【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機物流配送，尤其涉及無人機的智能物流配送路徑規劃系統。
技術介紹
1、隨著無人機技術的迅速發展，智能無人機在物流配送領域的應用逐漸增加，尤其是在復雜城市環境中，無人機配送具有高效、快捷的優勢，然而，復雜的城市環境帶來了諸多挑戰，如高樓密集、飛行禁區、動態障礙物等因素，給無人機的路徑規劃和飛行安全帶來了巨大的難度，為了保證無人機在不同高度層次下高效完成配送任務，傳統的路徑規劃算法往往局限于靜態環境，缺乏對實時環境變化和動態風險的應對能力，此外，環境中的氣象條件如風速、風向、氣壓變化對無人機飛行的影響也非常明顯，如何在復雜城市環境中綜合考慮三維地理信息、障礙物分布和氣象條件，生成安全、動態調整的多層次飛行路徑，成為智能物流配送中亟需解決的技術難題。
2、現有的路徑規劃系統通常僅基于預設的地理信息和飛行規則，缺少對實時環境變化的感知和動態調整能力，尤其在面對突然出現的障礙物和惡劣氣象條件時，難以靈活避讓，導致飛行路徑安全性和效率降低，無人機在復雜城市環境中飛行，需要對三維地理信息進行準確感知和整合，結合障礙物的動態數據和實時氣象信息，智能地規劃和調整路徑，以應對復雜的飛行場景。因此，提出一種無人機的智能物流配送路徑規劃系統，提升無人機在城市物流配送中的安全性和效率，具有重要的技術必要性。
技術實現思路
1、基于上述目的，本專利技術提供了無人機的智能物流配送路徑規劃系統。
2、無人機的智能物流配送路徑規劃系統，包括三維地理信息采集模塊、動態障礙物檢
3、三維地理信息采集模塊：在無人機上部署激光雷達和攝像頭，用于采集配送區域內的建筑物高度、位置、形狀及分布的三維地理信息；
4、動態障礙物檢測模塊：結合三維地理信息采集模塊提供的三維地理信息及無人機傳感器采集的動態信息，實時檢測配送路徑上的移動障礙物，并生成障礙物的位置信息和運動軌跡數據，傳遞至分層路徑規劃模塊；
5、分層路徑規劃模塊：基于三維地理信息采集模塊提供的三維地理信息及動態障礙物檢測模塊傳輸的障礙物信息，并結合飛行高度、建筑物分布和禁飛區的因素，生成多層次飛行路徑；
6、實時環境感知模塊：通過在無人機上部署的氣象傳感器，采集實時氣象數據，包括風速、風向和氣壓，并將實時氣象條件數據與生成的多層次飛行路徑信息進行對比分析，以識別出當前環境下影響飛行路徑的潛在風險；
7、路徑調整模塊：基于實時環境感知模塊識別出的潛在風險，并結合歷史飛行數據及當前環境變化，利用自主學習算法對無人機的飛行路徑進行實時調整，以優化飛行路徑。
8、可選的，所述三維地理信息采集模塊包括激光雷達單元、攝像頭單元和數據處理單元；其中：
9、激光雷達單元：安裝在無人機底部，用于發射激光束并接收從建筑物表面反射的信號，通過測量信號返回時間計算出建筑物的高度和空間位置；
10、攝像頭單元：安裝在無人機前部，用于捕捉建筑物的外部輪廓和形狀信息，并生成建筑物的二維圖像；
11、數據處理單元：與激光雷達單元和攝像頭單元電性連接，用于整合激光雷達生成的高度和空間位置信息與攝像頭單元采集的圖像數據，并生成配送區域內的三維地理模型。
12、可選的，所述數據處理單元具體包括：
13、整合高度和空間位置信息與二維圖像數據：將激光雷達生成的建筑物高度和空間坐標與攝像頭單元生成的二維圖像坐標進行匹配，將每個二維圖像中的像素點對應到三維空間中的點，為每個像素點賦予其真實的三維坐標；
14、生成三維點云數據：通過匹配后的高度和二維圖像數據，生成每個像素點對應的三維坐標點，并三維坐標點形成建筑物的三維點云數據集，每個點分別代表建筑物外表的一個位置；
15、點云數據優化：根據多個角度拍攝的二維圖像，進行點云數據的拼接和冗余點剔除；
16、構建建筑物三維模型：通過將優化后的點云數據轉換為三角網格模型，生成建筑物的三維幾何形狀，具體通過將相鄰的點云數據點連接成網格，來表示建筑物的體積和外觀；
17、生成配送區域的完整三維地理模型：將每個建筑物的三維模型進行空間融合，生成配送區域內的完整三維地理模型。
18、可選的，所述動態障礙物檢測模塊包括環境感知單元、障礙物識別單元以及運動軌跡預測單元；其中：
19、環境感知單元：用于接收來自三維地理信息采集模塊的配送區域三維地理信息，并結合無人機上部署的攝像頭和紅外傳感器，捕捉配送路徑上動態物體的實時影像和熱信號；
20、障礙物識別單元：通過分析環境感知單元采集的圖像和紅外數據，識別出配送路徑中的移動障礙物，具體使用計算機視覺算法對攝像頭采集的圖像進行處理，提取出障礙物的邊緣、形狀和位置特征，并結合紅外傳感器提供的熱信號驗證障礙物是否存在；
21、運動軌跡預測單元：基于障礙物識別單元提供的障礙物位置信息，結合連續的圖像幀，來計算障礙物的運動軌跡，公式為：
22、；
23、其中，為障礙物的運動速度；表示障礙物在時間時刻的三維空間坐標，其中為時間時刻障礙物的x軸坐標；為時間時刻障礙物的y軸坐標；為時間時刻障礙物的軸坐標；表示障礙物在時間時刻的三維空間坐標，其中為時間時刻障礙物的x軸坐標；為時間時刻障礙物的y軸坐標；為時間時刻障礙物的軸坐標；均為時間點，用于描述障礙物在不同時間的位置信息，。
24、可選的，所述障礙物識別單元具體包括：
25、圖像預處理：將攝像頭采集的原始圖像進行灰度化處理，減少圖像的色彩信息；
26、邊緣檢測：使用canny邊緣檢測算法對預處理后的灰度圖像進行邊緣提取，以提取出障礙物的輪廓；
27、形狀特征提取：通過輪廓檢測算法，從邊緣檢測結果中提取障礙物的形狀輪廓，并將其輪廓表示為一系列點集包括，點集用于構成障礙物的二維邊界形狀；
28、位置特征計算：基于攝像頭的內參矩陣k和已提取的輪廓點集，使用逆投影將二維圖像中的邊緣輪廓投影回三維空間，計算障礙物在二維空間中的位置坐標；
29、熱信號驗證：結合紅外傳感器采集的熱信號數據，通過設定熱信號閾值，判斷障礙物是否存在；若某個像素點的熱信號值滿足：，則表示存在障礙物。
30、可選的，所述分層路徑規劃模塊包括數據接收單元、高度層次規劃單元、障礙物避讓單元、禁飛區處理單元以及路徑生成單元；其中：
31、數據接收單元：用于接收來自三維地理信息采集模塊的建筑物高度、位置、形狀和分布數據，以及動態障礙物檢測模塊傳輸的障礙物的位置信息和運動軌跡數據，所述三維地理信息用于構建配送區域的基本空間框架，障礙物信息用于輔助路徑的動態避障；
32、高度層次規劃單元：基于數據接收單元提供的三維地理信息，將配送區域分為多個飛行高度層次，每個高度層次根據建筑物的高度分布進行劃分，確保無人機能夠在不同高度層次之間靈活切本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，包括三維地理信息采集模塊、動態障礙物檢測模塊、分層路徑規劃模塊、實時環境感知模塊以及路徑調整模塊；其中：
2.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述三維地理信息采集模塊包括激光雷達單元、攝像頭單元和數據處理單元；其中：
3.根據權利要求2所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述數據處理單元具體包括：
4.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述動態障礙物檢測模塊包括環境感知單元、障礙物識別單元以及運動軌跡預測單元；其中：
5.根據權利要求4所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述障礙物識別單元具體包括：
6.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述分層路徑規劃模塊包括數據接收單元、高度層次規劃單元、障礙物避讓單元、禁飛區處理單元以及路徑生成單元；其中：
7.根據權利要求6所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述路徑生成單元
8.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述實時環境感知模塊包括氣象數據采集單元、數據處理單元以及風險評估單元；其中：
9.根據權利要求8所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述路徑調整模塊包括風險輸入單元、歷史數據分析單元、自主學習單元以及路徑輸出單元；其中：
10.根據權利要求9所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述自主學習單元具體包括：
...【技術特征摘要】
1.無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，包括三維地理信息采集模塊、動態障礙物檢測模塊、分層路徑規劃模塊、實時環境感知模塊以及路徑調整模塊；其中：
2.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述三維地理信息采集模塊包括激光雷達單元、攝像頭單元和數據處理單元；其中：
3.根據權利要求2所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述數據處理單元具體包括：
4.根據權利要求1所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述動態障礙物檢測模塊包括環境感知單元、障礙物識別單元以及運動軌跡預測單元；其中：
5.根據權利要求4所述的無人機的智能物流配送路徑規劃系統，其特征在于，所述障礙物識別單元具體包括：
6.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳懇，白朝順，王彤，成奇，敖清海，
申請(專利權)人：浙江容祺科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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