一種室內(nèi)定位方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及導(dǎo)航技術(shù)，尤其涉及一種室內(nèi)定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展及機(jī)器人定位精度的不斷提高，智能移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0003]目前，一種實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航的方式是預(yù)先在室內(nèi)布置無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以形成無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)構(gòu)建全局拓?fù)湟苿?dòng)地圖。該方法需要預(yù)先鋪設(shè)相當(dāng)數(shù)量的無(wú)線(xiàn)傳感器，必然會(huì)增加投入的研發(fā)成本。并且，根據(jù)這種方式獲得的地圖必然會(huì)因缺少未設(shè)置傳感器位置的信息而不完整，進(jìn)而，無(wú)法為室內(nèi)導(dǎo)航提供精確的導(dǎo)航地圖。另一種實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航的方式是通過(guò)同步定位與地圖構(gòu)建(SLAM)技術(shù)描繪室內(nèi)環(huán)境，根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器人的位姿進(jìn)行粗略計(jì)算，再結(jié)合SLAM算法進(jìn)行精細(xì)定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位和導(dǎo)航。但是，由于采用SLAM算法將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)與室內(nèi)整體環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配需要進(jìn)行大量的迭代運(yùn)算，算法的時(shí)間復(fù)雜度較高，進(jìn)而不利于機(jī)器人實(shí)時(shí)定位。同時(shí)，SLAM算法自身在數(shù)據(jù)匹配過(guò)程中存在累計(jì)誤差，使定位精度和導(dǎo)航的準(zhǔn)確性均降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的目的，降低SLAM算法在匹配上的時(shí)間復(fù)雜度及累計(jì)誤差。
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種室內(nèi)定位方法，包括:
[0006]確定估計(jì)位姿，根據(jù)已獲得的室內(nèi)地圖庫(kù)與所述估計(jì)位姿確定局部地圖庫(kù)；
[0007]將采集到的當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與上一幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第一位姿；
[0008]在所述局部地圖庫(kù)中獲得與所述第一位姿的偏移量最小的位姿，將所述當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與所述偏移量最小的位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第二位姿；
[0009]將所述第一位姿與所述第二位姿中匹配誤差較小的一個(gè)位姿確定為精確位姿。
[0010]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種室內(nèi)定位裝置，該裝置包括:
[0011]定位地圖確定單元，用于確定估計(jì)位姿，根據(jù)已獲得的室內(nèi)地圖庫(kù)與所述估計(jì)位姿確定局部地圖庫(kù)；
[0012]第一位姿確定單元，用于將采集到的當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與上一幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第一位姿；
[0013]第二位姿確定單元，用于在所述局部地圖庫(kù)中獲得與所述第一位姿的偏移量最小的位姿，將所述當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與所述偏移量最小的位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第二位姿；
[0014]精確位姿確定單元，用于將所述第一位姿與所述第二位姿中匹配誤差較小的一個(gè)位姿確定為精確位姿。
[0015]本發(fā)明通過(guò)確定估計(jì)位姿，根據(jù)已獲得的室內(nèi)地圖庫(kù)與所述估計(jì)位姿確定局部地圖庫(kù);將采集到的當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與上一幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第一位姿;在所述局部地圖庫(kù)中獲得與所述第一位姿的偏移量最小的位姿，將所述當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與所述偏移量最小的位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第二位姿;將所述第一位姿與所述第二位姿中匹配誤差較小的一個(gè)位姿確定為精確位姿。本發(fā)明解決因SLAM算法的計(jì)算量大導(dǎo)致算法的時(shí)間復(fù)雜度較高的問(wèn)題，以及，通過(guò)將第一位姿與第二位姿進(jìn)行比較，去掉匹配誤差較大的數(shù)據(jù)，限制了SLAM算法自身的累計(jì)誤差，實(shí)現(xiàn)了快速精準(zhǔn)定位的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種室內(nèi)定位方法的流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種室內(nèi)定位方法中數(shù)據(jù)處理示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三中的一種室內(nèi)定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0020]實(shí)施例一
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的室內(nèi)定位方法的流程圖，本實(shí)施例可適用于快速精確定位機(jī)器人位置的情況，該方法可以由室內(nèi)定位裝置來(lái)執(zhí)行，具體包括如下步驟:
[0022]步驟110、確定估計(jì)位姿，根據(jù)已獲得的室內(nèi)地圖庫(kù)與所述估計(jì)位姿確定局部地圖庫(kù)。
[0023]其中，為了確定機(jī)器人在平面中的位置，建立二維平面坐標(biāo)系。以機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以機(jī)器人開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的正前方作為X軸的正方向，即將與X軸重合的機(jī)器人位置的方向角記為0°，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，夾角范圍是-180°至180°。通過(guò)設(shè)置于機(jī)器人上的測(cè)速編碼器及加速度計(jì)確定機(jī)器人的當(dāng)前位置(Xo，Yo)，通過(guò)陀螺儀及電子羅盤(pán)確定機(jī)器人的當(dāng)前位置和室內(nèi)地圖庫(kù)原點(diǎn)(坐標(biāo)原點(diǎn))的連線(xiàn)與父軸正方向的夾角00，進(jìn)而，可以估計(jì)機(jī)器人的當(dāng)前位姿為％，￥()，0())。采用如陀螺儀及電子羅盤(pán)等同類(lèi)傳感器采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合可以減少測(cè)量誤差。
[0024]在確定估計(jì)位姿之前，需要獲取室內(nèi)地圖庫(kù)。具體可以為控制機(jī)器人于室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)開(kāi)始環(huán)繞室內(nèi)運(yùn)動(dòng)一周，與此同時(shí)，通過(guò)機(jī)器人上設(shè)置的激光雷達(dá)按照預(yù)設(shè)的周期值周期性的發(fā)射激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，再通過(guò)機(jī)器人上設(shè)置的接收器接收反射回的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。機(jī)器人可以根據(jù)發(fā)射的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和反射回的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)確定室內(nèi)輪廓，根據(jù)所述室內(nèi)輪廓繪制室內(nèi)地圖庫(kù)。
[0025]機(jī)器人根據(jù)上述估計(jì)的初始位姿與室內(nèi)地圖庫(kù)進(jìn)行匹配，確定所述初始位姿及其附近的坐標(biāo)點(diǎn)組成的局部地圖庫(kù)。具體可以是獲取室內(nèi)地圖庫(kù)中與所述估計(jì)位姿的距離偏移量不超過(guò)設(shè)定閾值的位姿，確定距離偏移量不超過(guò)設(shè)定閾值的各個(gè)位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。例如，估計(jì)初始位姿是(1111，2111，30°)，選擇與初始位姿包括的位置分量的距離偏移量為(±0.5m，±0.5m)的坐標(biāo)點(diǎn)的激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)組成局部估計(jì)地圖庫(kù)。
[0026]為了進(jìn)一步精準(zhǔn)確定局部地圖庫(kù)，將當(dāng)前采集的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與上述局部估計(jì)地圖庫(kù)中各個(gè)位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，根據(jù)各個(gè)位姿對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)中與所述當(dāng)前采集的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)相匹配的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)確定局部地圖庫(kù)。例如，機(jī)器人將當(dāng)前接收到的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)依次與所述局部估計(jì)地圖庫(kù)中各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。在匹配誤差滿(mǎn)足設(shè)定規(guī)則時(shí)，確定當(dāng)前接收到的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與局部估計(jì)地圖庫(kù)中該坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)匹配成功。相應(yīng)地，將匹配成功的該坐標(biāo)點(diǎn)確定為匹配坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)所有匹配坐標(biāo)點(diǎn)確定局部地圖庫(kù)，從而減少了同步定位與地圖構(gòu)建(SLAM)算法進(jìn)行匹配運(yùn)算的數(shù)據(jù)量，加快了匹配速度。
[0027]步驟120、將采集到的當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與上一幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第一位姿。
[0028]機(jī)器人將采集到的當(dāng)前幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與相鄰的上一幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配確定第一距離偏移量及第一角度偏移量。根據(jù)所述第一距離偏移量和第一角度偏移量調(diào)整所述上一幀雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位姿確定第一位姿(XhY1J1)13在機(jī)器人圖像采樣精度足夠高的前提下，機(jī)器