[发明专利]一种多端协同森林树冠下地貌建图系统及方法

权利要求书

1.一种多端协同森林树冠下地貌建图系统，其特征在于包括卫星导航系统和无人车，所述无人车上设有三维激光雷达、惯性导航系统、卫星导航模块和处理模块；

其中，所述三维激光雷达用于获取所述无人车周围空间环境的三维点云数据；

所述惯性导航系统用于获取所述无人车的惯性导航定位数据；

所述卫星导航模块用于获取所述获取无人车的卫星导航定位数据；

所述处理模块用于处理所述三维激光雷达、惯性导航系统和卫星导航模块的数据并生成三维地貌图。

2.根据权利要求1所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图系统，其特征在于所述卫星导航系统包括全球卫星导航系统和伪卫星导航系统，所述伪卫星导航系统包括无人机组和无人车，无人机通过全球卫星导航系统获取无人机的定位数据，无人车根据无人机组中各无人机的定位数据得到无人车的卫星导航定位数据。

3.根据权利要求2所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图系统，其特征在于所述无人机组和无人车通过短距离无线通信进行信息交互。

4.根据权利要求1所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图系统，其特征在于还包括数据时间同步模块，所述数据时间同步模块用于保持所述三维激光雷达、惯性导航系统和卫星导航模块的数据的时间一致性。

5.一种多端协同森林树冠下地貌建图方法，适用于权利要求1～4中任一项所述系统，其特征在于包括下列步骤：

S1、初始化校正三维激光雷达、惯性导航系统和卫星导航模块的时间，保持三维激光雷达、惯性导航系统和卫星导航模块的数据的时间一致性；

S2、三维激光雷达获取无人车周围空间环境的三维点云数据，惯性导航系统获取无人车的惯性导航定位数据，卫星导航模块获取无人车的卫星导航定位数据；

S3、融合步骤S2中的无人车的惯性导航定位数据和无人车的卫星导航定位数据获取无人车的实时定位信息；

S4、根据三维点云数据和实时定位信息有序堆积生成三维地貌图。

6.根据权利要求5所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图方法，其特征在于所述步骤S2中的卫星导航模块获取无人车的卫星导航定位数据具体包括：

卫星导航模块判断接收到的全球卫星导航系统信号的强弱，若接收到的全球卫星导航系统信号比预设值强，则卫星导航模块通过全球卫星导航系统获取无人车的卫星导航定位数据；反之，则卫星导航模块通过伪卫星导航系统获取无人车的卫星导航定位数据。

7.根据权利要求6所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图方法，其特征在于所述卫星导航模块通过伪卫星导航系统获取无人车的卫星导航定位数据具体包括：

卫星导航模块通过短距离通信网络发送指令至无人机，无人机接收到指令后，通过短距离通信网络将无人机的定位数据发送至卫星导航模块；

卫星导航模块接收无人机组中各无人机的定位数据，所述无人机的定位数据从全球卫星导航系统获取，所述无人机的定位数据带有时间戳；

卫星导航模块根据无人机组中各无人机同一时间的定位数据计算得到无人车的卫星导航定位数据。

8.根据权利要求5所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图方法，其特征在于所述步骤S3具体包括：

通过联合卡尔曼滤波算法对无人车的惯性导航定位数据和无人车的卫星导航定位数据进行融合，得到无人车的实时定位信息。

9.根据权利要求5所述的一种多端协同森林树冠下地貌建图方法，其特征在于进行步骤S4之前，利用粒子滤波器对三维点云数据进行预处理。