一种判断机器人定位丢失的方法技术

一种判断机器人定位丢失的方法，根据上下两个时刻的定位结果，是连续变化还是突变来判断定位准确与否，并且阈值动态变化，由自身的里程计和IMU计算获得。在实际的测试中，产生了良好的应用效果，可以准确判断定位的状态，具有极大的应用价值。仅仅使用机器人本体上的轮式里程和IMU来判断定位的准确程度，稳定可靠，成本低廉，可适用于多场景、室内外的定位状态判断，为导航提供准确的参考。为导航提供准确的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种判断机器人定位丢失的方法


[0001]本专利技术涉及机器人定位
，具体涉及一种判断机器人定位丢失的方法。

技术介绍

[0002]移动机器人自主导航时，获取当前时刻准确的定位是稳定运行的基础。常见的定位方法有使用激光雷达SLAM、视觉SLAM、里程计和GPS。但是由于传感器误差或者算法问题，会出现定位丢失的情况，需要及时发现，不然容易发生事故，因此需要对当前的定位状态进行评估，判断定位是否准确，如果准确才可以继续运行导航算法，如果定位不准确，则认为定位丢失，则要及时停止导航的运行。定位状态的判断需要准确，否则会对导航造成负面影响，例如，定位准确却误判为定位丢失，本来应该正常的行驶，却因为误报定位丢失而停下，影响正常的导航；反之，如果定位丢失了，却还认为定位准确，继续行驶，则会发生安全事故。因此，对定位状态的正确判断，是移动机器人或者自动驾驶汽车正常运行的关键问题。
[0003]现有的定位状态的判断方法，大部分是通过点云或者图像和地图的匹配度来评分的，然后设定评分的阈值，得出定位准确或者丢失的结论。但是在实际运行中，由于地图的稀疏和稠密的变化，这种评分并不能准确评估当前定位状态，并且不同的环境，所使用的评分阈值也尽不相同，因此并不是一个实用的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种可以准确判断定位的状态的方法。本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种判断机器人定位丢失的方法，包括如下步骤：
[0006]a)使用多线激光雷达建立点云地图；
[0007]b)在机器人导航过程中开启定位算法；
[0008]c)计算两帧激光雷达点云时间内的位移变化量和朝向角度变化量；
[0009]d)以机器人的位移变化计算得到机器人里程计算的阈值，以机器人的角度变化计算得到机器人的IMU计算阈值；
[0010]e)如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人里程计算的阈值且激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人的IMU计算阈值则判定为机器人定位连续变化，定位结果准确，机器人继续导航，如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人里程计算的阈值或激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人的IMU计算阈值，则判定为激光雷达定位丢失，机器人停止导航并开启重定位后执行步骤f)；
[0011]f)重复执行步骤c)至步骤e)。
[0012]优选的，步骤a)中使用激光雷达SLAM算法建立机器人运行区域的点云地图。
[0013]进一步的，步骤b)中机器人导航过程中开启定位算法的同时使用点云配准算法，得到机器人的定位结果。
[0014]优选的，点云配准算法为NDT算法。
[0015]进一步的，步骤d)中在机器人上安装轮式里程计和IMU，机器人的位移变化量由轮式里程计测量，机器人的角度变化量由IMU测量。
[0016]进一步的，步骤d)中机器人里程计算的阈值为机器人的位移变化量的两倍，机器人的IMU计算阈值为机器人的角度变化量的两倍。
[0017]本专利技术的有益效果是：根据上下两个时刻的定位结果，是连续变化还是突变来判断定位准确与否，并且阈值动态变化，由自身的里程计和IMU计算获得。在实际的测试中，产生了良好的应用效果，可以准确判断定位的状态，具有极大的应用价值。仅仅使用机器人本体上的轮式里程和IMU来判断定位的准确程度，稳定可靠，成本低廉，可适用于多场景、室内外的定位状态判断，为导航提供准确的参考。
具体实施方式
[0018]下面对本专利技术做进一步说明。
[0019]一种判断机器人定位丢失的方法，包括如下步骤：
[0020]a)使用多线激光雷达建立点云地图。
[0021]b)在机器人导航过程中开启定位算法。
[0022]c)计算两帧激光雷达点云时间内的位移变化量和朝向角度变化量。
[0023]d)以机器人的位移变化计算得到机器人里程计算的阈值，以机器人的角度变化计算得到机器人的IMU计算阈值。
[0024]e)如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人里程计算的阈值且激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人的IMU计算阈值则判定为机器人定位连续变化，定位结果准确，机器人继续导航，如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人里程计算的阈值或激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人的IMU计算阈值，则判定为激光雷达定位丢失，机器人停止导航并开启重定位后执行步骤f)。
[0025]f)重复执行步骤c)至步骤e)。
[0026]本专利技术的一种判断机器人定位丢失的方法，根据上下两个时刻的定位结果，是连续变化还是突变来判断定位准确与否，并且阈值动态变化，由自身的里程计和IMU计算获得。在实际的测试中，产生了良好的应用效果，可以准确判断定位的状态，具有极大的应用价值。
[0027]本专利技术判断定位是否准确的方法还对以下定位方式有效：单线激光雷达SLAM，视觉SLAM，GPS定位等。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，步骤a)中使用激光雷达SLAM算法建立机器人运行区域的点云地图。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，步骤b)中机器人导航过程中开启定位算法的同时使用点云配准算法，得到机器人的定位结果。具体的，点云配准算法可以为NDT算法。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，步骤d)中在机器人上安装轮式里程计和IMU，机器人的位移变化量由轮式里程计测量，机器人的角度变化量由IMU测量。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，步骤d)中机器人里程计算的阈值为机器人的位移变化
量的两倍，机器人的IMU计算阈值为机器人的角度变化量的两倍。机器人上面安装有轮式里程计和IMU，可以对微小的时间间隔内进行运动估计，在激光雷达微小的两帧时间差内，机器人运动近似为匀速运动以及匀速圆周运动。线速度由轮式里程计提供，角速度由IMU提供，通过在这个时间段内的积分可以得到在这个微小的时间间隔内机器人运动的估计，即本体运动估计的位移变化量和角度变化量，以本体估计的运动变化量的两倍作为判断定位丢失的阈值。
[0032]最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判断机器人定位丢失的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)使用多线激光雷达建立点云地图；b)在机器人导航过程中开启定位算法；c)计算两帧激光雷达点云时间内的位移变化量和朝向角度变化量；d)以机器人的位移变化计算得到机器人里程计算的阈值，以机器人的角度变化计算得到机器人的IMU计算阈值；e)如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人里程计算的阈值且激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化不大于机器人的IMU计算阈值则判定为机器人定位连续变化，定位结果准确，机器人继续导航，如果激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人里程计算的阈值或激光雷达的定位结果和上次的定位结果之间的变化大于机器人的IMU计算阈值，则判定为激光雷达定位丢失，机器人停止导航并开启重定位后执行步骤f)；f)重复执行步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高发钦，马辰，华逢彬，王本强，程瑶，李朝铭，刘鹏，王怀震，黄毅，南国，
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：