AiBrainBox-UGV无人系统核心感知与控制平台:面向矿山地下环境的空地协同无人系统及多模态融合定位关键技术

AiBrainBox-UGV无人系统核心感知与控制平台:面向矿山地下环境的空地协同无人系统及多模态融合定位关键技术

总体目标

本项目面向矿山及地下复杂环境GNSS信号缺失、感知困难、作业风险高等问题,研究空地协同无人系统架构,突破多模态融合定位、自主导航与多机协同作业关键技术,构建基于AiBrainBox的通·感·算·控一体化无人系统平台,实现复杂环境下高可靠巡检与应急作业能力。

核心技术路线

1️⃣ 多模态融合定位

  • LiDAR SLAM

  • VIO(视觉惯导)

  • UWB辅助定位

  • IMU融合

指标:

  • 定位误差 ≤ 1%(航程)

  • GNSS拒止环境稳定运行 ≥ 30min


2️⃣ 空地协同系统

  • UAV(空中)+ UGV(地面)

  • 分布式任务执行(行为树)

  • 异步协同(延迟容忍)

关键点:

  • 任务链调度

  • 多机协同地图构建


3️⃣ 智能感知与安全识别

  • YOLO:人员/设备识别

  • CLIP:语义理解

  • 危险识别:

    • 塌方

    • 积水

    • 障碍物


4️⃣ 通信与系统架构

  • 自组网(Mesh / 1.4G)

  • 边缘节点(AGH)

  • 云端(AI Mission Cloud)

系统架构

云端(AI Mission Cloud)

↓

边缘(AGH协同节点)

↓

端侧(AiBrainBox)

↓

执行体(UAV / UGV)

任务1:地下环境多模态定位

  • SLAM + VIO + UWB融合

  • 粉尘/弱光优化

任务2:空地协同机制

  • 行为树任务调度

  • 多机协同策略

任务3:智能感知与识别

  • YOLO模型训练(矿山场景)

  • 数据集建设

AiBrainBox系统-"无人系统核心感知与控制平台"

    • 通·感·算·控一体

    • 边缘智能

    • 多模态融合

  • LiDAR / 相机 / UWB

  • UAV / UGV平台


AiBrainBox无人系统(矿山场景)总体架构图

终极系统架构(四层 + 三流)

【矿山环境适配模块】

• GNSS拒止环境适配

• 粉尘/弱光视觉增强

• UWB辅助定位

• 安全风险识别(塌方/人员)

• 通信中断容错(DTN)

端侧智能层(AiBrainBox Agent)

1️⃣ UAV 端

多目+LiDAR+IMU+UWB)

  • 多模态融合定位(VIO+LiDAR+UWB)

  • YOLO目标识别

  • 自主飞行控制(姿态/速度/位置环)

2️⃣ UGV 端

  • 红外热成像(IR Camera)

    • 夜间或热源目标识别

    • 人员/设备检测

  • 声音采集定位(麦克风阵列)

    • 声源定位

    • 环境异常检测(警报、机械故障等)

  • 算法增强:

    • 声音定位融合到行为决策

    • 红外数据与视觉/LiDAR融合增强目标检测

  • 控制:

    • 地面自主导航 + 避障

    • 与 UAV 协同(空地任务分配)

UAV 与 UGV 端侧配置对比

层级 UAV(空中) UGV(地面)
AiBrainBox形态 多目相机(SC130/SC850/SC635)+ LiDAR + IMU + UWB 多目相机 + LiDAR + IMU + UWB + 红外热成像相机 + 声音采集模块(麦克风阵列)
核心功能 多模态融合定位、YOLO识别、路径自主控制 多模态融合定位(增加红外/声源)、YOLO识别、环境监测(温度/声音/热源)
应用场景 高空巡检、地图构建、空中目标跟踪 地面巡检、灾害/安全监测、人员定位、声音异常检测
算法增强 VIO + SLAM + YOLO/CLIP VIO + SLAM + YOLO/CLIP + 声源定位算法 + 红外目标检测算法
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