一种基于多传感器融合的机器人重定位方法技术

本发明专利技术公开一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，涉及定位技术领域，加载点云地图，标记地图坐标原点，通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，建立局部平面直角坐标系，获取点云地图原点相对于局部平面直角坐标系的位姿，其中单天线GPS提供三轴位置信息，九轴IMU提供方向信息，通过点云地图进行点云配准，对于点云配准定位失败的情况，通过单天线GPS实时导入GPS经纬度信息，将经纬度信息映射至局部平面直角坐标系获得相应点并将所述相应点投影至点云地图获取实时姿态信息，通过九轴IMU获取实时方向角信息，利用实时姿态信息和实时方向角信息构成实时重定位位姿，利用实时重定位位姿Pc纠正实时点云位姿。用实时重定位位姿Pc纠正实时点云位姿。用实时重定位位姿Pc纠正实时点云位姿。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器融合的机器人重定位方法


[0001]本专利技术公开一种方法，涉及定位
，具体地说是一种基于多传感器融合的机器人重定位方法。

技术介绍

[0002]机器人的定位功能主要为机器人提供位置信息，解决“我在哪儿”的问题，是衔接地图与机器人自主导航的关键环节，准确且稳定的定位效果是机器人自主导航的前提。现阶段，常见的机器人定位策略大多基于点云配准的方法，使用当前点云帧与地图点云配准，从而获取较为精确的位置信息。但由于环境特征的影响，常常会出现定位丢失的情况，若没有人为干预，则定位就会失败。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的问题，提供一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，用来对机器人进行自主重定位。
[0004]本专利技术提出的具体方案是：
[0005]一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，通过激光雷达加载点云地图，标记地图坐标原点，
[0006]通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，遵循WGS84坐标系统准则，建立局部平面直角坐标系，
[0007]获取点云地图原点相对于局部平面直角坐标系的位姿，其中单天线GPS提供三轴位置信息，九轴IMU提供方向信息，
[0008]通过点云地图进行点云配准，对于点云配准定位失败的情况，通过单天线GPS实时导入GPS经纬度信息，将经纬度信息映射至局部平面直角坐标系获得相应点并将所述相应点投影至点云地图获取实时姿态信息，通过九轴IMU获取实时方向角信息，利用实时姿态信息和实时方向角信息构成实时重定位位姿，利用实时重定位位姿Pc纠正实时点云位姿，重新定位。
[0009]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法中所述将所述的相应点投影至点云地图，包括：
[0010]通过点云地图与局部平面直角坐标系对齐，获得局部平面直角坐标系上的点投影至点云地图坐标系的旋转变换矩阵R0与平移变换矩阵T0，
[0011]利用公式：
[0012][0013]获得所述的相应点投影至点云地图的点，其中P
gps
代表所述的相应点，P
’
gps
表示所述的相应点投影至点云地图的点。
[0014]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法中通过九轴IMU获取实时方向角信息，包括：
[0015]通过导入实时九轴IMU偏航角，利用所述偏航角信息构成实时重定位位姿。
[0016]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法中判断点云配准定位是否失败，包括：
[0017]通过点云地图输出配准得分score，与设置的配准得分阈值score0进行比较，当score>score0时，判定为点云配准定位失败，利用实时重定位位姿纠正实时点云位姿。
[0018]一种基于多传感器融合的机器人重定位系统，包括分析映射模块和重定位模块，
[0019]分析映射模块通过激光雷达加载点云地图，标记地图坐标原点，
[0020]通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，遵循WGS84坐标系统准则，建立局部平面直角坐标系，
[0021]获取点云地图原点相对于局部平面直角坐标系的位姿，其中单天线GPS提供三轴位置信息，九轴IMU提供方向信息，
[0022]重定位模块通过点云地图进行点云配准，对于点云配准定位失败的情况，通过单天线GPS实时导入GPS经纬度信息，将经纬度信息映射至局部平面直角坐标系获得相应点并将所述相应点投影至点云地图获取实时姿态信息，通过九轴IMU获取实时方向角信息，利用实时姿态信息和实时方向角信息构成实时重定位位姿，利用实时重定位位姿P
c
纠正实时点云位姿，重新定位。
[0023]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位系统中分析映射模块将所述的相应点投影至点云地图的过程，包括：
[0024]通过点云地图与局部平面直角坐标系对齐，获得局部平面直角坐标系上的点投影至点云地图坐标系的旋转变换矩阵R0与平移变换矩阵T0，
[0025]利用公式：
[0026][0027]获得所述的相应点投影至点云地图的点，其中P
gps
代表所述的相应点，P
’
gps
表示所述的相应点投影至点云地图的点。
[0028]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位系统中重定位模块通过九轴IMU获取实时方向角信息的过程，包括：
[0029]通过导入实时九轴IMU偏航角，利用所述偏航角构成实时重定位位姿。
[0030]进一步，所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位系统中重定位模块判断点云配准定位是否失败的过程，包括：
[0031]通过点云地图输出配准得分score，与设置的配准得分阈值score0进行比较，当score>score0时，判定为点云配准定位失败，利用实时重定位位姿纠正实时点云位姿。
[0032]一种基于多传感器融合的机器人重定位装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
[0033]所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
[0034]所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法。
[0035]本专利技术的有益之处是：
[0036]本专利技术提供一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，主要涉及单天线GPS、九
轴IMU与激光雷达三种传感器进行机器人重定位。主要解决机器人依靠激光雷达点云帧与点云地图进行配准定位时出现的定位丢失问题，同时也可解决开始配准时机器人无法自动定位的问题。其中单天线GPS模块主要提供重定位所需的三轴坐标信息，九轴IMU主要提供方向角信息，此外，为了将GPS输出的经纬度坐标信息转化到点云地图坐标系，本专利技术还利用到了WGS84坐标系统准则。相比于现有技术中依靠RTK或者双天线GPS进行重定位的方法，本方法在有效稳定完成重定位功能的同时，具有更低的价格成本。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是本专利技术方法流程示意图。
[0039]图2是激光雷达与九轴IMU坐标系示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0041]本专利技术提供一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，通过激光雷达加载点云地图，标记地图坐标原点，
[0042]通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，遵循WGS84坐标系统准则，建立局部平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，其特征是通过激光雷达加载点云地图，标记地图坐标原点，通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，遵循WGS84坐标系统准则，建立局部平面直角坐标系，获取点云地图原点相对于局部平面直角坐标系的位姿，其中单天线GPS提供三轴位置信息，九轴IMU提供方向信息，通过点云地图进行点云配准，对于点云配准定位失败的情况，通过单天线GPS实时导入GPS经纬度信息，将经纬度信息映射至局部平面直角坐标系获得相应点并将所述相应点投影至点云地图获取实时姿态信息，通过九轴IMU获取实时方向角信息，利用实时姿态信息和实时方向角信息构成实时重定位位姿，利用实时重定位位姿Pc纠正实时点云位姿，重新定位。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，其特征是所述将所述的相应点投影至点云地图，包括：通过点云地图与局部平面直角坐标系对齐，获得局部平面直角坐标系上的点投影至点云地图坐标系的旋转变换矩阵R0与平移变换矩阵T0，利用公式：获得所述的相应点投影至点云地图的点，其中P
gps
代表所述的相应点，P
’
gps
表示所述的相应点投影至点云地图的点。3.根据权利要求1或2所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，其特征是通过九轴IMU获取实时方向角信息，包括：通过导入实时九轴IMU偏航角，利用所述偏航角信息构成实时重定位位姿。4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的机器人重定位方法，其特征是判断点云配准定位是否失败，包括：通过点云地图输出配准得分score，与设置的配准得分阈值score0进行比较，当score>score0时，判定为点云配准定位失败，利用实时重定位位姿纠正实时点云位姿。5.一种基于多传感器融合的机器人重定位系统，其特征是包括分析映射模块和重定位模块，分析映射模块通过激光雷达加载点云地图，标记地图坐标原点，通过单天线GPS以地图坐标原点处经纬度坐标为原点，遵循WGS8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，王建华，高明，马辰，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：