CZ36280U1 - Space mapping system - Google Patents

Space mapping system Download PDF

Info

Publication number
CZ36280U1
CZ36280U1 CZ202240020U CZ202240020U CZ36280U1 CZ 36280 U1 CZ36280 U1 CZ 36280U1 CZ 202240020 U CZ202240020 U CZ 202240020U CZ 202240020 U CZ202240020 U CZ 202240020U CZ 36280 U1 CZ36280 U1 CZ 36280U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
unit
module
unmanned aerial
autopilot
aerial vehicle
Prior art date
Application number
CZ202240020U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Petr Mlýnek
Mlýnek Petr doc. Ing., Ph.D.
Petr Kříž
Petr Ing. Kříž
Kamil Říha
Říha Kamil doc. Ing., Ph.D.
Jiří Přinosil
Přinosil Jiří Ing., Ph.D.
Jiří Mrnuštík
Jiří Ing. Mrnuštík
Original Assignee
Vysoké Učení Technické V Brně
Free Horizons s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoké Učení Technické V Brně, Free Horizons s.r.o. filed Critical Vysoké Učení Technické V Brně
Priority to CZ202240020U priority Critical patent/CZ36280U1/en
Publication of CZ36280U1 publication Critical patent/CZ36280U1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00Equipment not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00Equipment not otherwise provided for
    • B64D47/08Arrangements of cameras
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/02Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with scanning movement of lens or cameras

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.

CZ 36280 UICZ 36280 UI

Systém pro mapování prostoruSpace mapping system

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká systému pro mapování prostoru, zvláště pro řízení bezpilotního leteckého prostředku tak, aby se mohl autonomně pohybovat v uzavřených prostorech bez signálu GPS. Implementovaný autopilot díky navrženému senzorovému systému a softwaru na základě vstupních instrukcí plní stanovené mise, to je systematické mapování prostoru, průlet prostorem optimální trasou, detekce cíle a přesun na zadané souřadnice apod. Uplatnění takového řešení je především v prostorech těžko dostupných, nebezpečných či neprozkoumaných.The technical solution relates to a system for space mapping, in particular for controlling an unmanned aerial vehicle so that it can move autonomously in closed spaces without a GPS signal. Thanks to the designed sensor system and software, based on input instructions, the implemented autopilot fulfills the set missions, that is, systematic mapping of the space, flying through the space along the optimal route, target detection and moving to the specified coordinates, etc. The application of such a solution is mainly in hard-to-reach, dangerous or unexplored areas.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

V rámci autopilotních systémů pro bezpilotní letecké prostředky existují řešení, které se zaměřují většinou na rychlost a manévrovatelnost dronu, tedy bezpilotního leteckého prostředku, v dobrých světelných podmínkách.Within the framework of autopilot systems for unmanned aerial vehicles, there are solutions that focus mostly on the speed and maneuverability of the drone, i.e. the unmanned aerial vehicle, in good lighting conditions.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cílem tohoto technického řešení je dosažení autonomního pohybu dronu v uzavřených prostorech i za špatných světelných podmínek při použití IR kamer a lidarů. Důraz je kladen rovněž na univerzálnost systému z hlediska možnosti připojení externích senzorů, které rozšiřují funkčnost systému (termokamery, sledovací kamery, infrakamery apod.) a použitelnost systému v závislosti na typu mise.The goal of this technical solution is to achieve the autonomous movement of the drone in closed spaces even in low light conditions using IR cameras and lidars. Emphasis is also placed on the universality of the system in terms of the possibility of connecting external sensors, which expand the functionality of the system (thermal cameras, surveillance cameras, infrared cameras, etc.) and the usability of the system depending on the type of mission.

Výše uvedeného cíle je dosaženo systémem pro mapování prostoru, který zahrnuje server, který obsahuje:The above objective is achieved by a space mapping system that includes a server that includes:

- procesor,- processor,

- první jednotku pro bezdrátovou komunikaci, a- the first unit for wireless communication, a

- paměťovou jednotku, které jsou vzájemně komunikačně propojené, a bezpilotní letecký prostředek, který obsahuje:- a memory unit that is communicatively connected to each other and an unmanned aerial vehicle that includes:

- alespoň jednu kameru typu RGBD,- at least one RGBD camera,

- druhou jednotku pro bezdrátovou komunikaci určenou pro komunikaci s první jednotkou pro bezdrátovou komunikaci,- a second unit for wireless communication intended for communication with the first unit for wireless communication,

- autopilotní jednotku pro řízení pohybu bezpilotního leteckého prostředku, která obsahuje první soustavu senzorů, která obsahuje inerciální měřicí jednotku pro měření zrychlení a orientace bezpilotního leteckého prostředku v prostoru,- an autopilot unit for controlling the movement of an unmanned aerial vehicle, which includes a first system of sensors, which includes an inertial measurement unit for measuring the acceleration and orientation of an unmanned aerial vehicle in space,

- zpracovací jednotku, která je komunikačně propojená s první soustavou senzorů a s kamerou typu RGBD, a- the processing unit, which is connected by communication with the first system of sensors and with the RGBD type camera, and

- motor pro pohon bezpilotního leteckého prostředku.- an engine for driving an unmanned aerial vehicle.

S výhodou obsahuje bezpilotní letecký prostředek kameru typu RGB/IR, která je komunikačně propojená se zpracovací jednotkou, a/nebo sledovací kameru, která je komunikačně propojená se zpracovací jednotkou.Advantageously, the unmanned aerial vehicle includes an RGB/IR camera that is communicatively connected to the processing unit and/or a surveillance camera that is communicatively connected to the processing unit.

Autopilotní jednotka přednostně obsahuje první soustavu senzorů, která zahrnuje uvedenou inerciální měřicí jednotku a rovněž barometr a/nebo magnetometr.The autopilot unit preferably includes a first sensor array that includes said inertial measurement unit as well as a barometer and/or magnetometer.

- 1 CZ 36280 UI- 1 CZ 36280 UI

Systém s výhodou dále obsahuje druhou soustavu senzorů, která je komunikačně propojená s autopilotní jednotkou a která obsahuje soustavu lidarů a/nebo GPS přijímač.Advantageously, the system also includes a second sensor system that is communicatively connected to the autopilot unit and that includes a lidar system and/or a GPS receiver.

Rovněž je výhodné, když systém dále obsahuje alespoň jeden akumulátor pro pohon motoru bezpilotního leteckého prostředku a pro napájení zpracovací jednotky a autopilotní jednotky.It is also advantageous if the system further comprises at least one accumulator for driving the engine of the unmanned aerial vehicle and for powering the processing unit and the autopilot unit.

Zpracovací jednotka přednostně obsahujeThe processing unit preferably contains

- první modul pro akvizici dat, který je komunikačně propojený s autopilotní jednotkou a s první soustavou senzorů,- the first module for data acquisition, which is communicatively connected to the autopilot unit and to the first system of sensors,

- SLAM modul, který je komunikačně propojený s prvním modulem pro akvizici dat,- SLAM module, which is connected by communication with the first module for data acquisition,

- mapovací řídicí modul, který je komunikačně propojený se SLAM modulem pro příjem dat ze SLAM modulu,- the mapping control module, which is connected by communication with the SLAM module to receive data from the SLAM module,

- vizualizační a zadávací jednotku, kteráje komunikačně propojená s mapovacím řídicím modulem a určená pro uživatelskou vizualizaci 3D mapy z dat z mapovacího řídicího modulu, a- visualization and input unit, which is connected by communication with the mapping control module and intended for user visualization of a 3D map from data from the mapping control module, and

- autopilotní modul, který je komunikačně propojený s mapovacím řídicím modulem a s autopilotní jednotkou.- the autopilot module, which is connected by communication with the mapping control module and the autopilot unit.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení je dále popsáno pomocí příkladného provedení, které je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje hardwarovou část příkladného provedení systému podle tohoto technického řešení a obr. 2 zobrazuje schéma příkladného provedení softwarového vybavení systému z obr. 1.The technical solution is further described using an exemplary embodiment, which is shown in the drawings, where Fig. 1 shows the hardware part of an exemplary embodiment of the system according to this technical solution and Fig. 2 shows a diagram of an exemplary embodiment of the software equipment of the system from Fig. 1.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Příkladné provedení sestavy podle tohoto technického řešení obsahuje server 1 a bezpilotní letecký prostředek 2 (UAV).An exemplary embodiment of the assembly according to this technical solution includes a server 1 and an unmanned aerial vehicle 2 (UAV).

Server 1 obsahuje procesor 1,3. paměťovou jednotku 1.2. ve které jsou uloženy databáze a příslušná softwarová aplikace, a první jednotku 1.1 pro bezdrátovou komunikaci. Dále je server 1 opatřen neznázoměným vstupním rozhraním, kterým může být například klávesnice nebo dotykový displej.Server 1 contains processor 1.3. memory unit 1.2. in which the database and related software application are stored, and the first unit 1.1 for wireless communication. Furthermore, the server 1 is equipped with an input interface not shown, which can be, for example, a keyboard or a touch screen.

V paměťové jednotce 1.2 je rovněž uložena databáze pro poskytování parametrů pro konfiguraci letu a autopilotního modulu 3,4, a Rest API, což je specifická architektura API (Application Programming Interface - rozhraní pro programování aplikací), která ke standardní funkci API, tedy funkci rozhraní pro předávání dat mezi dvěma či více aplikacemi, dodává např. možnost přistupovat k datům aplikace z více prostředí nebo data poskytovat další uživatelům.The memory unit 1.2 also stores a database for providing parameters for flight configuration and the autopilot module 3,4, and the Rest API, which is a specific API (Application Programming Interface) architecture, which to the standard API function, i.e. the interface function for transferring data between two or more applications, it provides, for example, the ability to access application data from multiple environments or to provide data to other users.

Bezpilotní letecký prostředek 2 je opatřen alespoň jedním motorem 2,5. který je elektricky propojený s alespoň jedním akumulátorem 2,7 a komunikačně propojený s autopilotní jednotkou 2,3. například typu PixhawkCube Autopilot.The unmanned aerial vehicle 2 is provided with at least one engine 2.5. which is electrically connected to at least one accumulator 2.7 and communicationally connected to the autopilot unit 2.3. such as the PixhawkCube Autopilot type.

Autopilotní jednotka 2,3 je opatřena první soustavou 2,31 senzorů, která zahrnuje barometr 2,311, magnetometr 2,312 a inerciální měřící jednotku 2,313 (IMU), která, pomocí kombinace gyroskopů a akcelerátorů podává informace o zrychlení a orientaci v prostoru.The autopilot unit 2.3 is equipped with a first set of sensors 2.31, which includes a barometer 2.311, a magnetometer 2.312 and an inertial measurement unit 2.313 (IMU), which, using a combination of gyroscopes and accelerators, provides information about acceleration and orientation in space.

S autopilotní jednotkou 23 je propojena i druhá soustava 2.6 senzorů, která zahrnuje soustavu 2.61 lidarů obsahující alespoň jeden lidar, například typu TeraBee Evo 60m, a GPS přijímač 2.62 a která je komunikačně propojená s autopilotní jednotkou 23. Lidar (light Detection and Raging) je zařízení, které určuje vzdálenost okolních předmětů vysíláním laserového paprsku a měřením doby, po kterou se odražené světlo pohybuje od uvedeného objektu zpět.A second sensor system 2.6 is also connected to the autopilot unit 23, which includes a lidar system 2.61 containing at least one lidar, for example a TeraBee Evo 60m type, and a GPS receiver 2.62 and which is communicationally connected to the autopilot unit 23. Lidar (light Detection and Raging) is a device that determines the distance of surrounding objects by emitting a laser beam and measuring the time it takes for the reflected light to travel back from said object.

-2CZ 36280 UI-2CZ 36280 UI

Soustava 2.61 lidaru je přednostně uspořádána tak, že jednotlivé lidary jsou uspořádány na kružnici s rovnoměrným vzájemným rozestupem obrácené radiálně směrem ven.The lidar system 2.61 is preferably arranged such that the individual lidars are arranged on a circle with equal mutual spacing facing radially outward.

Kromě měření vzdálenosti lze lidar použít i např. pro analýzu atmosférických jevu či mapování terénu.In addition to distance measurement, lidar can also be used, for example, for the analysis of atmospheric phenomena or terrain mapping.

Bezpilotní letecký prostředek 2 je dále opatřen zpracovací jednotkou 2,1. kterou je přednostně superpočítač pro umělou inteligenci. Takovýto superpočítač zahrnuje soustavu navzájem propojených grafických procesorů. Vhodným příkladem zpracovací jednotky 2,1 je Jetson Xavier NX.The unmanned aerial vehicle 2 is further equipped with a processing unit 2.1. which is preferably a supercomputer for artificial intelligence. Such a supercomputer includes a system of interconnected graphics processors. A good example of a 2.1 processing unit is the Jetson Xavier NX.

Zpracovací jednotka 2,lje komunikačně propojena s autopilotní jednotkou 2,3 například přes univerzální sériovou sběrnici.The processing unit 2, is connected by communication with the autopilot unit 2, 3, for example via a universal serial bus.

Dále je k bezpilotnímu leteckému prostředku 2 připevněna soustava 2,4 kamer, která obsahuje alespoň kameru 2,41 typu RGBD, tedy kameru pro barevné snímání s vysokým rozlišením a snímáním hloubky. Například lze použít kameru Intel D455. Volitelně lze do soustavy 2,4 kamer zařadit také kameru 2,42 typu RGB/IR (např. kameru FlirDuo) a sledovací kameru 2,43 (např. kameru Intel T265). Kamera 2,42 typu RGB/IR není zásadní pro řízení bezpilotního leteckého prostředku 2, ale může být použita pro zvláštní účely při plnění mise (podrobněji níže). Sledovací kamera 2,43 především zvyšuje robustnost systému autonomního řízení a usnadňuje používaným algoritmům orientaci v prostoru.Furthermore, a 2.4 camera system is attached to the unmanned aerial vehicle 2, which includes at least a 2.41 camera of the RGBD type, i.e. a camera for high-resolution color and depth sensing. For example, an Intel D455 camera can be used. Optionally, a 2.42 RGB/IR camera (e.g. FlirDuo camera) and a 2.43 surveillance camera (e.g. Intel T265 camera) can also be included in the 2.4 camera system. The 2.42 RGB/IR camera is not essential to the control of the UAV 2, but can be used for special purposes during mission performance (more details below). The surveillance camera 2.43 primarily increases the robustness of the autonomous control system and makes it easier for the algorithms used to navigate in space.

Navíc je bezpilotní letecký prostředek 2 vybaven druhou jednotkou 2,2 pro bezdrátovou komunikaci, která je uzpůsobena pro komunikaci s první jednotkou 1.1 pro bezdrátovou komunikaci a přednostně je uzpůsobena pro komunikaci ve standardu 4G LTE. Druhá jednotka 2,2 pro bezdrátovou komunikaci je komunikačně propojena se zpracovací jednotkou 2,1.In addition, the unmanned aerial vehicle 2 is equipped with a second unit 2.2 for wireless communication, which is adapted for communication with the first unit 1.1 for wireless communication and is preferably adapted for communication in the 4G LTE standard. The second unit 2.2 for wireless communication is communicatively connected to the processing unit 2.1.

Komunikace mezi zpracovací jednotkou 2,1 a autopilotní jednotkou 2,3 je oproti tomu realizována pomocí USB prostřednictvím komunikačního protokolu MAVLink, používaného pro komunikaci s menšími bezpilotními leteckými prostředky.The communication between the processing unit 2.1 and the autopilot unit 2.3, on the other hand, is realized by means of USB via the MAVLink communication protocol, used for communication with smaller unmanned aerial vehicles.

K akumulátoru 2,7 může být připojeno i osvětlení 2,8, a to v podobě IR nebo konvenčního osvětlení, osvětlujícího prostředí ve směru pohledu alespoň některé ze soustavy 2,4 kamer.Lighting 2.8 can also be connected to the accumulator 2.7, in the form of IR or conventional lighting, illuminating the environment in the direction of view of at least some of the camera system 2.4.

Sestava 3 modulů znázorněná na obr. 2 je součástí zpracovací jednotky 2,1a obsahuje moduly, které umožňují spouštění softwarových aplikací. Data z první soustavy 2,31 senzorů a druhé soustavy 2,6 senzorů jsou odesílána do prvního modulu 3,1 pro akvizici dat, na kterém běží, případně je spustitelná, příslušná aplikace, s výhodou v programovacím jazyce Python. Tato data jsou zpracovávána spolu s daty z autopilotního modulu 3,4. První modul 3,1 pro akvizici dat je tedy uzpůsoben pro pravidelný příjem synchronizovaných dat z dostupných senzorů bezpilotního leteckého prostředku 2, přičemž data se odebírají přes neznázoměný konkrétní dedikovaný port, který je součástí zpracovací jednotky 2,1.The assembly of 3 modules shown in Fig. 2 is part of the processing unit 2, 1 and contains modules that enable the execution of software applications. Data from the first system 2.31 of sensors and the second system 2.6 of sensors are sent to the first module 3.1 for data acquisition, on which the relevant application runs or is executable, preferably in the Python programming language. This data is processed together with the data from the autopilot module 3,4. The first data acquisition module 3.1 is thus adapted to regularly receive synchronized data from the available sensors of the unmanned aerial vehicle 2, the data being taken via a specific dedicated port, not shown, which is part of the processing unit 2.1.

Výstupem prvního modulu 3.1 jsou informační data, tedy telemetric z ardupilota např. GPS či YawPitchRoll (natočení, náklon a valení), a dodatečná data z autopilotního skriptu jako droneState (status bezpilotního leteckého prostředku 2). U droneState se zvažují tyto stavy společně s časovým razítkem: initializing - bezpilotní letecký prostředek 2 vykonává nutné inicializační pohyby před letem bez gps, ready - bezpilotní letecký prostředek 2 je připraven k letu a nepohybuje se, moving - bezpilotní letecký prostředek 2 se pohybuje, reached - bezpilotní letecký prostředek 2 dosáhl waypointu (cílové destinace), a stopped - bezpilotní letecký prostředek 2 zastaven na základě lidaru nebo ztráty spojení s autopilotem.The output of the first module 3.1 is information data, i.e. telemetry from the ardupilot, e.g. GPS or YawPitchRoll (roll, pitch and roll), and additional data from the autopilot script such as droneState (status of the unmanned aerial vehicle 2). For droneState, the following states are considered together with the time stamp: initializing - UAV 2 performs the necessary initialization movements before flight without GPS, ready - UAV 2 is ready to fly and is not moving, moving - UAV 2 is moving, reached - unmanned aerial vehicle 2 reached the waypoint (target destination), and stopped - unmanned aerial vehicle 2 stopped based on lidar or loss of connection with the autopilot.

CZ 36280 UICZ 36280 UI

Zpracovaná data jsou prostřednictvím prvního TCP portu 3,9 odesílána do SLAM modulu 3,2 a do mapovacího řídicího modulu 33. TCP port 3,9 je port uzpůsobený pro komunikaci protokolem TCP.The processed data is sent via the first TCP port 3.9 to the SLAM module 3.2 and to the mapping control module 33. The TCP port 3.9 is a port adapted for communication using the TCP protocol.

SLAM modul 3,2 je propojen a uzpůsoben pro načtení dat a nastavení ze sdílené databáze a pro příjem dat z prvního modulu 3,1 pro akvizici dat z kamery 2,41 typu RGBD a také pro průběžné odesílání předzpracovaného mračna bodů (point cloudu) z kamery 2,41 typu RGBD, aktualizované mapy význačných bodů pro lokalizaci bezpilotního leteckého prostředku 2 a získané relativní polohy bezpilotního leteckého prostředku 2 na základě obrazu z kamery 2,42 typu RGBD/IR.The SLAM module 3.2 is connected and adapted for loading data and settings from a shared database and for receiving data from the first module 3.1 for data acquisition from the RGBD type camera 2.41 and also for continuously sending a pre-processed point cloud (point cloud) from 2.41 RGBD cameras, updated UAV 2 location salient maps and obtained relative positions of UAV 2 based on the image from the 2.42 RGBD/IR camera.

Součástí SLAM modulu 3,2 je druhý modul 3,21 pro akvizici dat, který odebírá a zpracovává data z kamery 2,41 typu RGBD. Druhý modul 3,21 je spuštěn za účelem minimalizace latence přenosu dat. Data zpracovaná SLAM modulem 3,2 jsou prostřednictvím druhého TCP portu 3,6 odesílána do mapovacího řídicího modulu 33, který spolu se SLAM modulem 3,2 pracuje přednostně v programovacím jazyce C++.Part of the SLAM module 3.2 is a second data acquisition module 3.21, which receives and processes data from the RGBD type camera 2.41. The second module 3.21 is run to minimize data transfer latency. The data processed by the SLAM module 3.2 is sent via the second TCP port 3.6 to the mapping control module 33, which together with the SLAM module 3.2 works preferably in the C++ programming language.

Z výše uvedeného vyplývá, že mapovací řídicí modul 33 přijímá data jak z prvního modulu 3,1 pro akvizici dat, tak i ze SLAM modulu 32. Mapovací řídicí modul 33 je uzpůsoben pro komplexní řešení autonomního řízení bezpilotního leteckého prostředku 2 na základě např. vstupních dat od uživatele, definujících misi, přímo získaných senzorových dat (např. udržování odstupu od překážky, signalizované lidarem) nebo vypočtené pozice bezpilotního leteckého prostředku 2, získané ze SLAM modulu 32. S výhodou mapovací řídicí modul 33 pracuje v programovacím jazyce C++.It follows from the above that the mapping control module 33 receives data both from the first module 3.1 for data acquisition and also from the SLAM module 32. The mapping control module 33 is adapted for a complex solution of autonomous control of the unmanned aerial vehicle 2 based on e.g. input data from the user, defining the mission, directly obtained sensor data (e.g. maintaining distance from an obstacle, signaled by a lidar) or the calculated position of the unmanned aerial vehicle 2, obtained from the SLAM module 32. Advantageously, the mapping control module 33 works in the C++ programming language.

Součástí funkce mapovacího řídicího modulu 33 je i vytváření a aktualizace 3D mapy, vytvořené z mračna bodů z kamery 2,41 typu RGBD a informace, získané v procesu plánování trasy. Výstupem z mapovacího řídicího modulu 33 jsou řídicí data, tedy pokyny pro řízení motoru 23 bezpilotního leteckého prostředku 2. Řídicí data jsou prostřednictvím čtvrtého TCP portu 3,8 odesílána do autopilotního modulu 3,4. ve kterém se interpretují, případně dále zpracovávají data z mapovacího řídicího modulu 33, přednostně v jazyce Python. Zpracovaná data jsou předávána autopilotní jednotce 23.Part of the function of the mapping control module 33 is also the creation and updating of a 3D map, created from a cloud of points from a 2.41 RGBD camera and information obtained in the route planning process. The output from the mapping control module 33 is control data, i.e. instructions for controlling the engine 23 of the unmanned aerial vehicle 2. The control data is sent to the autopilot module 3.4 via the fourth TCP port 3.8. in which the data from the mapping control module 33 is interpreted or further processed, preferably in the Python language. The processed data is transmitted to the autopilot unit 23.

Řídicí data z mapovacího řídicího modulu 33 jsou prostřednictvím třetího TCP portu 3,7 odesílána rovněž do vizualizačního a zadávacího modulu 33, který umožňuje uživatelskou vizualizaci 3D mapy skenovaného prostředí s pozicí bezpilotního leteckého prostředku 2 s grafickým uživatelským rozhraním (GUI) pro nastavení systému a zadávání mise apod. Vizualizační a zadávací modul 33 přednostně pracuje v programovacím jazyku C++, softwarová aplikace může být spuštěna na klientském zařízení s přístupem do lokální sítě systému. Z vizualizačního a zadávacího modulu 33 jsou odesílána konfigurační data zpět do mapovacího řídicího modulu 33.The control data from the mapping control module 33 is also sent via the third TCP port 3,7 to the visualization and input module 33, which enables the user to visualize a 3D map of the scanned environment with the position of the unmanned aerial vehicle 2 with a graphical user interface (GUI) for system settings and input mission, etc. The visualization and input module 33 preferably works in the C++ programming language, the software application can be run on a client device with access to the system's local network. From the visualization and input module 33, the configuration data is sent back to the mapping control module 33.

Příkladem použití systému pro řízení autonomního bezpilotního leteckého prostředku 2 může být následující záchranná mise a instrukce pro bezpilotní letecký prostředek 2: Leť a mapuj objekt, pokud cestou detekuješ osobu, ulož její pozici v rámci vytvářené mapy a vrať se nejkratší cestou na souřadnice startovní pozice.An example of the use of a system for controlling an autonomous unmanned aerial vehicle 2 can be the following rescue mission and instructions for an unmanned aerial vehicle 2: Fly and map the object, if you detect a person along the way, save their position within the created map and return to the coordinates of the starting position by the shortest route.

Ačkoli byla popsána zvlášť výhodná příkladná provedení tohoto technického řešení, je zřejmé, že odborník z dané oblasti k těmto provedením snadno nalezne další možné alternativy. Proto rozsah ochrany není omezen na tato příkladná provedení, ale spíše je dán definicí přiložených nároků na ochranu.Although particularly advantageous exemplary embodiments of this technical solution have been described, it is clear that a person skilled in the art will easily find other possible alternatives to these embodiments. Therefore, the scope of protection is not limited to these exemplary embodiments, but rather is given by the definition of the appended claims for protection.

Claims (6)

1. Systém pro mapování prostoru, vyznačující se tím, že zahrnuje server (1), který obsahuje:1. A system for space mapping, characterized in that it includes a server (1) that includes: - procesor (1.3),- processor (1.3), - první jednotku (1.1) pro bezdrátovou komunikaci, a- the first unit (1.1) for wireless communication, a - paměťovou jednotku (1.2), které jsou vzájemně komunikačně propojené; a bezpilotní letecký prostředek (2), který obsahuje:- memory unit (1.2), which are interconnected by communication; and an unmanned aerial vehicle (2) that includes: - alespoň jednu kameru (2.41) typu RGBD,- at least one camera (2.41) RGBD type, - druhou jednotku (2.2) pro bezdrátovou komunikaci určenou pro komunikaci s první jednotkou (1.1) pro bezdrátovou komunikaci,- the second unit (2.2) for wireless communication intended for communication with the first unit (1.1) for wireless communication, - autopilotní jednotku (2.3) pro řízení pohybu bezpilotního leteckého prostředku (2), která obsahuje první soustavu (2.31) senzorů, která obsahuje inerciální měřicí jednotku (2.313) pro měření zrychlení a orientace bezpilotního leteckého prostředku (2) v prostoru,- an autopilot unit (2.3) for controlling the movement of the unmanned aerial vehicle (2), which includes a first system (2.31) of sensors, which includes an inertial measurement unit (2.313) for measuring the acceleration and orientation of the unmanned aerial vehicle (2) in space, - zpracovací jednotku (2.1), která je komunikačně propojená s první soustavou (2.31) senzorů a s kamerou (2.41) typu RGBD, a- the processing unit (2.1), which is communicatively connected to the first system (2.31) of sensors and to the camera (2.41) of the RGBD type, and - motor (2.5) pro pohon bezpilotního leteckého prostředku (2).- engine (2.5) for driving an unmanned aerial vehicle (2). 2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že bezpilotní letecký prostředek (2) obsahuje kameru (2.42) typu RGB/IR, která je komunikačně propojená se zpracovací jednotkou (2.1), a/nebo sledovací kameru (2.43), která je komunikačně propojená se zpracovací jednotkou (2.1).2. The system according to claim 1, characterized in that the unmanned aerial vehicle (2) contains a camera (2.42) of the RGB/IR type, which is communicatively connected to the processing unit (2.1), and/or a surveillance camera (2.43), which is communicationally connected to the processing unit (2.1). 3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že autopilotní jednotka (2.3) obsahuje první soustavu (2.31) senzorů, která zahrnuje inerciální měřicí jednotku (2.313) a rovněž barometr (2.311) a/nebo magnetometr (2.312).3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the autopilot unit (2.3) contains a first system (2.31) of sensors, which includes an inertial measurement unit (2.313) as well as a barometer (2.311) and/or a magnetometer (2.312). 4. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje druhou soustavu (2.6) senzorů, která je komunikačně propojená s autopilotní jednotkou (2.3) a která obsahuje soustavu (2.61) lidarů a/nebo GPS přijímač (2.62).4. The system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a second system (2.6) of sensors which is communicatively connected to the autopilot unit (2.3) and which contains a system (2.61) of lidars and/or a GPS receiver (2.62) ). 5. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden akumulátor (2.7) pro pohon motoru (2.5) bezpilotního leteckého prostředku (2) a pro napájení zpracovací jednotky (2.1) a autopilotní jednotky (2.3).5. The system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises at least one accumulator (2.7) for driving the engine (2.5) of the unmanned aerial vehicle (2) and for powering the processing unit (2.1) and the autopilot unit (2.3). . 6. Systém podle kteréhokoli z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že zpracovací jednotka (2.1) obsahuje6. System according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the processing unit (2.1) contains - první modul (3.1) pro akvizici dat, který je komunikačně propojený s autopilotní jednotkou (2.3) a s první soustavou (2.31) senzorů,- the first module (3.1) for data acquisition, which is communicatively connected to the autopilot unit (2.3) and to the first system (2.31) of sensors, - SLAM modul (3.2), který je komunikačně propojený s prvním modulem (3.1) pro akvizici dat,- SLAM module (3.2), which is connected by communication with the first module (3.1) for data acquisition, -5 CZ 36280 UI-5 CZ 36280 UI - mapovací řídicí modul (3.3), který je komunikačně propojený se SLAM modulem (3.2) pro příjem dat ze SLAM modulu (3.2),- the mapping control module (3.3), which is connected by communication with the SLAM module (3.2) to receive data from the SLAM module (3.2), - vizualizační a zadávací jednotku (3.5), která je komunikačně propojená s mapovacím řídicím modulem (3.3) a určená pro uživatelskou vizualizaci 3D mapy z dat z mapovacího řídicího modulu- the visualization and input unit (3.5), which is connected by communication with the mapping control module (3.3) and intended for user visualization of a 3D map from data from the mapping control module 5 (3.3), a5 (3.3), a - autopilotní modul (3.4), který je komunikačně propojený s mapovacím řídicím modulem (3.3) a s autopilotní jednotkou (2.3).- the autopilot module (3.4), which is connected by communication with the mapping control module (3.3) and with the autopilot unit (2.3).
CZ202240020U 2022-06-20 2022-06-20 Space mapping system CZ36280U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202240020U CZ36280U1 (en) 2022-06-20 2022-06-20 Space mapping system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202240020U CZ36280U1 (en) 2022-06-20 2022-06-20 Space mapping system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ36280U1 true CZ36280U1 (en) 2022-08-16

Family

ID=82898711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202240020U CZ36280U1 (en) 2022-06-20 2022-06-20 Space mapping system

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ36280U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210039779A1 (en) Indoor mapping and modular control for uavs and other autonomous vehicles, and associated systems and methods
US10824170B2 (en) Autonomous cargo delivery system
Tomic et al. Toward a fully autonomous UAV: Research platform for indoor and outdoor urban search and rescue
ES2876449T3 (en) Multi-sensor environment mapping
JP6395362B2 (en) Distributed location identification
Chowdhary et al. GPS‐denied indoor and outdoor monocular vision aided navigation and control of unmanned aircraft
US20200026720A1 (en) Construction and update of elevation maps
Odelga et al. Obstacle detection, tracking and avoidance for a teleoperated UAV
US20170021497A1 (en) Collaborative human-robot swarm
Li et al. A novel distributed architecture for UAV indoor navigation
Valenti et al. Enabling computer vision-based autonomous navigation for unmanned aerial vehicles in cluttered gps-denied environments
WO2021199449A1 (en) Position calculation method and information processing system
Zhang et al. An autonomous air-ground cooperative field surveillance system with quadrotor uav and unmanned atv robots
WO2009061540A2 (en) Unmanned vehicle message conversion system
Liu et al. A survey of computer vision applied in aerial robotic vehicles
Lutz et al. ARDEA—An MAV with skills for future planetary missions
US20230004168A1 (en) Control and Navigation Device for an Autonomously Moving System and Autonomously Moving System
Bi et al. Robust autonomous flight and mission management for mavs in gps-denied environments
CZ36280U1 (en) Space mapping system
Klavins et al. Unmanned aerial vehicle movement trajectory detection in open environment
US20230242250A1 (en) Aerial Vehicle Path Determination
CN211554750U (en) Visual guide miniature indoor unmanned aerial vehicle
Beaudoin et al. Porting ardupilot to esp32: towards a universal open-source architecture for agile and easily replicable multi-domains mapping robots
Bakirci et al. An avionics system for light-weight multi-rotor unmanned aerial vehicles
Ben-Moshe et al. Bio-inspired micro drones

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20220816