[发明专利]无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置及方法

权利要求书

1.无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，固定设置在所述无人驾驶设备上，其特征在于：所述装置包括设置为可拆卸结构的箱体，箱体外壁上固定设置有激光雷达（19），箱体内部固定设置有控制核心（17）、导航模块（15）、通信模块（16）和电池（14），控制核心（17）与激光雷达（19）、导航模块（15）和通信模块（16）均电连接，电池（14）用于向控制核心（17）、激光雷达（19）、导航模块（15）和通信模块（16）供电，箱体上还开设有线束孔（9）。

2.如权利要求1所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述箱体呈长方体状，箱体包括可拆卸连接的上面板（1）、下面板（24）、前面板（18）、后面板（7）和两个侧面板（4），所述激光雷达（19）固定设置在所述上面板（1）、下面板（24）、前面板（18）或两个侧面板（4）上，所述线束孔（9）开设在所述后面板（7）的下部，所述控制核心（17）、所述导航模块（15）、所述通信模块（16）和所述电池（14）均固定设置在下面板（24）上。

3.如权利要求2所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述后面板（7）上还开设有若干个通风孔（8），通风孔（8）为条形孔，并且所有通风孔（8）均相互平行。

4.如权利要求2所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述箱体还包括四个支撑立柱（12），四个支撑立柱（12）分别垂直固设在所述下面板（24）的四个角处，所述上面板（1）、所述前面板（18）、所述后面板（7）和两个所述侧面板（4）分别通过支撑立柱（12）与下面板（24）固定连接。

5.如权利要求4所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述支撑立柱（12）设置为截面是正方形的四棱柱状结构，支撑立柱（12）的上端和下端各开设有一个安装螺孔（13），支撑立柱（12）的四个侧面上各开设有多个安装螺孔（13）。

6.如权利要求1所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述导航模块（15）包括导航芯片、陀螺仪、加速度计和电子罗盘。

7.如权利要求1所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置，其特征在于：所述控制核心（17）还电连接有环境感应模块，环境感应模块包括温度传感器和气压传感器。

8.如权利要求7所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置的感知方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、所述激光雷达（19）进行旋转扫描，获取无人驾驶设备周围环境物体空间坐标的点云数据；

步骤2、所述控制核心（17）从所述激光雷达（19）获取点云数据，并基于点云数据重构实时三维地貌；

步骤3、所述导航模块（15）获取无人驾驶设备的姿态角度，姿态角度包括俯仰角、翻滚角和偏航角；

步骤4、所述控制核心（17）从所述导航模块（15）获取姿态角度，利用卡尔曼滤波法进行数据融合，得到姿态信息；

步骤5、所述环境感应模块解算无人驾驶设备周围的环境信息，环境信息包括温度和大气压；

步骤6、所述控制核心（17）从所述环境感应模块获取环境信息，并利用环境信息计算无人驾驶设备的高度信息；

步骤7、所述控制核心（17）根据实时三维地貌、姿态信息和高度信息精确描述无人驾驶设备的位置姿态。

9.如权利要求8所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置的感知方法，其特征在于：所述步骤2中，所述控制核心（17）重构实时三维地貌的方法包括：

步骤2.1、对点云数据进行滤波、分割、匹配和拼接，得到修正点数据；

步骤2.2、利用OpenGL技术将修正点数据展宽成面；

步骤2.3、利用颜色插值方法进行彩色渲染，得到彩色的实时三维地貌渲染图。

10.如权利要求9所述的无人驾驶设备用智能化空间定位和环境感知装置的感知方法，其特征在于：还包括如下步骤：

步骤8、所述激光雷达（19）扫描障碍物，获取障碍物形状信息和轨迹信息；

步骤9、所述控制核心（17）在实时三维地貌渲染图中表示出障碍物，并且对障碍物进行彩色渲染，障碍物的颜色与实时三维地貌渲染图的颜色不同；

步骤10、所述控制核心（17）通过目标跟踪算法对障碍物进行跟踪，得到障碍物的实时位置，并且预测障碍物的运动轨迹；

步骤11、所述控制核心（17）根据无人驾驶设备的位置姿态与障碍物的形状信息和实时位置控制无人驾驶设备避开障碍物。