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盲环境智能导航关键技术研究及应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TN96
  • 关键词:
  • 成果简介:
    在交通、救援、国防等领域,由于灾难、恶劣气象(如黑暗、浓雾、烟尘)、随机凹/凸障碍等影响,使得各类移动载体(车辆、无人机、机器人等)经常面临无先验和显观信息(看不到、看不清、看不准)的环境(该成果统称为:盲环境),而该环境下移动载体的导航与定位是制约其发展的瓶颈。 该成果针对盲环境下移动载体导航与定位所面临的方向迷失、定位失效、认知困难等难题,突破导航数据智能估计、实时快速对准、不确定环境认知和地图实时构建等关键技术,实现盲环境下移动载体的智能导航。创新点如下: 1、探究了移动载体多传感器误差模型与补偿方法,提出了环境与运动约束下的移动载体多传感器融合导航参数智能估计方法,解决了盲环境下缺乏先验信息导致的看不到完整环境问题。 2、揭示了移动载体不规则晃动导致方位失准及其诱发的导航系统误差传播特性,提出了缺失位置、姿态匹配量的移动载体速度匹配智能对准方法,解决了盲环境下移动载体方位失准带来的看不准问题。 3、构建了三维场景深度重建的数学模型,提出了捷联视觉环境认知方法,减少了环境不确定因素的影响,解决了移动载体在盲环境下缺乏显观信息导致的障碍看不清问题。 4、提出了改进型Bresenham算法的SLAM方法,解决了海量信息数据处理并获取简化的增量式地图的问题,保证了移动载体地图构建的实时性。 主要技术指标:1)零偏稳定性4.7°/h,角度随机游走0.7°/h1/2,非线性度0.03%;2)复杂条件下,预警距离不小于50m,探测距离不小于5m,抗烧蚀温度1500℃/5s;3)对准时间为传统滤波对准方法的50%;4)可行驶区域认知时间较传统方法缩短近10倍;5)增量地图实时构建单次处理时间小于100ms。 该成果历时近10年,获国家自然科学基金、北京市科技计划课题、北京市朝阳区协同创新项目及企业等资助,共获授权发明专利11项,实用新型专利1项,外观设计专利1项,计算机软件著作权16项,发表SCI/EI/中文核心收录论文18篇,他引15次。 该成果主要性能指标达到国内领先,部分指标达到国际先进水平,已成功应用于惯性测量、机器人、无人机、重载车辆、探测与制导装置、智能驾考等系统与产品,惯性测量产品已出口至欧洲,得到用户高度好评,近三年创经济效益2.7亿余元(其中直接经济效益9744余万元,间接经济效益1.7亿余元),正在智慧工地、居家养老、精密检测装备、隐身目标探测、应急救援、国防装备等多个领域推广应用,具有广阔的应用前景。
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