一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法技术

本发明专利技术涉及一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法，包括：实时获取机器的线速度数据、角速度数据、加速度数据和三维点云数据；根据线速度数据、角速度数据和加速度数据进行航迹推算处理，得到当前机器的位姿信息；根据位姿信息查找历史子地图；当存在历史子地图时，根据位姿信息确定当前机器所在的第一子地图，并根据第一子地图建立似然场模型；根据似然场模型和三维点云数据确定机器在第一子地图中的子地图位姿信息；根据子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息；根据关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，得到栅格地图。得到栅格地图。得到栅格地图。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶
，尤其涉及一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法。

技术介绍

[0002]为清扫、搬运等任务设计的低速自动驾驶车辆逐步成熟。此类车辆可以完成一些特定的高强度、高重复性任务，取代这些任务当中的人力占比。同时，低速自动驾驶车辆具有易管理、高效率、高安全性等优势，在未来几年将打开市场。
[0003]对于低速自动驾驶车辆来说，即时定位与地图构建技术是它的核心基础技术之一。为了实现在各种环境内的自动驾驶，需要提供能够简单、快速地构建的场景地图的方法，进而基于地图实现区域划分、路径规划、示教清扫等上层任务。
[0004]即时定位与地图构建技术着重于构建车辆的场景地图。由于目标环境限制，现有的即时定位与地图构建技术仅适用于一、二百平方米的室内环境，且通常把整个地图表示成一张栅格地图。
[0005]但构建大型场景时，单一的地图很容易出现扭曲、歪斜等与现实场景不一致的情况，而且这种情况很难被修正。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法，能够对大型场景进行地图构建，并且在地图出现偏差时能够快速修正。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法，所述实时栅格地图生成方法包括：
[0008]实时获取机器的线速度数据、角速度数据、加速度数据和三维点云数据；
[0009]根据所述线速度数据、角速度数据和加速度数据进行航迹推算处理，得到当前所述机器的位姿信息；
[0010]根据所述位姿信息查找历史子地图；
[0011]当存在所述历史子地图时，根据所述位姿信息确定当前所述机器所在的第一子地图，并根据所述第一子地图建立似然场模型；
[0012]根据所述似然场模型和三维点云数据确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息；
[0013]根据所述子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据所述子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息；
[0014]根据所述关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，得到栅格地图。
[0015]优选的，所述根据所述位姿信息确定当前所述机器所在的第一子地图具体包括：
[0016]统计所述历史子地图的数量；
[0017]当所述历史子地图的数量为1时，确定所述历史子地图为当前所述机器所在的第
一子地图；
[0018]当所述历史子地图的数量大于1时，获取各个历史子地图的中心点信息；
[0019]根据所述中心点信息和位姿信息计算得到所述机器与各个历史子地图之间的距离数据，并确定最小距离数据对应的历史子地图为第一子地图。
[0020]优选的，当不存在所述历史子地图时，所述实时栅格地图生成方法还包括：
[0021]根据预设子地图尺寸信息和三维点云数据生成第一子地图，并确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息；
[0022]根据所述子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据所述子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息；
[0023]根据所述关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，得到栅格地图。
[0024]优选的，，所述根据所述似然场模型和三维点云数据确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息具体包括：
[0025]将所述三维点云数据投影至所述似然场模型，得到二维点云数据；
[0026]根据所述二维点云数据和似然场模型构建误差函数，并利用最小二乘法对所述误差函数进行最小化处理，得到所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息。
[0027]优选的，在所述根据所述子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据所述子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息之后，所述实时栅格地图生成方法还包括：
[0028]根据所述第一子地图的信息对所述关键帧位姿信息进行存储，得到第一子地图的历史关键帧位姿信息；
[0029]根据第一子地图历史关键帧位姿信息利用粒子滤波算法修正所述第一子地图；
[0030]根据所述关键帧位姿信息对各个修正后的子地图进行拼接，得到栅格地图。
[0031]进一步优选的，实时判断所述关键帧位姿信息是否是历史关键帧位姿信息；
[0032]当所述关键帧位姿信息是任一历史关键帧位姿信息时，确定所述历史关键帧位姿信息为第一历史关键帧位姿信息；
[0033]判断所述关键帧位姿信息与第一历史关键帧位姿信息是否匹配；
[0034]当所述关键帧位姿信息与第一历史关键帧位姿信息不匹配时，根据所述关键帧位姿信息和第一历史关键帧位姿信息确定累计偏差数据；
[0035]根据所述累计偏差数据进行位姿图优化，得到修正关键帧位姿信息；
[0036]根据所述修正关键帧位姿信息利用粒子滤波算法修正所述第一子地图。
[0037]进一步优选的，所述根据所述累计偏差数据进行位姿图优化，得到修正关键帧位姿信息具体包括：
[0038]提取所述第一历史关键帧位姿信息和所述关键帧信息之间的关键帧位姿信息，得到偏差关键帧位姿信息；
[0039]根据所述偏差参数和偏差关键帧位姿信息确定每个偏差关键帧位姿信息的偏差参数；
[0040]根据各所述偏差参数调整所述偏差关键帧位姿信息，得到修正关键帧位姿信息。
[0041]进一步优选的，根据所述修正关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，修正所述栅格地图。
[0042]本专利技术实施例提供的用于大型场景的实时栅格地图生成方法，根据采集数据生成子地图，再由多个子地图拼接生成栅格地图，同时利用粒子滤波算法消除大型场景下的累计偏差，通过消除偏差后关键帧位姿信息灵活调整各子地图之间的相对位置关系，从而修正栅格地图。本专利技术在生成栅格地图的过程中，不需要不断扩展一张单一地图，只需要拼接子地图即可，发生误差时也不需要重复刷新整张地图，调整各个子地图的相对位置关系即可，具备更好的灵活性，对一些局部震动、动态物体具备一定的抗干扰能力。
附图说明
[0043]图1为本专利技术实施例提供的用于大型场景的实时栅格地图生成方法的流程图；
[0044]图2为本专利技术实施例提供的二维点云数据构成的子地图；
[0045]图3为本专利技术实施例提供的似然场构成的子地图；
[0046]图4为本专利技术实施例提供的修正后的栅格地图的示意图。
具体实施方式
[0047]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0048]本专利技术提供的用于大型场景的实时栅格地图生成方法，根据采集数据生成子地图，再由多个子地图拼接生成栅格地图，同时利用粒子滤波算法消除大型场景下的累计偏差，通过消除偏差后关键帧位姿信息灵活调整各子地图之间的相对位置关系，从而修正栅格地图。本专利技术在生成栅格地图的过程中，不需要不断扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法，其特征在于，所述实时栅格地图生成方法包括：实时获取机器的线速度数据、角速度数据、加速度数据和三维点云数据；根据所述线速度数据、角速度数据和加速度数据进行航迹推算处理，得到当前所述机器的位姿信息；根据所述位姿信息查找历史子地图；当存在所述历史子地图时，根据所述位姿信息确定当前所述机器所在的第一子地图，并根据所述第一子地图建立似然场模型；根据所述似然场模型和三维点云数据确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息；根据所述子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据所述子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息；根据所述关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，得到栅格地图。2.根据权利要求1所述的用于大型场景的实时栅格地图生成方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息确定当前所述机器所在的第一子地图具体包括：统计所述历史子地图的数量；当所述历史子地图的数量为1时，确定所述历史子地图为当前所述机器所在的第一子地图；当所述历史子地图的数量大于1时，获取各个历史子地图的中心点信息；根据所述中心点信息和位姿信息计算得到所述机器与各个历史子地图之间的距离数据，并确定最小距离数据对应的历史子地图为第一子地图。3.根据权利要求1所述的用于大型场景的实时栅格地图生成方法，其特征在于，当不存在所述历史子地图时，所述实时栅格地图生成方法还包括：根据预设子地图尺寸信息和三维点云数据生成第一子地图，并确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息；根据所述子地图位姿信息和预设距离数据确定关键帧位姿信息，和/或根据所述子地图位姿信息和预设转角数据确定关键帧位姿信息；根据所述关键帧位姿信息对各个子地图进行拼接，得到栅格地图。4.根据权利要求1所述的用于大型场景的实时栅格地图生成方法，其特征在于，所述根据所述似然场模型和三维点云数据确定所述机器在所述第一子地图中的子地图位姿信息具体包括：将所述三维点云数据投影至所述似然场模型，得到二维点云数据；根据所述二维点云...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，张放，张德兆，王肖，李晓飞，霍舒豪，
申请(专利权)人：重庆智行者信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：