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公开(公告)号：CN118603083B
公开(公告)日：2025-02-28
申请号：CN202410868969.4
申请日：2024-07-01
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及方位测量技术领域，尤其涉及一种基于共视约束的多传感器紧耦合同步定位与建图方法，包括如下步骤：基于特征点的视觉惯性导航位姿估计和基于几何约束的激光雷达惯性导航位姿估计实现分布式前端里程计，用于对视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器进行前端定位；基于关键帧的数据同步方法同步视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器输出数据；基于流形的跨模态约束标准化方法紧耦合视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器的输出数据约束；基于关键帧共视约束的传感器联合优化方法实现后端建图。本发明提供的方法提高了系统的实时性，且提高了定位与建图精度。
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公开(公告)号：CN116382307B
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202310654646.0
申请日：2023-06-05
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了基于未知连通区域质心的多机器人自主探索方法及系统，涉及多机器人协同自主探索技术领域，所述方法包括：使用维诺图划分即将探索的未知区域，为机器人分配负责探索的维诺图分区；在机器人团队周围和每一个机器人周围分别选择全局探索窗口和局部探索窗口；提取所有探索窗口的未知连通区域；计算未知连通区域的质心；利用设计的无参效用函数的值确定机器人的探索区域。本发明在多机器人协同自主探索过程中，利用基于维诺图的多机器人协同策略以及基于未知连通区域质心引导的探索策略，通过设计的无参效用函数评估质心，提高了多机器人自主探索效率。
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公开(公告)号：CN118548900B
公开(公告)日：2024-10-25
申请号：CN202411025736.4
申请日：2024-07-30
Applicant: 南开大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明提供了一种多无人机协同自主探索方法、装置和存储介质，涉及无人机导航领域，包括：根据传感器数据构建三维占据栅格地图；根据三维占据栅格地图，由多架无人机共同增量式构建动态拓扑图，期间，单架无人机向其它无人机发送动态拓扑图增量构建的部分；单架无人机根据自身状态信息以及其它无人机状态信息在动态拓扑图上进行局部的维诺划分以及全局的维诺划分；基于维诺划分的结果进行局部探索和全局探索。本发明在多无人机协同自主探索任务中，通过整合已探索空间和可探索空间信息动态构建可用于高效信息同步的动态拓扑图，并在动态拓扑图上进行维诺划分高效且合理地分配探索任务，降低通信量，提高探索效率。
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公开(公告)号：CN118603083A
公开(公告)日：2024-09-06
申请号：CN202410868969.4
申请日：2024-07-01
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及方位测量技术领域，尤其涉及一种基于共视约束的多传感器紧耦合同步定位与建图方法，包括如下步骤：基于特征点的视觉惯性导航位姿估计和基于几何约束的激光雷达惯性导航位姿估计实现分布式前端里程计，用于对视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器进行前端定位；基于关键帧的数据同步方法同步视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器输出数据；基于流形的跨模态约束标准化方法紧耦合视觉传感器、激光雷达传感器及惯性导航传感器的输出数据约束；基于关键帧共视约束的传感器联合优化方法实现后端建图。本发明提供的方法提高了系统的实时性，且提高了定位与建图精度。
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公开(公告)号：CN118111447A
公开(公告)日：2024-05-31
申请号：CN202410523550.5
申请日：2024-04-28
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种面向狭窄环境的无人机运动规划方法、装置和存储介质，涉及无人机导航领域，包括：设定起点和终点；在三维占据地图上进行路径搜索，得到一条无碰撞情况的初始路径；生成远离障碍物的骨架路径：首先确定路点沿远离障碍物方向推动的方向向量，然后沿着方向向量并以三维占据地图的分辨率为步长推动路点，当存在一个最近障碍物在推动方向上时，推动过程结束；生成最优路径：结合弹性能带与骨架引导目标函数，迭代凸优化得到最优路径；分配最优时间：沿最优路径进行含速度与加速度约束的最优时间分配和梯形速度分配，得到运动轨迹。有利于无人机在杂乱且狭窄受限的洞穴等环境中安全且高效地完成巡检和勘探等任务。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109976164A
公开(公告)日：2019-07-05
申请号：CN201910340919.8
申请日：2019-04-25
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种多旋翼无人机能量优化视觉覆盖轨迹规划方法，其特征在于：建立旋翼无人机能量消耗模型，将旋翼无人机飞行过程中的能量消耗描述为实时功率对时间的积分，建立起实时功率与旋翼无人机运动状态、起飞重量、风阻、空阻之间的对应关系；以最小化旋翼无人机能耗为性能指标，以初始状态，终端状态等作为约束，构建最优控制问题并求解任意两路径点之间的能量最优轨迹；把覆盖指定兴趣区域所需遍历的所有路径点记入加权图，通过启发式算法搜索得到覆盖整个兴趣区域能耗最少的覆盖轨迹。本发明可以实现客观、直接、精确的旋翼无人机视觉覆盖轨迹规划，充分考虑旋翼无人机的各种性能约束，并且提高了旋翼无人机的视觉覆盖效率。
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公开(公告)号：CN109885084A
公开(公告)日：2019-06-14
申请号：CN201910173816.7
申请日：2019-03-08
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种基于单目视觉和模糊控制的多旋翼无人机自主降落方法，在无人机目标降落区域布设印制二维码标识的起落架，无人机借助GPS归航至目标区域附近并基于单目视觉信息搜索、检测标识，获取标识相对空间位姿与二维码标识序列ID值。基于模糊控制方法与视觉图像反馈信息对无人机进行自主降落规划与控制。为保证在狭窄起降空间内的安全性，设计倒锥形安全区域作为无人机降落的空间位置约束。无人机以平滑、高效的方式平稳、安全的降落至目标标识所在的起落架上。本发明克服了单纯依靠GPS定位导致降落精度不足的缺陷，成本低，同时模糊控制克服了PID控制常见的超调、依赖精确数学模型的难题，飞行区域安全可靠，应用方便，具有重要的工程价值。
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公开(公告)号：CN119224743A
公开(公告)日：2024-12-31
申请号：CN202411730525.0
申请日：2024-11-29
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种激光雷达与相机外在参数校准方法，包括如下步骤：判断激光点云致密性是否满足要求；生成激光强度图像、激光深度图像及激光索引图像，并进行图像增强处理；将视觉图像处理为视觉强度图像并生成视觉深度图像；估计深度对应点对以及强度对应点对；修剪对应点对，优化外在参数；删除相机视角下不可见的激光点云，生成校正后激光强度图像、校正后激光深度图像及校正后激光索引图像；对外在参数由粗到细优化求解，得到最终优化的外在参数。本发明提供的方法通过数据积累评估准则、图像增强方案及由粗到细的激光雷达图像校正策略的结合，能够获得高质量激光强度图像及激光深度图像。
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公开(公告)号：CN118689232A
公开(公告)日：2024-09-24
申请号：CN202411161448.1
申请日：2024-08-23
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种分布式无人机集群自主编队飞行方法、装置和存储介质，涉及无人机导航，包括：构建三维地图；通过路径搜索获取初始路径；提取安全飞行走廊；获取其它无人机的轨迹信息，计算本机的最优队形保持轨迹；根据最优队形保持轨迹以及机载传感器数据计算本机的实际飞行轨迹；执行实际飞行轨迹并将实际飞行轨迹发布至无线广播网络，以便其它无人机获取。本发明提出的分布式无人机集群自主编队飞行方法具有编队保持意识，生成了考虑队形尺度缩放的理论最优编队轨迹，并基于此引导无人机实际飞行轨迹的优化，提升了无人机集群的队形保持效果，而且令其在复杂的稠密障碍物环境下也能够快速地规划出一条安全、高效且主动保持队形的飞行轨迹。
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公开(公告)号：CN118111447B
公开(公告)日：2024-06-25
申请号：CN202410523550.5
申请日：2024-04-28
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供了一种面向狭窄环境的无人机运动规划方法、装置和存储介质，涉及无人机导航领域，包括：设定起点和终点；在三维占据地图上进行路径搜索，得到一条无碰撞情况的初始路径；生成远离障碍物的骨架路径：首先确定路点沿远离障碍物方向推动的方向向量，然后沿着方向向量并以三维占据地图的分辨率为步长推动路点，当存在一个最近障碍物在推动方向上时，推动过程结束；生成最优路径：结合弹性能带与骨架引导目标函数，迭代凸优化得到最优路径；分配最优时间：沿最优路径进行含速度与加速度约束的最优时间分配和梯形速度分配，得到运动轨迹。有利于无人机在杂乱且狭窄受限的洞穴等环境中安全且高效地完成巡检和勘探等任务。
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