像进行三维估计，得检测目标的三维坐标；S4：根据检测人员位置在地图标记，最终生成带有人员信息的情景地图；所述S1的具体步骤如下；S1.1针对建筑物的平面图进行路径设定以机器人启动时的位置为坐标原点，建立世界平面坐标系，根据需环境探索的区域，以及平面设计图上的尺寸，以坐标的形式，设定一系列导航路径点；S1.2基于Cartographer的激光建图进程通过机器人搭载的激光雷达传感器和IMU传感器，完成地图构建任务；探测机器人的位姿用p＝px,py,pθ来表示，其中px,py表示机器人在世界坐标系下的位置，pθ为机器人在平面上的旋转偏向角度；通过Cartographer的方法实现将各雷达数据帧以点云匹配的方式，形成子图，再将以后的激光数据扫描帧插入到子图里去；对区域中的栅格进行概率更新，进而更新各个栅格的状态，逐步形成栅格地图；S1.3基于A*算法的多点导航进程通过S1.1设定的系列导航点，并配合S1.2建图进程，实现在二维平面中，从起始点A点到终点B点寻找一条成本最低的路径，设栅格地图上每一个点x对应的权值为Fx，则从A点经过点x并最终达到点B的总路径代价如公式1所示； 其中ξ∈{ξ1,ξ2,...,ξn}，ξi代表其中一条可以从点A到达点B的可行路径；Dx表示经过点x的所有节点代价之和，Qx作为点x到B点的水平和垂直距离的绝对值之和；实现点A到点B的最优路径的计算；设定的导航点坐标依次为Nx,y∈{N1x1,y1,N2x2,y2,...,Nnxn,yn}，判定机器人是否到达某一导航点的条件如公式2所示； 其中，R表示判定机器人是否到达导航点的阈值，设定范围为0.5-1.5m之间，当机器人的位置与对应某一个导航点k位置的距离小于阈值R时，则判定freach为1，表示已经抵达该导航点，将更换第k+1个点为导航点；若判定freach为0，表示未抵达该导航点，继续当前导航任务。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工业大学 一种灾后救援环境下含受困人员位置信息的情景地图构建方法

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