ES2935618T3

ES2935618T3 - Método de navegación de un vehículo y sistema del mismo

Info

Publication number: ES2935618T3
Application number: ES18932204T
Authority: ES
Inventors: Dina Appelman; Ofir Cohen
Original assignee: Elta Systems Ltd
Current assignee: Elta Systems Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: AU2018439310A1; EP3799618A4; IL280230A; PT3799618T; EP3799618A1; EP3799618B1; SG11202012016XA; DK3799618T3; PL3799618T3; US11513526B2; WO2020044325A1; US20210181752A1

Abstract

El objeto descrito actualmente incluye un sistema y un método para navegar un vehículo, comprendiendo el vehículo un dispositivo de escaneo y un sistema de navegación autónomo (SCNS) que está conectado operativamente a una computadora, comprendiendo el método: operar el dispositivo de escaneo para ejecutar repetidamente una operación de escaneo, en la que cada operación de escaneo incluye escanear un área que rodea al vehículo, para generar de ese modo datos de salida de escaneo respectivos; operar la computadora para generar, en base a los datos de salida de escaneo de múltiples operaciones de escaneo, un mapa relativo que representa al menos una parte del área, el mapa relativo tiene dimensiones conocidas y es relativo a una posición del vehículo, donde el mapa relativo comprende celdas, siendo cada celda clasificada en una clase seleccionada de al menos dos clases, que comprende transitable y no transitable, y caracterizado por dimensiones iguales o mayores que un valor de deriva acumulado del SCNS sobre una distancia predefinida; en el que las celdas no transitables corresponden a obstáculos identificados en los datos de salida del escaneo; recibir datos SCNS y actualizar una posición del vehículo con respecto a las celdas en base a los datos SCNS. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de navegación de un vehículo y sistema del mismo

Campo técnico

El objetivo de la presente descripción se refiere a vehículos no tripulados y, más particularmente, a la navegación de vehículos no tripulados.

Antecedentes

Un vehículo terrestre no tripulado (UGV), también conocido como vehículo sin tripulación, es una máquina motorizada que viaja mediante la integración de datos sensoriales con la toma de decisiones basada en ordenador con el fin de conducir el vehículo de manera autónoma.

Un problema relacionado con la operación de un UGV es la navegación autónoma. Al navegar el vehículo, la información con respecto a los obstáculos que se encuentran dentro del área atravesada se usa para determinar una ruta que evita los obstáculos para permitir un viaje seguro del vehículo a través del área. Un obstáculo puede ser cualquier área u objeto que deba evitarse. Por ejemplo, un obstáculo puede ser un objeto o área que bloquee o ponga en peligro el vehículo, por ejemplo, pendientes, hoyos en el suelo, depósitos de agua, paredes, rocas grandes, obstáculos elevados, por ejemplo, puentes, etc. Los obstáculos también pueden incluir cualquier área que se desea evitar (por ejemplo, áreas nocivas, áreas de hábitat que deben evitarse por razones ecológicas o de conservación de animales, áreas pobladas que deben evitarse por razones de seguridad, etc.).

El documento US 2007/0005306 da a conocer un sistema y un método para llevar a cabo la fusión de sensores que soporta determinaciones fiables de objetos y obstáculos alrededor de un vehículo basándose en entradas de sensor filtradas de múltiples sensores. Un primer sensor recoge un primer grupo de lecturas de primer sensor de primer tamaño. Un segundo sensor recoge un segundo grupo de lecturas de segundo sensor de segundo tamaño. Un administrador de marcos de referencia el primer grupo y el segundo grupo de lecturas a un marco de referencia de coordenadas del vehículo. Un módulo de integración establece una cuadrícula compuesta referenciada al marco de referencia de coordenadas del vehículo o al suelo con base en una integración alineada espacial y temporalmente de las lecturas del primer grupo y del segundo grupo. Un módulo de actualización refresca la cuadrícula compuesta con el movimiento material del vehículo de manera que el estado general de cada celda en la cuadrícula compuesta varía de acuerdo con la ubicación particular del vehículo en el entorno.

El documento US 2011/0178668 describe un dispositivo de corrección de mapas de entorno que adquiere un mapa de entorno que coincide con el entorno ambiental real, y un dispositivo móvil autónomo que incluye dicho dispositivo de corrección de mapas de entorno.

El documento US 2010/0066587 describe un sistema para controlar un vehículo remoto que comprende: un sensor LIDAR, una cámara de visión estéreo y un sensor de radar UWB; un procesador sensorial configurado para procesar datos de uno o más sensores LIDAR, la cámara de visión estereoscópica y el sensor de radar UWB; y un procesador principal del vehículo remoto configurado para recibir datos del procesador sensorial y utilizar los datos para realizar un comportamiento de evitación de obstáculos.

Descripción general

La descripción se relaciona con la navegación de un vehículo (por ejemplo, un UGV) dentro de un área, en presencia de obstáculos. Es conocido en la técnica navegar dentro de un área en presencia de obstáculos generando un mapa del área que comprende indicaciones de obstáculos y, opcionalmente, una ubicación objetivo, y rastrear la ubicación del UGV dentro del mapa a medida que avanza el UGV, según a las indicaciones recibidas de un sistema de posicionamiento, como un Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Sin embargo, las mediciones del GPS pueden ser inexactas y pueden sufrir fluctuaciones y actualizaciones retrasadas. En un área llena de obstáculos, tales imprecisiones pueden ser perjudiciales, ya que pueden hacer que un UGV se acerque peligrosamente o incluso choque con un obstáculo. Por ejemplo, la ubicación basada en GPS puede indicar erróneamente una distancia segura de un obstáculo, mientras que la distancia real puede ser mucho menor. El seguimiento de la ubicación del UGV usando un sistema de navegación autónomo (como un Sistema de navegación inercial - INS) por sí solo puede darse cuenta de errores significativos resultantes de la deriva acumulada a medida que avanza el UGV, lo que también puede conducir a situaciones peligrosas u otras situaciones no deseadas.

Una técnica de navegación común se basa en la integración de la salida de datos del GPS y el INS, donde el INS proporciona datos de navegación efectivos durante un tiempo breve para compensar la discontinuidad del GPS. Sin embargo, aunque esta técnica proporciona algún remedio a la discontinuidad del GPS, todavía adolece de las imprecisiones y fluctuaciones que caracterizan la navegación GPS y, por lo tanto, a menudo también es insuficientemente precisa para evitar obstáculos.

Otra desventaja de la navegación GPS es que no se puede usar cuando la comunicación por satélite no está disponible. Por ejemplo, el GPS es muchas veces inaplicable cuando el vehículo viaja en interiores o bajo tierra.

Según algunos ejemplos del tema descrito, el UGV se rastrea usando un mapa del entorno. El mapa se puede generar y actualizar repetidamente escaneando el área que rodea al UGV usando uno o más dispositivos de escaneo operados desde dentro del UGV. El mapa resultante se genera por lo tanto en relación con el UGV (a veces denominado en este documento "mapa relativo"), por ejemplo, el mapa representa un área que rodea al UGV. En algunos ejemplos, el mapa se genera de manera que el UGV está en su centro.

Además de evitar obstáculos, en algunos casos el UGV puede recibir o determinar un destino o una ruta desde una ubicación actual hasta una ubicación objetivo (destino). El UGV puede avanzar hacia el destino de acuerdo con la ruta (opcionalmente, pero no necesariamente usando GPS), mientras usa el mapa relativo generado para rastrear su ubicación en relación con el entorno escaneado y evitar obstáculos.

La posición del UGV en relación con el entorno escaneado dentro del mapa (incluso entre actualizaciones sucesivas del mapa realizadas con base en las lecturas recibidas del dispositivo de escaneo) se rastrea con base en las lecturas recibidas de un INS. La actualización de la ubicación relativa entre el UGV y un elemento en el entorno circundante (por ejemplo, un obstáculo) que se detectó en un escaneo anterior, pero que no se ve en un escaneo actual, también se realiza de acuerdo con el avance del UGV, según los datos del INS.

Como se mencionó anteriormente, el INS sufre una deriva acumulada que hace que la determinación de la posición del INS sea muy poco confiable con el tiempo. El tema actualmente descrito incluye un método para mapear un área usando un dispositivo de escaneo y navegar el UGV dentro del área mapeada usando INS mientras se supera el problema de la desviación del INS.

El mapa (relativo) puede comprender una cuadrícula de celdas, donde cada celda representa parte del área mapeada. De acuerdo con los ejemplos de la materia que se describe actualmente, el tamaño de las celdas se selecciona para que sea igual o mayor que la desviación máxima del INS sobre una cierta distancia recorrida predefinida. Además, el mapa avanza con el vehículo, de modo que, a medida que avanza el vehículo, se incluyen nuevas áreas en un extremo del mapa en la dirección de su avance y otras áreas en el extremo opuesto del mapa se excluyen del mapa.

Por lo tanto, mientras avanza hacia la ubicación de destino, posiblemente a lo largo de una ruta predefinida que conduce a ella, el UGV navega a través del área atravesada y evita obstáculos escaneando repetidamente el área que rodea al UGV, generando un mapa relativo del área con base en los datos de salida del escaneo. y usando un INS para actualizar la posición del UGV en relación con el entorno mapeado y navegar por el UGV de acuerdo con los datos mapeados.

Un aspecto de la materia descrita se refiere a un método de navegación de un vehículo según la reivindicación 1.

Además de las características anteriores, el método según este aspecto de la materia actualmente descrita puede comprender opcionalmente una o más de las características (I) a (XXIII) enumeradas a continuación, en cualquier combinación o permutación técnicamente posible:

i) . En donde el mapa relativo incluye celdas no transitables que corresponden a obstáculos detectados en el escaneo de datos de salida de una operación de escaneo anterior de las múltiples operaciones de escaneo y no detectados en unos datos de salida de escaneo de una operación de escaneo posterior de las múltiples operaciones de escaneo, sin dejar de ser ubicado dentro del área escaneada.

ii) . En donde la actualización de una posición del vehículo en relación con las celdas con base en los datos SCNS incluye la actualización de la posición del vehículo en relación con los obstáculos detectados en los datos de salida de escaneo de una operación de escaneo anterior de las múltiples operaciones de escaneo y no detectados en los datos de salida de escaneo de una operación de escaneo actual de las múltiples operaciones de escaneo, mientras el obstáculo aún se encuentra dentro del área escaneada.

iii) . generar instrucciones para controlar el movimiento del vehículo dentro del área con base en el mapa relativo, para así evitar celdas no transitables, donde las instrucciones son generadas de manera autónoma por un sistema de navegación a bordo del vehículo, o por un operador que controla el vehículo.

iv) . En donde el SCNS es uno cualquiera de: sistema de navegación inercial; Localización y Mapeado Simultáneos (SLAM); y sistemas de navegación de odómetro.

v) . Donde el vehículo es cualquiera de: vehículo terrestre no tripulado; vehículo terrestre tripulado; vehículo aéreo no tripulado; vehículo aéreo tripulado; vehículo marino no tripulado; y vehículo marino tripulado.

vi) . En el que el mapa relativo se genera mediante la acumulación de datos de salida de escaneo de una pluralidad de operaciones de escaneo.

vii) . En donde el mapa relativo se genera acumulando datos de salida de escaneo en una dirección de avance del vehículo a medida que el vehículo avanza hacia el área, y omitiendo la representación de áreas en una dirección opuesta.

viii) . En donde el método comprende, además, la navegación del vehículo a lo largo de una ruta global que conduce a un destino objetivo y actualizar la ruta con base en el mapa relativo para evitar obstáculos.

ix) . En donde la navegación a lo largo de la ruta global se ejecuta mediante GPS.

x) . En donde la navegación a lo largo de la ruta global se ejecuta usando visión por ordenador.

xi) . En donde el método comprende, además, alinear entre un mapa global que comprende la ruta global que conduce a un destino y el mapa relativo proporcionando así un mapa combinado que lleva al destino a lo largo de la ruta global actualizada que ha sido actualizada con base en el mapa relativo.

xii) . En donde la alineación entre el mapa global y el mapa relativo comprende:

usar etiquetas de tiempo asignadas para alinear temporalmente entre una instancia del mapa global y una instancia del mapa relativo;

alineación espacial entre el mapa global y el mapa relativo haciendo coincidir la posición del UGV en el mapa global y la posición del UGV en el mapa relativo.

xiii) . Visualización de una representación gráfica del mapa combinado que incluye una indicación de: celdas no transitables, posición del vehículo y ruta global actualizada.

xiv) . En donde la distancia predefinida se selecciona para exceder una distancia máxima que se espera que viaje el vehículo entre actualizaciones consecutivas del mapa relativo.

xv) . En Donde la distancia predefinida es igual a una dimensión del área representada por el mapa relativo. xvi) . En donde la distancia predefinida es igual a la mitad de una dimensión de la parte del área representada por el mapa relativo.

xvii) . En donde la distancia predefinida es igual a una diagonal que conecta vértices opuestos del mapa relativo. xviii) . En donde la distancia predefinida se determina de acuerdo con una relación entre una tasa de actualización del mapa relativo y una velocidad máxima o esperada del vehículo.

xix) . En donde las dimensiones del área se determinan de acuerdo con una distancia de exploración del dispositivo de exploración.

xx) . En donde el área es un cuadrado que tiene un borde de hasta el doble de la distancia de exploración del dispositivo de exploración.

xxi) . En donde un obstáculo detectado durante una operación de escaneo se indica en el mapa relativo como una celda no transitable, y donde una celda no transitable que representa un obstáculo que se detecta en un escaneo y no se detecta en al menos un escaneo posterior, se indica en el mapa relativo como no transitable, en al menos una actualización de mapa adicional.

xxii) . El método comprende, además, generar una representación gráfica del mapa relativo y mostrar la representación gráfica en un dispositivo de visualización, para así permitir que un operador controle el vehículo mientras evita obstáculos con base en la representación gráfica.

xxiii) . En donde la representación gráfica es una representación de 2,5 o 3 dimensiones del mapa relativo. Según otro aspecto de la materia descrita actualmente, se proporciona un sistema que se puede montar en un vehículo, según la reivindicación 9.

Según otro aspecto de la materia descrita actualmente, se proporciona un vehículo según la reivindicación 15.

Según otro aspecto más de la materia descrita actualmente, se proporciona un producto de programa informático según la reivindicación 17.

Breve descripción de los dibujos

Para comprender la invención y ver cómo se puede llevar a cabo en la práctica, se describirán realizaciones, a modo de ejemplos no limitativos, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un sistema de navegación de un UGV, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente;

La Fig. 2 muestra una ilustración esquemática de un entorno en el que tiene que navegar un UGV;

La Figura. 3 ilustra un diagrama de flujo generalizado de un método para navegar un UGV en presencia de obstáculos, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente;

La Fig. 4A y Fig. 4B ilustra representaciones visuales de un mapa de un entorno en dos puntos en el tiempo, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente;

La Fig. 5 es una ilustración esquemática que demuestra los principios del mapa relativo, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente;

La Fig. 6a es una ilustración esquemática de un camino global, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente;

La Fig. 6b es una ilustración esquemática de una ruta global actualizada, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente; y

La Fig. 7 es un diagrama de flujo de operaciones llevadas a cabo para generar y mostrar un mapa combinado, de acuerdo con ciertos ejemplos de la materia descrita actualmente.

Descripción detallada

Los términos "ordenador", "unidad de procesamiento", "dispositivo informatizado" o similares deben interpretarse de manera amplia para incluir cualquier tipo de dispositivo de hardware electrónico con un circuito de procesamiento que incluya un procesador informático como se describe a continuación en el presente documento (por ejemplo, una Unidad Central de Procesamiento (CPU), un microprocesador, un circuito electrónico, un Circuito Integrado (IC), firmware escrito para o adaptado a un procesador específico, como un procesador de señal digital (DSP), un microcontrolador, una matriz de puertas programables en campo (FPGA), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), etc.) y que son capaces de ejecutar instrucciones informáticas (por ejemplo, cargadas en una memoria informática).

El término "dispositivo de exploración", tal como se usa en el presente documento, debe interpretarse de manera amplia para incluir cualquier tipo de dispositivo configurado para identificar que un objeto está presente a una distancia específica y en una dirección específica con respecto al dispositivo. Los ejemplos de dispositivos de escaneo incluyen, pero no se limitan a: escáneres láser (incluido LIDAR), RADAR, sensor de imágenes, sonar, etc. Un dispositivo de escaneo puede escanear, por ejemplo, 360° en un plano que rodea el dispositivo, o en algún otro ángulo de exploración más pequeño (por ejemplo 180°). De manera alternativa, el dispositivo de escaneo puede escanear una esfera o parte de la misma alrededor del UGV. Un dispositivo de escaneo puede proporcionar información para generar un mapa tridimensional del área escaneada. En algunas realizaciones, para ahorrar recursos, se puede generar un mapa de 2,5 dimensiones, como se detalla a continuación.

Aunque la descripción se refiere predominantemente a un "vehículo terrestre no tripulado" (UGV), esto se hace únicamente a modo de ejemplo no limitativo y no debe interpretarse como limitativo. Tal como se usa en el presente documento, el término UGV pretende incluir ampliamente cualquier tipo de vehículo que pueda ser operado de forma autónoma, por un teleoperador o por un conductor a bordo que no puede ver el entorno y conduce de acuerdo con un mapa o con instrucciones de dirección explícitas. Además, aunque la descripción se refiere a un vehículo terrestre, lo hace a modo de ejemplo no limitativo y también se contemplan dentro de su alcance otro tipo de vehículos. Por ejemplo, cualquier aeronave tripulada o no tripulada (por ejemplo, vehículo aéreo no tripulado también conocido como UAS o dron), vehículo marino tripulado o no tripulado (incluidos los vehículos submarinos y sobre el agua), también puede comprender un sistema de navegación (102) configurado para implementar la técnica de navegación y generación de mapas descrita para evitar obstáculos, como se describe.

Como ejemplo específico, un dron que vuela a baja altura en un área densa con obstáculos (por ejemplo, en un bosque o un área urbana con edificios y otras estructuras) puede configurarse para navegar de forma autónoma a través del área atravesada y evitar obstáculos según los principios descritos en este documento. Del mismo modo, un operador que controle dicho dron puede hacerlo basándose en un mapa del entorno generado como se describe en este documento. Un UGV o cualquier otro vehículo configurado para operar de acuerdo con la descripción está equipado con un dispositivo de escaneo configurado para escanear el área que rodea al vehículo y un sistema de navegación autónomo (por ejemplo, INS) configurado para proporcionar datos de posicionamiento del vehículo.

Además, aunque la descripción se refiere predominantemente a un Sistema de Navegación Inercial (INS), esto se hace solo a modo de ejemplo y no debe interpretarse como una limitación. La materia descrita actualmente contempla cualquier tipo de sistema y/o metodología de navegación autónomos que no dependan de referencias externas para determinar datos de navegación tales como posición, orientación o velocidad. Esto es diferente, por ejemplo, de la navegación GPS que depende de la información obtenida de los satélites. Otros tipos de sistemas de navegación autónomos incluyen, por ejemplo, localización y mapeado simultáneos (SLAM) y sistemas de navegación con odómetro. Al igual que el INS, otros sistemas de navegación autónomos (SCNS) también sufren una deriva que se acumula a medida que avanza el vehículo.

El término "mapa", como se usa en este documento, debe interpretarse de manera amplia para incluir cualquier estructura de datos que represente un área geográfica. Un mapa puede ser absoluto, es decir, comprender indicaciones de coordenadas absolutas de un objeto o una ubicación, o relativo, es decir, comprender información sobre ubicaciones u objetos, independientemente de sus ubicaciones en coordenadas absolutas. Un mapa puede representarse en un dispositivo de visualización informatizado, papel o cualquier otro medio tangible. En algunas realizaciones de la descripción, se puede generar y usar un mapa de 2,5 dimensiones. Un mapa de 2,5 dimensiones se refiere a un mapa que indica la altura más baja de un obstáculo sobre el suelo, es decir, la distancia vertical entre el suelo y el obstáculo en cada ubicación del suelo. En otras palabras, se proporciona para cada ubicación del suelo, la altura del espacio libre sobre el suelo. Así, la información del mapa indica para cada ubicación la altura libre para el UGV. Por ejemplo, la altura más baja de la copa de un árbol o un puente en un punto determinado. Se apreciará que para obstáculos que están en el suelo, como una casa o el tronco de un árbol, esta altura puede indicarse como cero. Por lo tanto, para fines de planificación de rutas, la altura libre puede tenerse en cuenta al determinar, por ejemplo, si el UGV puede pasar por debajo de un árbol o un puente.

Ahora se hace referencia a la Fig. 1, que muestra un diagrama de bloques esquemático de un sistema de navegación de un vehículo, ejemplificado por un UGV, de acuerdo con algunos ejemplos de la materia descrita actualmente.

El UGV 100 comprende el sistema 102 de navegación . Se agradecerá que el sistema 102 de navegación pueda comprender componentes, algunos de los cuales también pueden servir para otros fines, y que los componentes del sistema 102 de navegación puede estar ubicado en diferentes lugares en el UGV 100. Además, el sistema 102 de navegación también puede recibir servicios y comunicarse con otros componentes del UGV 100.

El sistema 102 de navegación puede comprender o estar operativamente conectado de otro modo a un dispositivo de escaneo 104 configurado para escanear un área que rodea al vehículo y proporcionar datos de salida de escaneo para generar un mapa relativo, como se describe más adelante.

El sistema 102 de navegación puede comprender además o estar conectado operativamente de otro modo a la IMU 108 que proporciona, entre otros, datos de aceleración del UGV, y el INS 110 hace seguimiento de la posición, la velocidad y la orientación de un objeto con base en los datos de salida de la IMU. En algunos ejemplos, el INS 110 comprende la IMU 108 para formar un sistema de navegación autónomo que usa medidas proporcionadas por la IMU 108 para rastrear la posición, la velocidad y la orientación de un objeto en relación con una posición, orientación y velocidad iniciales. Como se mencionó anteriormente, el INS es simplemente un ejemplo, y se pueden usar otros sistemas de navegación autónomos además del INS o en lugar de él.

El sistema 102 de navegación puede comprender además o estar conectado operativamente de otro modo a los subsistemas de control del vehículo 112 incluyendo, por ejemplo, la unidad de control de la dirección, la unidad de control de la marcha, la unidad de control del acelerador, etc. Los subsistemas 112 de control del vehículo se puede configurar en algunos ejemplos para recibir y/o generar instrucciones de control del vehículo (por ejemplo, comandos de dirección) y controlar el UGV 100 respectivamente. Las instrucciones pueden ser absolutas o relativas, por ejemplo, una instrucción absoluta puede ser "ir 20 m al norte", mientras que una instrucción relativa puede ser "continuar recto durante 20 m" o "gas 30 %, velocidad de guiñada 50 %".

El sistema 102 de navegación puede comprender además una unidad 116 de determinación de ruta de destino y global (implementada, por ejemplo, como una unidad de procesamiento dedicada o conectada operativamente de otra manera a una unidad de procesamiento) para obtener un destino al que el UGV 100 tiene que llegar, y calcular un camino a ese destino, u obtener, por ejemplo, recibir, un camino que lleve a un destino. Se puede proporcionar una ruta como una serie de puntos de ruta que conducen desde una ubicación actual del UGV 100 a una ubicación de destino. La unidad 116 de determinación de ruta de destino y global puede comprender o utilizar uno o más componentes tales como, entre otros: Sistema de Posicionamiento Global (GPS); unidad de comunicación para recibir una ubicación o instrucciones de una fuente externa; cámara y un sistema de visión informatizado para capturar imágenes del entorno e identificar en las imágenes una señal predeterminada que indica un destino objetivo. La indicación puede incluir, por ejemplo, luz visible o invisible o un gesto predeterminado realizado por una persona o una máquina, o similar.

Así, por ejemplo, el sistema 102 de navegación puede usar un GPS para navegar el vehículo hacia un destino designado mientras se ejecuta la evitación de obstáculos con base en el mapa relativo como se describe más adelante en el presente documento.

El UGV 100 puede comprender además un dispositivo 120 de almacenamiento de datos informáticos para almacenar información tal como uno o más mapas, información sobre obstáculos, instrucciones de navegación, o similares.

El sistema 102 de navegación puede comprender además o estar conectado operativamente de otro modo a una o más unidades de procesamiento para controlar y ejecutar varias operaciones, como se describe en el presente documento. Cada unidad de procesamiento comprende un circuito de procesamiento respectivo que comprende al menos un procesador informático que puede conectarse operativamente a un dispositivo de almacenamiento legible por ordenador que tiene instrucciones informáticas almacenadas para ser ejecutadas por el procesador informático.

Según un ejemplo, diferentes elementos funcionales (unidades, módulos) en el sistema 102 de navegación puede implementarse como una unidad de procesamiento dedicada que comprende un procesador de informático dedicado y almacenamiento informático para ejecutar operaciones específicas.

De manera adicional o alternativa, uno o más elementos pueden conectarse operativamente a una unidad de procesamiento común configurada para ejecutar operaciones según las instrucciones almacenadas en los elementos funcionales.

Por ejemplo, el UGV 100 puede comprender circuitos 124 de procesamiento (por ejemplo, ser parte de un ordenador o unidad de procesamiento) que puede configurarse para ejecutar varios módulos funcionales de acuerdo con instrucciones legibles por ordenador almacenadas en un medio legible por ordenador no transitorio conectado operativamente a un circuito 124 de procesamiento , como un dispositivo 120 de memoria . Con fines ilustrativos, dichos módulos funcionales se denominan en lo sucesivo como incluidos en el circuito de procesamiento. En particular, en algunos ejemplos, al menos parte del procesamiento puede ser realizado por un ordenador ubicado de forma remota desde el UGV y configurado para recibir datos de entrada del UGV y proporcionar al UGV la salida del procesamiento a través de un enlace de comunicación.

El sistema 102 de navegación puede comprender, a modo de ejemplo, un módulo 128 de generación y actualización de mapas relativos , módulo 132 de cálculo de ubicación actualizada y módulo 136 de actualización de ruta .

El módulo 132 de cálculo de ubicación actualizada está configurado para actualizar la ubicación del UGV 100 con base en datos, como el cambio en la ubicación del UGV 100, según lo determine el INS 110. La ubicación puede ser relativa a una ubicación anterior, por ejemplo, 20 m en una dirección específica y, por lo tanto, es útil para evaluar la ubicación actualizada del UGV 100 en el mapa, en relación con las celdas no transitables del mapa.

El módulo 128 de generación y actualización de mapas relativos está configurado para recibir lecturas del dispositivo 104 de escaneo y desde el módulo 132 de cálculo de ubicación actualizada , y generar o actualizar un mapa relativo de los alrededores del UGV como se describe más adelante, incluyendo la actualización de la posición de los elementos en el entorno escaneado en relación con el vehículo.

El módulo 136 de actualización de ruta está configurado para determinar una ruta progresiva dentro del área del mapa relativo para dirigir el vehículo y evitar obstáculos. El módulo 136 de actualización de ruta se puede configurar aún más para actualizar una ruta global obtenida por la unidad 116 de obtención de ruta de destino/global , con base en el mapa relativo generado por el módulo 128 de generación y actualización de mapas , de modo que la ruta actualizada sortea los obstáculos cercanos.

La Fig. 2 muestra una ilustración esquemática de un ejemplo de un entorno en el que el UGV 200 tiene que navegar desde una ubicación actual a la ubicación 212 de destino . El entorno puede comprender obstáculos tales como un obstáculo 204 positivo , que están sobre el nivel del suelo, u obstáculo 208 negativo que está por debajo del nivel del suelo, obstáculo 205 elevado como un árbol o un puente, terreno 206 empinado que puede ser, por ejemplo, una pendiente trasera, lateral o frontal, en la que todos los obstáculos no son transitables para el UGV 200 y hay que evitarlo. Se apreciará que algunos objetos presentan un obstáculo cuando se accede desde un lado, pero no cuando se accede desde otro lado. Por ejemplo, una rampa puede presentar un obstáculo cuando se accede desde el lateral, pero no cuando se accede desde la parte delantera o trasera.

Según algunos ejemplos de la materia descrita actualmente, mientras un vehículo (por ejemplo, un UGV) avanza en un área determinada, genera, en tiempo real, un mapa relativo del área que rodea al UGV, escaneando repetidamente el área y determinando, usando un sistema de navegación autónomo (por ejemplo, el INS), la posición de los elementos en el entorno escaneado en relación con el UGV. El mapa se actualiza continuamente junto con el avance del UGV y proporciona una imagen en tiempo real del entorno circundante, lo que permite navegar con el UGV en el área transversal evitando obstáculos.

Según un ejemplo, la navegación del UGV puede ser realizada por un operador del UGV. En algunos ejemplos, el operador puede estar ubicado a bordo del vehículo mientras que en otros ejemplos el operador controla el UGV desde una estación de control remoto. En cualquier caso, el operador puede controlar el UGV con base en el mapa relativo (generado por ejemplo por el módulo 128) que se muestra en un dispositivo de visualización (por ejemplo, una pantalla de ordenador a bordo del vehículo conectado operativamente al sistema 102 de navegación ) y proporciona una imagen en tiempo real del área atravesada cerca del UGV.

Según otro ejemplo, el UGV está configurado para navegar de forma autónoma hacia un destino objetivo, opcionalmente a lo largo de una ruta predefinida (global) usando, por ejemplo, GPS, para usar el mapa relativo para detectar obstáculos cercanos y generar instrucciones de maniobra para evitar los obstáculos detectados.

Ahora se hace referencia a la Fig. 3, que muestra un diagrama de flujo de la operación para la navegación dentro de un área según ejemplos de la materia descrita actualmente. Las operaciones se describen a continuación con referencia a los elementos de la Fig. 1, sin embargo, esto se hace solo a modo de ejemplo y no debe interpretarse como una limitación.

En algunos ejemplos, se recibe información que incluye datos que caracterizan el área a atravesar, así como los parámetros operativos del UGV 100 y sistema 102 de navegación (bloque 300). Por ejemplo, el circuito 124 de procesamiento puede recibir dicha información al inicio de la navegación del vehículo. Por ejemplo, esta información puede incluir, entre otros, el tamaño o la ubicación del área a atravesar, la densidad de obstáculos, la velocidad máxima o promedio del UGV dentro del terreno, la distancia de exploración, el ángulo de exploración (360° o menos) y resolución de escaneo (cada 1°, 2°, etc.) de uno o más dispositivos de escaneo que comprende el UGV, tamaño del mapa relativo, tamaño de las celdas que dividen el mapa, o similares. En algunos ejemplos, el circuito 124 de procesamiento se puede configurar para determinar los parámetros de mapa del mapa relativo, como el tamaño del área representada por el mapa, el tamaño de las celdas que dividen el mapa o similares, como se detalla a continuación. Se apreciará que en algunos ejemplos, el mapa relativo que representa el área que rodea al UGV es cuadrado o sustancialmente cuadrado (es decir, con alguna disparidad entre las longitudes de los diferentes bordes del mapa, por ejemplo, menos del 10 % de diferencia o menos del 5% de diferencia o menos del 2,5% de diferencia, etc.). Sin embargo, en otros ejemplos, el mapa relativo puede ser un rectángulo o tener alguna otra forma.

En el bloque 302 los datos se reciben de un escáner (por ejemplo, un dispositivo 104 de escaneo representada la Fig. 1). El escáner se opera para escanear un área alrededor del vehículo (realizar una operación de escaneo) a medida que el vehículo viaja a través del área y generar datos de salida de escaneo, que comprenden lecturas de distancias desde el UGV a objetos en diferentes direcciones alrededor del vehículo y transmitir los datos de salida de escaneo a un procesador informático (por ejemplo, el circuito 124 de procesamiento). El escáner funciona para proporcionar las lecturas repetidamente, a una velocidad que depende de las capacidades del dispositivo, la configuración de usuario o similares. Las lecturas pueden recibirse durante un ciclo completo (36020) alrededor del dispositivo, o para un ángulo más pequeño, como 180°, 270°, o similar. Las lecturas se pueden recibir con una resolución predefinida, como cada 0,5°, cada 1°, cada 2°, o similar, horizontal y verticalmente. Se apreciará que los datos de salida de escaneo pueden recibirse de múltiples escáneres conectados operativamente al UGV, que pueden combinarse para generar el mapa.

En el bloque 304, las lecturas se reciben de un sistema de navegación autónomo como el INS 110 (por ejemplo, recibido en el circuito 124 de procesamiento ), que indica una ubicación actual del UGV en relación con una ubicación anterior. Las lecturas pueden ser proporcionadas por el INS 110 a una tasa que depende de las capacidades del INS 110, configuración de usuario, etc.

En el bloque 305 se genera o actualiza un mapa relativo del área del UGV con base en los datos de salida de escaneo y de los datos del INS (por ejemplo, mediante el circuito 124 de procesamiento que ejecuta el módulo 128 de generación/actualización de mapas relativos ). Se apreciará que el mapa se genera inicialmente con base en los datos de salida de escaneo recibidos del escáner. 104 y los datos del INS recibidos del INS (que incluyen la ubicación y la orientación del UGV en el momento del escaneo) después de lo cual se puede actualizar con base en los datos de salida de escaneo adicionales o en los datos de posicionamiento del UGV calculados con base en los datos del INS. Por lo tanto, el mapa puede actualizarse cuando se reciben nuevas lecturas del escáner 104, o cuando la ubicación relativa del UGV ha cambiado en respuesta a nuevos datos recibidos del INS.

El mapa relativo es acumulativo y combina datos de salida de escaneo de una pluralidad de operaciones de escaneo. Además de la orientación del UGV obtenida del INS, se necesitan datos de posicionamiento del vehículo obtenidos del INS para determinar la posición actual del UGV en relación con el mapa anterior (por ejemplo, en relación con el norte) y permitir la acumulación de datos de salida de escaneo generados a lo largo del tiempo en diferentes operaciones de escaneo (por ejemplo, consecutivas).

La lectura del dispositivo de escaneo (datos de salida de escaneo) generada por el escáner se procesa para identificar objetos y el contorno del terreno y se genera un mapa correspondiente (denominado en el presente documento también "mapa inicial") basado en la salida del procesamiento. Según algunos ejemplos, la altura de varios objetos en el área escaneada que rodea al UGV puede determinarse con base en las lecturas en varias direcciones verticales, proporcionando así información tridimensional para generar un mapa tridimensional. En otros ejemplos, por ejemplo, para ahorrar recursos, se puede generar y usar un mapa de 2,5 dimensiones, como se mencionó anteriormente. El mapa generado (por ejemplo, un mapa en 3D o 2,5D) proporciona una imagen en tiempo real del entorno que rodea al UGV desde el punto de vista de los escáneres ubicados a bordo del UGV.

Según algunos ejemplos, el mapa puede generarse y actualizarse de manera que esté centrado alrededor del UGV y las ubicaciones de los obstáculos en el área del UGV se indiquen en relación con el UGV. Se apreciará que la generación de mapas también puede utilizar información obtenida de otras fuentes, como caminos existentes, áreas que pueden o no atravesarse, información obtenida del análisis de imágenes, información que indica si ciertos objetos son obstáculos o no, o similares.

Según un ejemplo, el tamaño del área representada por el mapa se puede determinar de acuerdo con el alcance y la precisión del dispositivo de exploración. Por ejemplo, un rango de exploración de 35 m en cada dirección con la precisión adecuada para el terreno y la tarea, proporciona un mapa que representa un cuadrado que tiene un borde del doble de la distancia de exploración, es decir, 70 m. Sin embargo, se apreciará que el tamaño del área del mapa puede determinarse de acuerdo con parámetros adicionales o diferentes, tales como el tamaño del área a atravesar, la deriva SCNS (por ejemplo, INS), u otros factores. Según algunos ejemplos, el tamaño del área es del orden de magnitud de decenas de metros, como entre 10 m a 200 m en cada dimensión (por ejemplo, longitudinal y lateral).

Un mapa rectangular (por ejemplo, cuadrado) tiene la ventaja de que se puede dividir más fácilmente en celdas de igual tamaño en comparación con otras formas, como un mapa circular. Así, como se ilustra en la Fig. 5, mientras el escáner rodea el vehículo 100, un cuadrado circungonado que tiene una forma rectangular define un mapa exterior (50). El circuncírculo de un cuadrado interior define un mapa interior (52), donde toda el área del mapa interior está dentro del área mapeada del círculo escaneado.

En algunos ejemplos, dado un cierto tamaño W del borde del mapa (suponiendo, por ejemplo, un mapa que es sustancialmente cuadrado), el escáner proporciona lecturas del área alrededor del UGV 100 que se usan para definir un círculo alrededor del cuadrado del mapa (es decir, el mapa interior). Se puede definir un cuadrado circungonado (mapa exterior) para el circuncírculo con un borde que es igual a aproximadamente 1,41 del borde del cuadrado interior. Según algunos ejemplos, el mapa exterior (que incluye el mapa interior) está orientado con el norte. Luego, el mapa interior se puede girar, dentro del área del mapa exterior, para que se oriente con la cabeza del UGV (por ejemplo, un mapa de ego-esfera horizontal o ego-localizado) para la comodidad de los usuarios (por ejemplo, operadores de los planificadores de vehículos o rutas). Por ejemplo, a un operador que conduce el vehículo con base en el mapa correspondiente se le proporciona el mapa interno ("mapa integrado" interno) generado como un mapa horizontal orientado con el rumbo del vehículo, lo que le permite al operador comprender fácilmente la imagen en tiempo real del entorno circundante en relación con la posición actual del vehículo.

Según la materia descrita en el presente documento, el mapa se divide en una cuadrícula de celdas, en la que cada celda representa parte del área del mapa. En un ejemplo, la división del mapa en celdas se puede realizar como parte del proceso de generación del mapa (descrito con referencia al bloque 305). En otro ejemplo, la división se puede realizar como parte del proceso de clasificación que se describe a continuación (con referencia al bloque 306). Como se explica con más detalle a continuación, el tamaño de las celdas que dividen el mapa se determina con base en la deriva del INS en una determinada distancia predefinida.

En el bloque 306, los datos de mapeado se someten a un proceso de clasificación que incluye la identificación de obstáculos dentro del área mapeada (por ejemplo, mediante el circuito 124 de procesamiento o por algún otro procesador dedicado que implemente algún tipo de algoritmo de clasificación de objetos). Una vez disponible, se usa la información sobre los obstáculos en el área mapeada para clasificar las celdas que dividen el mapa Se conocen en la técnica varios métodos para identificar obstáculos en un entorno escaneado con base en los datos de salida escaneados.

Un ejemplo de un algoritmo de clasificación de objetos se describe en un artículo de Procopio, M. J., Mulligan, J., & Grudic, G. (2009), titulado: "Learning Terrain Segmentation With Classifier Ensembles For Autonomoues Robot Navigation In Unstructured". Revista de Robótica de Vampo, 26 (2), 145-175). Otro ejemplo de un algoritmo de clasificación de objetos se describe en un artículo de Ribo M. y Pinz A. (2001) titulado "sonara comparison of Three uncertainty calculi for building sonar based occupancy grids", Revista Internacional de Robótica y Sistemas de Automatización 35: 201 -209. Otro ejemplo de un algoritmo de clasificación de objetos se describe en un artículo de Lin J. Y. y Lee S. (2003) titulado "Consecutive scanning based obstacle detection and probabilistic navigation of mobile robot" Conferencia internacional IEEE/RSJ sobre sistemas y robots inteligentes: 3510-3515.

Para mayor comodidad, el mapa generado con base en los datos de salida de escaneo como se describe anteriormente con referencia al bloque 305 puede denominarse "mapa inicial" y el término "mapa integrado" puede usarse para referirse al mapa inicial después de haberlo dividido en celdas clasificadas como celdas transitables o no transitables. Los datos de mapas tanto del mapa inicial como del mapa integrado y sus actualizaciones continuas de mapas se pueden almacenar en un dispositivo de almacenamiento de datos (por ejemplo, 120).

Después de la identificación de obstáculos dentro del área mapeada, las celdas que dividen el área se clasifican en una de las siguientes clases como mínimo: celdas no transitables (es decir, que representan un área que comprende un obstáculo o parte del mismo); y celdas transitables (es decir, que representan un área que no comprende un obstáculo o parte del mismo). Las celdas que abarcan obstáculos se clasifican como no transitables, mientras que las celdas que no tienen obstáculos se clasifican como transitables. En algunos ejemplos, una celda también puede clasificarse como desconocida.

Se apreciará que inicialmente todas las celdas pueden clasificarse como desconocidas. A medida que el UGV se acerca a las áreas representadas por celdas desconocidas, su clase puede aclararse y luego se pueden clasificar en transitables o no transitables. Además, en algunos ejemplos, determinar si un área representada por una celda con clase desconocida es transitable o no, puede basarse en la ruta de progresión específica, la tarea a realizar, la transitabilidad del vehículo, el tipo de terreno o similar.

Por lo tanto, mientras que diferentes UGV que viajan en la misma área pueden generar un mapa inicial idéntico o muy similar del área, cada UGV puede generar un mapa o mapas integrados diferentes, ya que puede clasificar diferentes objetos y áreas dentro del área mapeada como obstáculos, dependiendo de su ruta o rutas de progresión específicas, su transitabilidad, etc.

Ahora se hace referencia también a las Figs. 4A y 4B que ilustran representaciones visuales de mapas de un entorno en dos puntos en el tiempo, para demostrar cómo se genera y actualiza el mapa relativo a medida que avanza el UGV, de acuerdo con algunas realizaciones de la descripción. Como se mencionó anteriormente, los mapas se pueden generar/actualizar (por ejemplo, mediante el circuito 124 de procesamiento, por ejemplo, mediante el módulo 128 de generación/actualización de mapas relativos) con base en la salida de escaneo proporcionada por el dispositivo 104 de escaneo y datos del INS recibidos desde el INS 110.

La Fig. 4A muestra un mapa 4002D que representa el área escaneada en un tiempo ti particular, y la Fig. 4B muestra mapa 400' 2D , que representa el área escaneada en un tiempo t²posterior. Como se mencionó anteriormente, el mapa relativo es acumulativo a medida que se agregan continuamente nuevos datos de salida de escaneo a los datos existentes, de modo que el mapa relativo combina datos de salida de escaneo de una pluralidad de operaciones de escaneo. La alineación entre los datos de salida de escaneo de diferentes operaciones de escaneo (por ejemplo, consecutivas) se realiza con base en los datos INS. A medida que avanza el vehículo, se agregan nuevas áreas al mapa y las áreas que llegan al final del mapa se excluyen de futuras actualizaciones de mapas.

Según el ejemplo ilustrado, entre t¹y t²el UGV se movió hacia el norte una distancia representada por dos celdas de los mapas. Así, el mapa 400' representa un área que tiene una superposición significativa pero está más al norte en relación con el área del mapa 400. El cuadrado 404 negro indica el UGV y está ubicado en ambos mapas en el centro del mapa, pero debido al movimiento del UGV hacia el norte entre t¹y t², los obstáculos se han movido hacia el sur en relación con el UGV. Así los obstáculos representados en el mapa 400' como áreas 408', 412', 416' y 420' se muestran más al sur en comparación con las áreas 408, 412, 416 y 420 en el mapa 400. El obstáculo representado por el área 428 del mapa 400 no está representado en el mapa 400' ya que se encuentra en la zona sur del mapa 400 que no está incluido en el mapa 400'. El obstáculo representado por el área 424 en el mapa 400, por otro lado, está representado por el área 424' donde una parte más grande de ella se muestra en el mapa 400' y el área 432 aparece en la parte norte del mapa 400'. Se apreciará que los obstáculos positivos y negativos no se representan de manera diferente, ya que ambos tipos representan celdas de área que no son transitables y que el UGV debe evitar.

En particular, aunque los obstáculos permanecen en las mismas ubicaciones y el UGV se mueve en relación con el entorno, los mapas se crean en relación con el UGV. Los mapas representan así el UGV en la misma ubicación dentro de los mapas mientras que los obstáculos se mueven en la dirección opuesta a la dirección de movimiento del UGV. Como se mencionó anteriormente, los cambios en la posición del UGV en relación con el entorno se determinan con base en los datos del INS.

Como se explicó anteriormente, el mapa se divide en una cuadrícula de celdas, que se clasifican en al menos una de las siguientes clases: celda no transitable (es decir, que representa un área que comprende un obstáculo o parte del mismo); y celda transitable (es decir, que representa un área que no comprende un obstáculo tal que el UGV no pueda ingresar al área o deba evitarla por alguna otra razón).

Una celda se clasifica de acuerdo con la clasificación del área correspondiente que abarca dentro del mapa. En algunos ejemplos, un obstáculo o cualquier parte del mismo ubicado dentro del área de la celda hace que toda la celda no se pueda atravesar. Por lo tanto, toda el área de una celda puede clasificarse como no transitable incluso si un obstáculo detectado dentro del área representada por la celda cubre solo una parte del área de la celda, por ejemplo, el tamaño del obstáculo u obstáculos o parte del mismo ubicado dentro del área representada por la celda es más pequeña que el área total de la celda. Por lo tanto, una celda clasificada como transitable asegura que el área representada por la celda esté libre de obstáculos. Como se ejemplifica en las Figs. 4a y 4b todos los obstáculos cubren celdas completas, es decir, la totalidad de cada celda es un obstáculo (es decir, no transitable) o no un obstáculo (es decir, transitable).

Según los ejemplos de la materia que se describe actualmente, el tamaño de las celdas en el mapa se selecciona para igualar o exceder la deriva máxima acumulada del INS en alguna distancia.

Por lo tanto, el tamaño de la celda proporciona un umbral de seguridad que protege contra los errores de navegación que resultan de la deriva del INS. Las celdas más grandes proporcionan umbrales de seguridad más amplios y, por lo tanto, proporcionan una posibilidad menor de golpear un obstáculo debido a una posición del vehículo determinada erróneamente como resultado de la deriva. En particular, dado que el tamaño de celda está relacionado con la deriva específica del INS, el tamaño de la celda puede diferir según el tipo específico de INS que se use y su deriva correspondiente. Dada una cierta distancia, un INS más preciso permite usar celdas más pequeñas, ya que tiene menos deriva en la distancia.

La distancia sobre la que se determina la deriva máxima acumulada puede ser, por ejemplo, una dimensión, como el tamaño del borde del área representada por el mapa (por ejemplo, el mapa 52 interior). De manera alternativa, en un ejemplo diferente, la distancia puede ser la mitad del tamaño del borde del área representada por el mapa (por ejemplo, el mapa interior), lo cual es relevante cuando el UGV está ubicado en el centro del mapa y, por lo tanto, puede recorrer la mitad del tamaño de borde. del área antes de salir del área mapeada e ingresar a un área de un mapa nuevo/actualizado generado con base en un resultado de escaneo más reciente. Según otro ejemplo, la distancia puede ser la longitud de una diagonal que cruza el área del mapa desde un punto (vértice) hasta un punto opuesto (vértice), lo que equivale en un mapa de forma cuadrada a aproximadamente 1,41 veces la longitud de borde del mapa interior. En otro ejemplo, la distancia es igual a la mitad de la longitud de la diagonal, mientras que en otro ejemplo la distancia es igual a la diagonal de un rectángulo que cubre la mitad del área del mapa interior. En particular, también se pueden usar otras distancias.

Al seleccionar el tamaño de celda para que sea mayor que la deriva máxima en la distancia de la mitad del tamaño del área representada por el mapa, se asegura que el vehículo pueda avanzar hasta el borde del área representada por el mapa sin chocar con un obstáculo. Por ejemplo, suponiendo que el tamaño del mapa es de 70 m por 70 m, una deriva de un grado sobre la mitad de la longitud del mapa (35 m) equivale a unos 61 cm, (35 m).*tan(1)=0.61). Por lo tanto, si se selecciona un tamaño de celda superior a 61 cm, la presencia de un obstáculo o parte del mismo en una celda, hace que esa celda no sea transitable, incluso si el obstáculo o parte del mismo es menor de 61 cm.

En algunos ejemplos, las celdas pueden ser cuadradas, pero en otras realizaciones pueden tener otras formas, como rectangulares, en cuyo caso el tamaño de cada dimensión de las celdas se relaciona con la desviación máxima a lo largo de la dirección relevante en una distancia determinada.

Según un ejemplo, el tamaño de celda se determina de acuerdo con la velocidad de actualización del mapa y la velocidad máxima o esperada del UGV. En tal caso, se puede calcular la distancia que recorre el UGV entre actualizaciones de mapas consecutivas ya partir de ahí se puede calcular la deriva del INS sobre esa distancia. La tasa de actualización del mapa se relaciona con la tasa de escaneo del escáner y el tiempo requerido para generar/actualizar el mapa relativo con base en los datos de salida de escaneo, teniendo en cuenta que las celdas pequeñas incurren en una carga computacional más pesada. En general, a medida que aumenta la tasa de actualización del mapa o disminuye la velocidad, se pueden usar celdas más pequeñas.

En otros ejemplos, el tamaño de la celda se puede determinar de acuerdo con una relación entre el tamaño del mapa al cuadrado expresado, por ejemplo, en metros cuadrados, y la velocidad del UGV, expresada, por ejemplo, en metros por segundo, multiplicada por el INS. deriva, expresada por ejemplo en radianes por segundo.

El hecho de que toda una celda se clasifique como no transitable, independientemente del tamaño real de los obstáculos ubicados dentro del área de la celda, junto con el hecho de que el tamaño de la celda es mayor que una deriva acumulada máxima del INS en una distancia dada, protege de la colisión con obstáculos que pueden resultar de la deriva del INS sobre la distancia dada. La deriva acumulada sobre la distancia dada puede inducir un error de navegación que es menor que el tamaño de una celda pero no mayor. Por lo tanto, como resultado de dicho error, el UGV puede desviarse de su ubicación real solo dentro de los límites de una celda. Dado que una celda transitable está completamente libre de obstáculos, la desviación dentro de los límites de una celda no representa un riesgo de colisión con un obstáculo.

Como se mencionó anteriormente, según algunos ejemplos de la materia descrita actualmente, el mapa relativo se puede crear y actualizar de manera acumulativa, en el que las lecturas se recopilan a medida que el UGV avanza en el área. Inicialmente, los datos de escaneo de áreas más allá del rango de escaneo del escáner, o demasiado cerca del escáner, por ejemplo, en el rango de 5 m desde el escáner en cada dirección, no están disponibles para escanear. A medida que avanza el UGV, se vuelve disponible un mapa del área completa que rodea al UGV y dentro del rango de escaneo. Una vez que está disponible un mapa del área completa que puede ser representada por el mapa, el mapa se actualiza a medida que se escanean nuevas áreas, a medida que el UGV avanza hacia estas áreas. Sin embargo, las áreas periféricas en la dirección opuesta a la dirección de avance se excluyen de los mapas, ya que se están actualizando.

En algunas situaciones, los objetos pueden aparecer o desaparecer entre actualizaciones de mapas consecutivas. Como resultado de la naturaleza acumulativa del mapa que combina la salida de escaneo de diferentes operaciones de escaneo (por ejemplo, consecutivas), se requiere hacer coincidir (o alinear) elementos (por ejemplo, obstáculos detectados) que se detectaron en un escaneo anterior y no detectado en un escaneo posterior, incluso cuando los elementos todavía están ubicados dentro del área del mapa. La desaparición de objetos puede deberse, por ejemplo, a la geometría del UGV y la topografía de las áreas escaneadas cerca del UGV. Por ejemplo, una línea de visión desde el dispositivo de escaneo hasta un obstáculo que ha sido identificado 10 metros por delante del UGV en una primera operación de escaneo puede bloquearse en una operación de escaneo consecutiva debido al cambio en la orientación del UGV como resultado de la topografía. En otras situaciones, la desaparición del objeto puede deberse al ruido o al escaneo en diferentes ángulos. Por ejemplo, un escaneo puede incluir lecturas a lo largo de ángulos impares (por ejemplo, 1°, 3°, etc.) en relación con alguna dirección, mientras que el siguiente escaneo puede incluir los ángulos pares (por ejemplo, 2°, 4°, etc.). Los objetos que aparecen recientemente se pueden indicar como celdas no transitables en el mapa recién generado. En algunas situaciones, los objetos que han desaparecido aún se pueden representar como celdas no transitables en uno o más mapas actualizados. Por ejemplo, cuando los objetos se escanean desde cierta distancia y luego desaparecen a medida que el UGV se acerca a los objetos, se puede suponer que los objetos permanecen en su ubicación y se indican en el mapa, y luego pueden reaparecer una vez que el UGV avanza más. Las ubicaciones de dichos objetos en relación con el UGV pueden determinarse de acuerdo con los datos INS recibidos, que indican el cambio en la ubicación del UGV desde la última actualización del mapa. Por lo tanto, como se mencionó anteriormente, se utiliza un INS para comparar datos de salida de escaneo obtenidos en diferentes operaciones de escaneo, incluida la determinación de cambios en la posición del UGV en relación con elementos en el entorno escaneado, que se identifican en una operación de escaneo y no se identifican en otra operación de escaneo (por ejemplo, consecutiva) mientras aún se encuentra dentro del área del mapa.

Opcionalmente, para ahorrar tiempo y recursos de cálculo, o debido a las limitaciones del escáner o la topografía del área, parte o la totalidad de las áreas previamente escaneadas no se vuelven a escanear, o la información escaneada relacionada con estas áreas no se procesa como mapas consecutivos que incluyen representación. de estas áreas se generan. Más bien, la información relacionada con estas áreas, obtenida durante exploraciones anteriores, se mantiene y se usa mientras se actualiza el mapa.

Como se detalla a continuación, el UGV avanza de acuerdo con un mapa actualizado usando datos recibidos del INS 110 y del dispositivo de escaneo y, por lo tanto, puede evitar obstáculos.

Volviendo ahora a la Fig. 3, en el bloque 308, según algunos ejemplos, se puede obtener una ruta global a un destino deseado al que debe llegar el UGV.

La ruta global puede calcularse mediante el circuito 124 de procesamiento o recibirse desde una fuente externa a través de un módulo de comunicación que se comunica, por ejemplo, a través de una red de RF. Una ruta global puede recibirse en forma de puntos de ruta o instrucciones de avance.

La determinación de la ruta global, si es necesario, puede incluir la obtención de coordenadas relativas o absolutas de la ubicación actual del UGV y del destino, y el cálculo de una ruta global entre ellos, usando cualquier método de planificación de rutas que se conozca actualmente o se conocerá en el futuro. La ruta global puede incluir uno o más puntos de ruta a través de los cuales el UGV tiene que pasar a lo largo de la ruta global. El cálculo de la ruta global puede tener en cuenta también datos tales como carreteras existentes que se van a usar o similares. El cálculo de la ruta global también puede tener en cuenta las ubicaciones que deben evitarse, como las carreteras existentes que pueden resultar dañadas por el UGV.

En algunas realizaciones, la ruta global se puede calcular en asociación con un destino que es relativo a la ubicación actual del UGV. El destino puede obtenerse buscando e identificando manual o automáticamente una señal predeterminada que indique el destino objetivo. El signo predeterminado puede ser, por ejemplo, un puntero que emite luz visible o invisible, un lugar en el que una persona o una máquina realiza un gesto predeterminado, o similar.

Se apreciará que los ejemplos mencionados anteriormente no deben interpretarse como limitantes y en su lugar se puede usar cualquier otro método para obtener un objetivo y determinar una ruta global desde la ubicación actual hasta el destino. Por ejemplo, una ruta global puede ser una línea de color dibujada o pintada en un piso dentro de una estructura (navegación interior), donde el vehículo comprende un sistema de visión informático que comprende una cámara conectada operativamente a un circuito de procesamiento (por ejemplo, la unidad 116 determinación de ruta de destino/global) configurado para ejecutar el procesamiento de imágenes. La cámara captura la imagen de la línea coloreada y las imágenes obtenidas son procesadas por un circuito de procesamiento de imágenes usando, por ejemplo, algoritmos de detección de líneas bien conocidos (por ejemplo, detección de bordes, segmentación, etc.).

En el bloque 312, una vez que esté disponible un mapa relativo actualizado, el mapa se puede usar para conducir el vehículo a lo largo de una ruta de progresión dentro del área mapeada que evita los obstáculos detectados. Se observa que no es necesario navegar a lo largo de una ruta global y, en varios casos, el mapa relativo se puede usar para navegar el vehículo sin una ruta global. Por ejemplo, un operador puede usar el mapa relativo (por ejemplo, "integrado" interno) para navegar el vehículo. O en otro ejemplo, un vehículo puede navegar de forma autónoma con base en ciertas reglas predefinidas u otros datos mientras usa el mapa relativo para evitar obstáculos.

Se apreciará que si no existen obstáculos en los alrededores del UGV, por ejemplo, si las celdas que representan las áreas que se espera que se atraviesen hasta la siguiente lectura, tal como se reciben del dispositivo de escaneo, se indican como transitables, entonces se puede usar la ruta tal cual, sin actualizaciones.

Se apreciará que algunos objetos representan un obstáculo cuando se accede desde un lado, pero no cuando se accede desde otro lado. Por ejemplo, una rampa representa un obstáculo cuando se accede desde el lateral de la rampa, pero no cuando se accede desde la parte delantera o trasera. Así, según algunos ejemplos, la identificación de obstáculos en el mapa depende de un camino de progresión específico del UGV. Dada una determinada ruta de progresión posible dentro del área del mapa relativo (denominada aquí también "ruta de progresión" o "ruta local"), se determina si el UGV puede atravesar el área mapeada a lo largo de esa ruta local. Según algunos ejemplos, el UGV puede simular una pluralidad de caminos de progresión posibles que conducen desde su posición actual a una ubicación deseada e identificar dentro del área mapeada, para cada camino simulado, los obstáculos respectivos de ese camino.

Además, cuando se simulan múltiples caminos de progresión, la clasificación de las celdas en no transitables y transitables puede repetirse para cada uno de los caminos simulados. Por lo tanto, la identificación de obstáculos y la clasificación de celdas en consecuencia puede ocurrir a medida que el UGV avanza a través del área una vez que la ruta de progresión o las rutas de progresión simuladas se conocen en tiempo real.

Como la identificación de obstáculos y la clasificación de celdas en celdas transitables y no transitables depende de la ruta de progresión específica del UGV, en algunos ejemplos, los obstáculos pronunciados que pueden detectarse fácilmente inicialmente (en el bloque 306) y otros obstáculos que dependen del mapa de progresión específico se identifican junto con la generación/actualización del mapa de progresión descrito con referencia al bloque 312.

Como se demuestra adicionalmente con referencia a las Figs. 6a, 6b y 7, en algunos ejemplos, donde se sigue una ruta global a un destino determinado, la ruta global se actualiza con base en la ruta de progresión determinada dentro del área representada por el mapa (por ejemplo, mediante el circuito 124 de procesamiento que ejecuta el módulo 136 de actualización de ruta ). La ruta global puede determinarse o actualizarse para evitar obstáculos indicados por celdas no transitables. La determinación de la ruta global también puede tener en cuenta los objetos peligrosos determinados a partir de un mapa de 2,5 dimensiones, por ejemplo, pendientes empinadas o peligrosas. La determinación de ruta global también puede tener en cuenta objetos tales como rampas. Como se mencionó anteriormente, las rampas pueden constituir una pendiente transitable cuando se accede desde una o más direcciones, por ejemplo, la dirección ascendente o descendente, y un obstáculo no transitable cuando se accede desde un lado, en cuya dirección la rampa constituye una pendiente peligrosa.

En el bloque 316, los subsistemas 112 de control de vehículo puede generar repetidamente (de forma autónoma) comandos de dirección para dirigir el UGV de acuerdo con el mapa relativo disponible a lo largo de la ruta de progresión determinada. Mientras que en bloque 312 el mapa integrado (es decir, después de la clasificación de la celda en transitable y no transitable como se describe con el bloque 306 de referencia ) se usa para generar o actualizar una ruta de progresión, en el bloque 316 el mapa integrado se puede usar durante la dirección del vehículo para evitar la colisión con obstáculos mientras se avanza a lo largo de la ruta de progresión que se ha determinado.

En algunos ejemplos, cuando el UGV es conducido por un conductor que no puede ver fuera del vehículo, en lugar de proporcionar comandos de dirección, se puede mostrar un mapa con indicaciones de las celdas no transitables, la ubicación del UGV y el camino a seguir. se muestra al conductor, y el conductor puede conducir el vehículo de acuerdo con el mapa. Por ejemplo, el mapa puede mostrarse en un dispositivo de visualización y actualizarse siempre que estén disponibles lecturas actualizadas del dispositivo de escaneo, se actualice la ubicación del UGV con base en la lectura del INS o se obtenga una nueva ruta. Como se mencionó anteriormente, el mapa se puede mostrar al operador como un mapa horizontal orientado con el rumbo del vehículo (ego-esfera), lo que permite al operador comprender fácilmente la imagen en tiempo real del entorno circundante en relación con la posición actual. del vehículo Además, en algunos ejemplos, se puede mostrar un mapa al operador como un mapa de 3 o 2,5 dimensiones con un cierto campo de visión en la dirección del rumbo, proporcionando así al operador una simulación gráfica del entorno circundante.

En algunas realizaciones, las lecturas del INS pueden recibirse con más frecuencia que las lecturas del escáner. Dado que el mapa se genera en base a las lecturas del escáner, el mismo mapa puede usarse varias veces, en el que las celdas y las instrucciones de dirección se actualizan de acuerdo con las lecturas del INS que proporcionan información actualizada.

Se apreciará que cualquiera de los dos o más de los ciclos de obtención del destino o la ruta, recepción de las lecturas del dispositivo de exploración, recepción de los datos INS y generación de comandos de dirección, pueden o no estar sincronizados. A modo de ejemplo no limitativo, el destino o ruta puede obtenerse cada 10 milisegundos o más, por ejemplo, 100 milisegundos. Sin embargo, en algunas tareas, por ejemplo, cuando la comunicación no está disponible, el destino o la ruta pueden actualizarse cada pocos minutos o incluso con menos frecuencia. A modo de ejemplo no limitativo, las lecturas del dispositivo de exploración se pueden obtener cada 10-500 milisegundos, por ejemplo, 25 milisegundos, y las lecturas de la IMU se pueden obtener cada 2-50 milisegundos, por ejemplo, 20 milisegundos. Los comandos de dirección se pueden emitir, por ejemplo, a 2-20 Hz.

Por lo tanto, el orden en que se realizan los pasos del diagrama de flujo de la Fig. 3 se realizan pueden cambiar, por ejemplo, pueden intercalarse o ejecutarse simultáneamente, y no se limitan al orden que se muestra.

La Fig. 6a es una ilustración esquemática, en vista superior, que demuestra una ruta 61 global que conduce al vehículo 100 desde su posición actual hasta un destino T objetivo. La ruta ilustrada comprende una serie de puntos de paso indicados por círculos negros. Como se puede ver en la ilustración, hay varios obstáculos (por ejemplo, árboles, rocas) a lo largo del camino que restringen el avance del UGV. Como se describe en el presente documento, y se ilustra esquemáticamente en la Fig. 6b, a medida que el UGV avanza a lo largo de la ruta global, genera y actualiza continuamente un mapa relativo basado en datos de salida de escaneo y datos INS. Como se mencionó anteriormente, el mapa proporciona una imagen en tiempo real del entorno que rodea al UGV y, específicamente, indica los obstáculos y su posición en relación con el UGV. Por lo tanto, el UGV puede determinar una ruta de progresión (ruta local) dentro del área del mapa relativo y viajar según la ruta de progresión determinada en la dirección del destino objetivo mientras evita obstáculos. Así, como se muestra en la Fig. 6b, las rutas de progresión determinadas con base en las actualizaciones continuas del mapa relativo actualizan efectivamente la ruta 61 global como lo indica la línea 63 discontinua . La Fig. 6b, muestra el UGV 100 y los respectivos mapas relativos (ego-esfera) en varias posiciones a lo largo del camino desde el punto de partida hasta el destino T objetivo .

Como se explicó anteriormente en algunos ejemplos, la navegación a lo largo de una ruta global que conduce a un destino designado se ejecuta mediante un GPS (ubicado a bordo del UGV) que se usa para navegar según coordenadas absolutas, mientras que se ejecuta la evitación de obstáculos con base en el mapa relativo que está siendo generado continuamente. Como se mencionó anteriormente, una ruta global se puede determinar por otros medios.

Así, como se mencionó anteriormente con referencia a los bloques 308 y 312 en algunos ejemplos, se generan dos mapas para navegar el vehículo: un mapa global que indica una ruta global a un destino deseado (seguido según coordenadas absolutas o alguna otra técnica) y un mapa relativo (o mapa integrado), que cubre un área limitada determinada alrededor del UGV, e indicando la posición de los obstáculos en el área atravesada en relación con el UGV.

Para permitir la navegación del vehículo basada en la ruta global, evitando obstáculos según el mapa relativo, el mapa global y el mapa relativo están alineados. Por ejemplo, sistema 102, (por ejemplo, con la ayuda del módulo 136 de actualización de ruta ) se puede configurar para recibir datos GPS indicativos de la posición del UGV en coordenadas absolutas que indican su posición en relación con una ruta global que conduce a un destino deseado y el mapa relativo que indica la posición de los obstáculos en relación con el UGV, alinear uno con el otro y proporcionar la información combinada al subsistema de control del vehículo para permitir la generación de instrucciones de navegación apropiadas para la navegación autónoma del vehículo. Como alternativa o adicionalmente, la información combinada se puede visualizar como un mapa combinado en un dispositivo de visualización. Por lo tanto, permitiendo a un operador controlar visualmente el progreso de un vehículo de navegación autónoma y/o controlar el vehículo basándose en los mapas combinados que se muestran.

El sistema 102 está además configurado para actualizar dinámicamente el mapa combinado según las actualizaciones en el mapa global y el mapa relativo que ocurren a medida que el vehículo avanza a lo largo de la ruta global y muestra el mapa combinado.

La Fig. 7 es un diagrama de flujo de las operaciones realizadas para generar, actualizar y mostrar un mapa combinado, según algunos ejemplos de la materia descrita actualmente. Las operaciones descritas con referencia a la Fig. 7 pueden ejecutarse, por ejemplo, mediante un circuito de procesamiento dedicado en el sistema 102 de navegación. Según otros ejemplos, estas operaciones pueden ser ejecutadas en un dispositivo informatizado remoto situado por ejemplo en un puesto de control. A medida que el UGV avanza por el área, los datos de mapeado relevantes se transmiten a la estación de control. En respuesta a la recepción de los datos de mapeado del UGV, el mapa combinado se genera y/o actualiza y se muestra en un dispositivo de visualización en el dispositivo de control.

En el bloque 701 se reciben datos indicativos de la posición actual del UGV en relación con un mapa global que comprende al menos una ruta global que conduce a un destino objetivo. Esta información se puede obtener, por ejemplo, de la unidad 116 de determinación de ruta de destino/global. Las operaciones descritas con referencia al bloque 701 se superpone con las operaciones descritas anteriormente con referencia al bloque 308.

En el bloque 703 se reciben datos indicativos de actualizaciones recientes del mapa relativo (por ejemplo, en el módulo 136). Esta información se puede obtener, por ejemplo, del módulo 128 de generación/actualización de mapas relativos . Las operaciones descritas con referencia al bloque 703 se superponen con las operaciones descritas anteriormente con referencia al bloque 306.

Los datos de mapeado con respecto al mapa global y el mapa relativo se reciben repetidamente a medida que avanza el vehículo y se actualizan los datos de mapeado.

En particular, dado que la tasa de actualización del mapa relativo puede ser diferente de la tasa de actualización del mapa global, la alineación entre los dos mapas requiere una sincronización específica. Por ejemplo, suponiendo que los datos del GPS se actualizan dos veces por segundo (2 Hertz) y el mapa relativo se actualiza 10 veces por segundo (10 Hertz), es necesario sincronizar entre las actualizaciones de mapas relativas y las actualizaciones de mapas globales. Así, según algunos ejemplos, se añade un primer sello de tiempo a cada actualización del mapa relativo y un segundo sello de tiempo a cada actualización del mapa global. Las marcas de tiempo primera y segunda indican la hora en que se obtuvieron los datos utilizados para actualizar el mapa de los sensores relevantes (incluidos, por ejemplo, el dispositivo de escaneo y el INS para el mapa relativo, y el sensor de imagen o GPS para el mapa global). Se pueden agregar etiquetas de tiempo a los datos como parte del proceso de generación de datos. Por ejemplo, se pueden añadir etiquetas de tiempo al mapa relativo mediante el circuito 124 de procesamiento como parte del proceso de generación o actualización del mapa relativo. Las etiquetas de tiempo se pueden agregar al mapa global mediante la unidad 116 de obtención de ruta de destino/global.

En el bloque 705, la alineación temporal entre una actualización del mapa relativo y una actualización del mapa global se realiza en base a las etiquetas de tiempo asignadas al mapa relativo y al mapa global. Por ejemplo, los datos indicativos de las coordenadas absolutas del UGV (por ejemplo, tal como se reciben del GPS) se comparan con el mapa relativo respectivo con base en la marca de tiempo otorgada a las lecturas de coordenadas absolutas y la marca de tiempo otorgada a la lectura del dispositivo de escaneo y las lecturas del INS usadas para generar el mapa relativo.

En el bloque 707, la alineación espacial entre el mapa relativo (por ejemplo, el mapa interno) y el mapa global se ejecuta haciendo coincidir las coordenadas globales (determinadas por el GPS) que indican la posición del UGV en el mapa global y las coordenadas locales (determinadas por el INS) indicando la posición del UGV en el mapa relativo. Por lo tanto, la posición del UGV en los dos mapas se usa como punto de referencia para alinear espacialmente los dos mapas y generar así un mapa combinado.

En algunos ejemplos, las operaciones descritas con referencia a los bloques 705 y 707 pueden ejecutarse como parte de las operaciones descritas anteriormente con referencia al bloque 312.

En algunos ejemplos, en el bloque 709, el mapa combinado se muestra en un dispositivo de visualización, por ejemplo un dispositivo de visualización en una estación de control para permitir el seguimiento del vehículo a medida que avanza a lo largo de la ruta hacia su destino. A medida que el vehículo avanza, los dos mapas se mantienen alineados y los datos mostrados se actualizan de forma continua y dinámica de acuerdo con los datos de mapeado recién generados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para navegar un vehículo (100), comprendiendo el vehículo un dispositivo (104) de escaneo y un sistema de navegación autónomo, el SCNS (108) está conectado operativamente a una ordenador (124), el SCNS proporciona datos indicativos de una posición actual del vehículo con respecto a una posición anterior, comprendiendo el método:

operar el dispositivo (104) de escaneo para ejecutar repetidamente una operación de escaneo, donde cada operación de escaneo incluye escanear un área que rodea el vehículo, para generar de ese modo datos de salida de escaneo respectivos; operar el ordenador para generar, con base en los datos de salida de escaneo de múltiples operaciones de escaneo, un mapa relativo que representa al menos una parte del área, el mapa relativo tiene dimensiones conocidas y es relativo a una posición del vehículo, en donde el mapa relativo comprende celdas, estando clasificada cada celda en una clase seleccionada de al menos dos clases, que comprenden transitables y no transitables;

el método es caracterizado por: cada celda es caracterizado por dimensiones iguales o mayores que un valor de deriva acumulado del SCNS (108) sobre una distancia predefinida, donde la distancia predefinida se deriva de una o más de las dimensiones conocidas del mapa relativo; en el que las celdas no transitables corresponden a obstáculos identificados en los datos de salida del escaneo; recibir datos SCNS y actualizar una posición del vehículo en relación con las celdas en base a los datos SCNS, lo que permite generar instrucciones para controlar el movimiento del vehículo dentro del área en base al mapa relativo, evitando celdas no transitables.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la actualización de una posición del vehículo en relación con las celdas con base en los datos SCNS incluye la actualización de la posición del vehículo en relación con los obstáculos detectados al escanear los datos de salida de una operación de escaneo anterior de las múltiples operaciones de escaneo y los no detectados en los datos de salida de escaneo de una operación de escaneo actual de las múltiples operaciones de escaneo, mientras el obstáculo todavía está ubicado dentro del área escaneada.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende, además: aplicar las instrucciones para controlar el vehículo dentro del área en base al mapa relativo, para así evitar celdas no transitables.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la generación del mapa relativo comprende: acumular continuamente datos de salida de escaneo de una pluralidad de operaciones de escaneo consecutivas y combinar los datos de salida de escaneo obtenidos en las operaciones de escaneo consecutivas en el mapa relativo usando datos SCNS y no GPS.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende, además: navegar el vehículo dentro de un área representada por el mapa relativo mientras se evitan las celdas no transitables basadas en el mapa relativo y el SCNS y no GPS, mientras se navega el vehículo hacia un destino a lo largo de una ruta global, usando al menos un medio de navegación distinto del SCNS.

6. El método de la reivindicación 5, que comprende, además:

la alineación entre un mapa global que comprende la ruta global que conduce al destino objetivo y el mapa relativo, proporcionando así un mapa combinado que conduce al destino, en el que la alineación comprende:

usar etiquetas de tiempo para alinear temporalmente entre una actualización del mapa global y una actualización del mapa relativo;

la alineación espacial entre el mapa global y el mapa relativo haciendo coincidir la posición del vehículo en el mapa global y la posición del vehículo en el mapa relativo.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la distancia predefinida es igual a cualquiera de:

una dimensión de un área representada por el mapa relativo;

la mitad de una dimensión del área representada por el mapa relativo; y

una diagonal que conecta vértices opuestos del mapa relativo.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el SCNS (108) es un sistema de navegación inercial.

9. Un sistema (102) montable en un vehículo (100), comprendiendo el sistema:

un dispositivo (104) de escaneo para escanear un área que rodea al vehículo, para así proporcionar datos de salida de escaneo que proporcionen información sobre las distancias entre los objetos en el área y el vehículo en una multiplicidad de direcciones;

un sistema (108) de navegación autónomo, SCNS para proporcionar datos indicativos de una posición actual del vehículo con respecto a una posición anterior; y al menos un procesador (124);

el dispositivo (104) de escaneo es operable para ejecutar repetidamente una operación de escaneo, donde cada operación de escaneo incluye escanear un área que rodea al vehículo, para así generar datos de salida de escaneo respectivos;

el al menos un procesador (124) está configurado para: generar, con base en los datos de salida de escaneo de múltiples operaciones de escaneo, un mapa relativo que representa al menos una parte del área, el mapa relativo tiene dimensiones conocidas y es relativo a una posición del vehículo, en donde el mapa relativo comprende celdas, cada celda se clasifica en una clase seleccionada de un grupo que consta de transitables y no transitables; el sistema está caracterizado por:

cada celda está caracterizada por dimensiones iguales o mayores que un valor de deriva acumulado del SCNS sobre una distancia predefinida, que se deriva de una o más de las dimensiones conocidas del mapa relativo; en donde las celdas no transitables corresponden a obstáculos identificados en los datos de salida del escaneo; recibir datos SCNS y actualizar una posición del vehículo relativa a las celdas con base en los datos SCNS (108), lo que permite generar instrucciones para controlar el movimiento del vehículo dentro del área con base en el mapa relativo, evitando celdas no transitables.

10. El sistema de la reivindicación 9, en donde la generación del mapa relativo comprende: acumular continuamente datos de salida de escaneo de una pluralidad de operaciones de escaneo consecutivas y combinar los datos de salida de escaneo obtenidos en las operaciones de escaneo consecutivas en el mapa relativo, usando datos SCNS y no GPS.

11. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en donde al menos un procesador (124) está configurado además para: navegar el vehículo dentro de un área representada por el mapa relativo mientras evita las celdas no transitables, con base en el mapa relativo y el SCNS, sin utilizar GPS, mientras navega el vehículo hacia un destino objetivo, usando al menos un medio de navegación distinto del SCNS.

12. El sistema (102) de la reivindicación 11, en donde al menos un procesador (124) está configurado además para: alinearse entre un mapa global que comprende una ruta global que conduce al destino objetivo y el mapa relativo proporcionando así un mapa combinado que conduce al objetivo destino que comprende una ruta global que se ha actualizado con base al mapa relativo.

13. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la distancia predefinida es igual a cualquiera de:

una dimensión de un área representada por el mapa relativo;

la mitad de una dimensión del área representada por el mapa relativo; y

una diagonal que conecta vértices opuestos del mapa relativo.

14. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el SCNS es un sistema de navegación inercial.

15. Un vehículo (100), que comprende el sistema (102) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14.

16. El vehículo (100) de la reivindicación 15, en donde el vehículo es cualquiera de los siguientes: vehículo terrestre no tripulado; vehículo terrestre tripulado; vehículo aéreo no tripulado; vehículo aéreo tripulado; vehículo marino no tripulado; vehículo marino tripulado.

17. Un producto de programa informático que comprende un medio de almacenamiento legible por ordenador que retiene instrucciones de programa, instrucciones de programa que, cuando son ejecutadas por un procesador, hacen que el procesador realice el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.