激光雷达与互补定位融合的定位方法技术

本发明专利技术涉及一种激光雷达与互补定位融合的定位方法

【技术实现步骤摘要】
激光雷达与互补定位融合的定位方法、系统及移动机器人


[0001]本专利技术涉及一种激光雷达与互补定位融合的定位方法
、
系统及移动机器人，属于定位标定

。

技术介绍

[0002]单一的激光雷达建图定位，是通过激光雷达提前扫描作业区域地形，构建
SLAM
模型（扫描出作业区域的三维点云模型）
。
移动机器人自主作业工程中，通过车载激光雷达实时扫描周围环境，将车辆周围环静的实时三维点云模型与之前提前扫描好的模型进行特征匹配，从而确认移动机器人在作业区域中的所在位置
。
此方法的缺点在于，如果自主作业区域内环境重复率大，有布局与摆设非常接近的几块区域（例如完全相同的几栋楼，摆放非常整齐的厂区），这样的作业环境容易匹配到类似特征，造成定位错误
。
[0003]例如，中国专利公开号
CN112180396A
，公开了一种激光雷达定位及地图创建方法，应用于无人机动平台，基于里程计和激光雷达匹配的联合优化定位，获取全路径后验状态，剔除错误激光雷达匹配信息后进行再估计，从而适应颠簸的环境
。
通过这样的技术方案，在对于无人机动平台无需额外添置设备的前提下在经过颠簸环境时能快速准确的完成定位，避免了由于颠簸导致的误差
。
[0004]但是，依然存在如果自主作业区域内环境重复率大，有布局与摆设非常接近的几块区域，这样的作业环境容易匹配到类似特征，造成定位错误的问题
。
[0005]因此，需要研究一种激光雷达与互补定位融合的定位方法
、
系统及移动机器人，实时更新分配策略，对电网台区用电负荷进行分配
。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种激光雷达与互补定位融合的定位方法
、
系统及移动机器人，实现简单可靠的定位
。
[0007]本专利技术所述的一种激光雷达与互补定位融合的定位方法，包括：步骤
S1、
启动激光雷达及互补定位算法；步骤
S2、
互补定位检测：在互补定位信号良好时，使用互补定位信息；在互补定位信号无法提供厘米级定位数据时，则执行步骤
S3
；步骤
S3、
使用激光雷达定位信息：在互补定位信号不好时，使用激光雷达定位信息，根据偏差角将其转到互补定位坐标系下，提供厘米级定位数据
。
[0008]在室外互补定位信号良好的情况下获取稳定可靠的定位信息，但在高楼林立及树木茂密的环境经常会无法提供持续稳定的定位信息
。
此时，采用激光雷达定位的方式同样可以提供稳定的定位信息
。
两者融合，以实现简单可靠且轻量化的厘米级定位
。
[0009]优选的，所述步骤
S2
中使用互补定位信息，是通过互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标
。
[0010]通过互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标，使
激光雷达与互补定位融合
。
[0011]优选的，所述步骤
S3
具体包括如下步骤：步骤
S301、
激光雷达定位检测：通过检测前后两侧激光雷达定位是否有跳动，来判断激光雷达定位是否有效，并时刻保存有效激光雷达定位；当定位失效时，执行步骤
S302
；步骤
S302、
激光雷达重定位：在激光雷达定位发生跳动时，如果互补定位信号良好，优先使用互补定位信息，并使用互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标；在互补定位信号不好时，使用激光雷达定位的上次有效定位坐标来实现重新定位
。
[0012]激光雷达建图定位的方式可以提供稳定的定位信息，但是可能存在相似环境定位跳动等问题
。
在激光雷达定位发生跳动时，如果互补定位信号良好，优先使用互补定位信息，并使用互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标；在互补定位信号不好时，使用激光雷达定位的上次有效定位坐标来实现重定位，以实现简单可靠的定位
。
[0013]优选的，所述互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标，计算方法如下：
P
’
= R*P
其中， P
为互补定位信息，
θ
为互补定位与建图坐标系方向偏差角；
P
’
为互补定位对应在地图中的坐标，
R
为互补定位与建图坐标系方向偏差矩阵
。
[0014]优选的，所述激光雷达定位算法采用正态分布变换算法获取位姿变换
。
[0015]正态分布变换（
NDT
）算法是一个匹配算法，可以较好的获取前后两个目标之间的姿态变动关系以及匹配度等信息，故常用于匹配定位，地图构建等，而
NDT
最经典的应用就是激光点云的匹配，获取位姿变换，也就是旋转平移变化参数
[R,t]。
[0016]优选的，所述互补定位算法采用与激光雷达定位相互补的技术，例如
RTK
定位技术，当然互补定位算法也可以采用其他与激光雷达定位相互补的技术，在此不做限定
。
[0017]优选的，所述地图的建图方法包括：步骤
A1、
启动建图系统：启动
RTK
设备及激光雷达
SLAM
建图算法，记录启动点
RTK
坐标 (Xrp,Yrp)
及
SLAM
坐标
(Xsp,Yxp)
；步骤
A2、
建图：操控建图设备，在需要导航的环境中行走，完成导航环境的扫描建图；步骤
A3、
存储
RTK
及
SLAM
坐标：在建图过程中，自动按时间检测及距离存储
RTK
及
SLAM
坐标；步骤
A4、
计算
RTK
与
SLAM
坐标系方向偏差角；步骤
A5、
建图完成，保存地图
。
[0018]采用
RTK
及激光雷达实现更加稳定可靠且轻量化的厘米级定位算法，通过以上步骤实现建图及标定
。
[0019]优选的，所述
RTK
与
SLAM
坐标系方向偏差角的计算过程如下：
从步骤
A3
中存储的任意
RTK
点
(Xrn,Yrn)
及
SLAM
坐标
(Xsn,Yxn)
，计算各自在以
(Xrp,Yrp)
及
(Xsp,Yxp)
为原点坐标系下与
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，包括：步骤
S1、
启动激光雷达及互补定位算法；步骤
S2、
互补定位检测：在互补定位信号良好时，使用互补定位信息；在互补定位信号无法提供厘米级定位数据时，则执行步骤
S3
；步骤
S3、
使用激光雷达定位信息：在互补定位信号不好时，使用激光雷达定位信息，根据偏差角将其转到互补定位坐标系下，提供厘米级定位数据
。2.
根据权利要求1所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述步骤
S2
中使用互补定位信息，通过互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标
。3.
根据权利要求2所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述步骤
S3
具体包括如下步骤：步骤
S301、
激光雷达定位检测：通过检测前后两侧激光雷达定位是否有跳动，来判断激光雷达定位是否有效，并时刻保存有效激光雷达定位；当定位失效时，执行步骤
S302
；步骤
S302、
激光雷达重定位：在激光雷达定位发生跳动时，如果互补定位信号良好，优先使用互补定位信息，并使用互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标；在互补定位信号不好时，使用激光雷达定位的上次有效定位坐标来实现重新定位
。4.
根据权利要求3所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述互补定位与建图坐标系方向偏差角来计算互补定位对应在地图中的坐标，计算方法如下：
P
’
= R*P
其中， P
为互补定位信息，
θ
为互补定位与建图坐标系方向偏差角，
P
’
为互补定位对应在地图中的坐标，
R
为互补定位与建图坐标系方向偏差矩阵
。5.
根据权利要求1所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述激光雷达定位算法采用正态分布变换算法获取位姿变换
。6.
根据权利要求1所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述互补定位算法采用
RTK
定位技术
。7.
根据权利要求6所述的激光雷达与互补定位融合的定位方法，其特征在于，所述地图的建图方法包括：步骤
A1、
启动建图系统：启动
RTK
设备及激光雷达
SLAM
建图算法，记录启动点
RTK
坐标 (Xrp,Yrp)
及
SLAM
坐标
(Xsp,Yxp)
；步骤
A2、
建图：操控建图设备，在需要导航的环境中行走，完成导航环境的扫描建图；步骤
A3、
存储
RTK
及
SLAM
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊丽丽，耿丽杰，张博远，王石宝，常宗豪，
申请(专利权)人：山东新坐标智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：