[發明專利]定位設備和系統、用于即時定位與地圖構建的設備及方法

有效

• 申請號: 201210404504.0
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103776438B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李南君;劉建鑫;包鼎華;張賀
• 申請（專利權）人: 聯想（北京）有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/32;G01S19/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 安之斐

技術領域

本發明涉及定位設備和系統、即時定位與地圖構建設備及方法。更具體地說，涉及能夠對視野范圍內的物體進行定位和引導的定位設備和系統、能夠在所述定位設備和系統的協助下更快速定位且可持續進行即時定位與地圖構建的設備以及對應方法。

背景技術

即時定位與地圖構建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）是目前在機器人定位方面的熱門研究課題。所謂SLAM就是將移動機器人定位與環境地圖創建融為一體，即機器人在運動過程中根據自身位姿估計和傳感器對環境的感知構建增量式環境地圖，同時利用該地圖實現自身的定位。

移動機器人的精確和快速定位是機器人導航的關鍵技術，特別是在GPS不可用且其他定位設施（如，使用Wifi）不夠精確的室內環境中。

在現有技術中，通常機器人使用用于自身定位的SLAM功能。然而，由于存儲容量和計算性能的限制，自開發式移動機器人在不丟棄其自身數據的情況下，不能在未知的、開放環境中長時間進行SLAM。并且，僅依靠機器人自身的能力，當SLAM遭受沉重的計算負荷時，即時定位與地圖構建耗時較長且效果不好。

針對該問題，一種可能的解決方案是機器人采用外部光學攝像頭和頂部彩色圖案（on-top color pattern）來進行快速定位。但是，這種方案的缺點在于可擴展性差。這種系統專用于非常有限的應用或機制，如ROBOCUP，其中所有機器人均限于20平方米的區域內。

另一種可能的解決方案是機器人采用反射EM或聲音信號來進行定位。但是，這種方案的缺點在于結果非常不精確，通常其偏差大于2米。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提出了能夠對視野范圍內的物體進行定位和引導的定位設備和系統、能夠在所述定位設備和系統的協助下更快速定位且可持續進行即時定位與地圖構建的設備以及對應方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種定位設備，包括：

兩個或更多個攝像頭，用于觀測和識別處于其視線范圍內的物體，其中各攝像頭的底座固定在一起，并且各攝像頭之間的光軸夾角可調節；

定位處理單元，用于根據所述攝像頭獲得的數據確定定位結果；

通信接口，用于與外部設備進行數據傳輸。

根據本發明的另一個方面，提供了一種定位系統，包括：

多個定位設備，

其中多個定位設備中的每一個均包括：

兩個或更多個攝像頭，用于觀測和識別處于其視線范圍內的物體，其中各攝像頭的底座固定在一起，并且各攝像頭之間的光軸夾角可調節；

定位處理單元，用于根據所述攝像頭獲得的數據確定定位結果；

通信接口，用于與外部設備進行數據傳輸；

其中，以空間中的特定點作為基準點，預先設定所述多個定位設備中的每一個相對于該基準點的位置信息，并且

所述多個定位設備通過其中的通信接口相互通信以建立網絡，共享各自的定位結果，進而獲得預定區域范圍內的局部定位結果。

優選地，在根據本發明的定位系統中，

所述定位設備進一步包括GPS模塊，用于獲得全局定位信息；并且

所述多個定位設備中的至少一個能夠通過GPS模塊獲得全局定位信息，其他定位設備基于至少一個定位設備的全局定位信息以及相對于所述至少一個定位設備的位置信息，獲得其自身的全局定位信息，進而獲得預定區域范圍內的全局定位結果。

根據本發明的又一個方面，提供了一種定位系統，包括：

多個定位設備，

服務器，用于接收來自所述多個定位設備的定位結果，獲得預定區域范圍內的局部定位結果，

其中多個定位設備中的每一個均包括：

兩個或更多個攝像頭，用于觀測和識別處于其視線范圍內的物體，其中各攝像頭的底座固定在一起，并且各攝像頭之間的光軸夾角可調節；

定位處理單元，用于根據所述攝像頭獲得的數據確定定位結果；

通信接口，用于與外部設備進行數據傳輸；并且

以空間中的特定點作為基準點，預先設定所述多個定位設備中的每一個相對于該基準點的位置信息。

優選地，在根據本發明的定位系統中，

所述定位設備進一步包括GPS模塊，用于獲得全局定位信息；并且

所述多個定位設備中的至少一個能夠通過GPS模塊獲得全局定位信息，其他定位設備基于至少一個定位設備的全局定位信息以及相對于所述至少一個定位設備的位置信息，獲得其自身的全局定位信息。