[发明专利]自主载体的对象感知和规避系统

说明书

本发明提供了一种用于确定自主载体(AV)在不使用成像系统的情况下避开对象(例如障碍物)行驶到目标的行驶路径的系统。对象感知和规避(OSA)系统检测与AV相邻的对象范围中的对象，并且当AV行驶时动态地生成到对象的行驶路径以避开所述对象。OSA系统不断地使用传感器来收集对象范围内任何对象的传感器数据。然后对象检测系统检测所述对象并基于不同传感器所表示的对象的三角测量范围确定它们的位置。再然后路径规划器系统规划AV的下一个行驶方向，在寻求最小化行驶距离的同时也规避检测到的对象。接着OSA系统指示AV沿行驶方向行驶。

关于联邦政府资助研究的声明

根据美国能源部和劳伦斯利弗莫尔国家安全有限责任公司之间用于劳伦斯利弗莫尔国家实验室的运作的合同号DE AC52-07NA27344，美国政府拥有本发明的权利。

背景技术

无人驾驶飞行器(UAVs)，也称为无人驾驶飞行器系统(UAS)或无人驾驶飞机，用于各种各样的应用，例如军事，科学，商业，人道主义和娱乐应用。可以以多种方式控制UAV，范围从导航系统的自动控制到操作员的远程控制。提供自动控制的导航(或引导)系统可以内置在UAV上或从UAV接收数据并将指令发送到UAV的地面站上。导航系统可以简单地沿着由全球定位系统(GPS)坐标定义的指定路线(例如，直线)将UAV导航到目的地。更复杂的导航系统可以与内置成像系统接口连接，该系统收集UAV附近的环境图像。导航系统可以处理图像以识别UAV路径中的障碍物(例如，建筑物，山脉和树木)并且将UAV引导到得以避开障碍物的路线上。当UAV处于操作员的远程控制下时，UAV可具有内置摄像系统，其将环境图像流式传输给操作员。如果无人机没有内置摄像系统，则操作员需要UAV的视线。操作员可以使用多种驾驶舱类型的控制来引导UAV。

处理图像以识别障碍物的导航系统可能非常昂贵并且可能给UAV增加显著的重量。这些导航系统包括摄像系统，图像处理系统，障碍物检测系统，路线规划系统等。费用的很大一部分由处理图像所需要的计算和存储资源所决定。每个图像可能需要几十兆字节才能存储。为了实时处理图像，导航系统可能需要高端处理系统，并且可能需要定制设计的处理器。除了高端军事应用之外，这种导航系统的费用和重量使得它们对于UAV的使用是不现实的。因此，商业和娱乐用途的UAV的远程控制会基于其所具有的视线。

附图说明

图1示出一些实施例中的对象感知和规避(OSA)系统的部件的框图。

图2A示出了从三个传感器导出的范围。

图2B示出了对象的定位。

图3A示出了具有一个发射器的传感器阵列的多种几何形状。

图3B示出了传感器收发器阵列的多种几何形状。

图4示出一些实施例中由OSA系统使用的多种数据结构的框图。

图5示出一些实施例中的OSA系统的部件的框图。

图6示出一些实施例中的OSA系统的路径控制器系统的整体处理的流程图。

图7示出一些实施例中OSA系统的检测对象部件的处理流程图。

图8示出一些实施例中OSA系统的计算位置部件的处理流程图。

图9示出一些实施例中的填充对象数据结构部件的处理流程图。

图10示出一些实施例中的填充运输线分数数据结构部件的处理流程图。

图11示出一些实施例中的确定行驶方向部件的处理流程图。

具体实施例