[發明專利]全方位視覺傳感器自動導航Z軸定位方法及其定位系統

有效

• 申請號: 201110006181.5
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102168973A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 李明;劉仲華;黃建安;戴思慧
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C21/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種全方位視覺傳感器自動導航Z軸定位方法及其定位系統。

背景技術

目前，人們對機械的自動化程度要求越來越高；機械自動化作業及其機器人的發展是未來機械化發展方向；定位對自動作業車輛、機器人來說，非常重要。車輛、機器人在自動作業時，必須知道自己的位置，才可以決定機器人能否按要求完成下一步的執行任務。GPS是目前唯一商業化并使用最多的定位系統；但GPS的精度取決于作業位置，在城市高樓街道或山區，GPS由于房屋、樹林、山脈等障礙物阻礙微波傳送，精度明顯下降；尤其GPS不能在室內使用。類似于哺乳動物，通過視覺來實現定位是現在機器人定位的研究熱點之一，視覺傳感器定位方法主要分為幾何定位和拓撲定位。典型的幾何定位是在2D平面中通過圖像處理識別標識位置算出或者圖像匹配找出機器人的絕對位置。拓撲定位是在建立拓撲地圖的基礎，找到機器人的抽象位置；拓撲定位應用范圍廣，不需要人工設置標識，但一般建立拓撲地圖復雜，圖像信息計算量大，運行速度較慢。通過設置人工標識來實現幾何定位方法簡單，在機器人定位中得到廣泛的應用。而通過普通視覺傳感器實施幾何絕對定位，一般得出平面二維定位結果；GPS可求出機器人空間三維的定位結果。在實際凹凸不平的作業環境中，空間3D定位是有必要的，可以有效判斷機器人的地面環境；另外近年來一種在GPS技術上發展的RTK-GPS技術，精度較高，但是價格昂貴。普通的車輛和作業機械尤其是農業機械及農業運輸車，作業環境場所面積比較惡劣，尤其溫室作業，GPS技術根本不可能實現自動導航定位。

全方位視覺傳感器是一種新型的視覺傳感器，它能提供360度范圍的豐富的信息，圖像不會隨傳感器的旋轉而改變，有利于減少車輪滑移和震動的部分負面影響，而且價格便宜，被廣泛應用在機器人領域；發明專利“一種自動導航裝置及方法”(申請號：200910044412.4)公開了平面空間二維的計算方法，而要實現三位定位，還必須完成Z軸的定位。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種全方位視覺傳感器自動導航Z軸定位方法及其定位系統，該全方位視覺傳感器自動導航Z軸定位方法及其定位系統能實現Z軸的定位，從而在現有二維定位的基礎上完成空間三維定位，該方法和裝置定位速度快、使用范圍廣、實用性強、具有價格優勢。

本發明的技術解決方案如下：

一種全方位視覺傳感器自動導航Z軸定位方法，

在作業區域的外圍角落上放置4個組成矩形的有色標識：L₁、L₂、L₃、L₄，全方位視覺傳感器設置在作業車輛上；全方位視覺傳感器獲取現場的包含有4個有色標識成像的全方位圖像；

全方位視覺傳感器系統高度和全方位視覺傳感器與標識距離、成像距離的關系式為：