[發(fā)明專利]用于確定運(yùn)動(dòng)物體的位置的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680078920.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN108474836A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧爾本·德懷阿-佩平
• 申請（專利權(quán)）人: 多耐科勒公司
• 主分類號(hào): G01S5/16
• 分類號(hào): G01S5/16;G01S17/42;G01S17/89;G01S7/48
• 代理公司: 北京鴻德海業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11412
• 代理人: 王再芊

本發(fā)明涉及一種用于確定運(yùn)動(dòng)物體相對于由一組幾何表面建模的環(huán)境的相對位置的方法，所述一組幾何表面根據(jù)環(huán)境中的參照系形成3D模型，該方法包括：在至少一個(gè)方向上測量從物體到環(huán)境的多個(gè)距離以便獲得運(yùn)動(dòng)物體的參照系中的一組限定的點(diǎn)的步驟(10)，評(píng)估所述一組點(diǎn)與環(huán)境的3D模型之間的差異的步驟，以及從所述差異確定運(yùn)動(dòng)物體在環(huán)境的參照系中的相對位置的步驟(20)。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種用于確定運(yùn)動(dòng)物體相對于環(huán)境的相對位置的方法和系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于確定無人機(jī)(航空的，例如是多旋翼或直升機(jī)類型的)或表面檢查機(jī)器人在已知環(huán)境中的位置的方法和系統(tǒng)，該已知環(huán)境例如是包含其表面要被檢查的物體的飛機(jī)庫。

【背景技術(shù)】

運(yùn)動(dòng)物體，諸如在空間中自主運(yùn)動(dòng)的無人機(jī)或機(jī)器人，需要不斷地知道其中它們四處運(yùn)動(dòng)的環(huán)境中的位置。

如果它們在開放環(huán)境(室外)中運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)物體通常是使用地理位置而定位的，例如通過全球定位系統(tǒng)(GPS)，這使得可以實(shí)現(xiàn)高精度。

然而，全球定位系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是它們不能在室內(nèi)工作。因此，已經(jīng)尋求解決方案以允許在室內(nèi)對運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行定位。

例如，提出的一種解決方案是從運(yùn)動(dòng)物體的已知位置開始并通過測量物體從該已知位置做出的運(yùn)動(dòng)來確定物體的位置。然而，該解決方案不能檢查隨著時(shí)間運(yùn)動(dòng)中的錯(cuò)誤或任何精度不足，而這些隨著時(shí)間累積并因此造成不能校正的不正確的位置。更進(jìn)一步地，該解決方案使用慣性參考系統(tǒng)，盡管其具有良好的精度水平使得可以最小化這些誤差，但慣性參考系統(tǒng)是昂貴且笨重(常常超過1kg)，這與在空中無人機(jī)中的使用不兼容。

替代地，已經(jīng)提出使用預(yù)先放置在環(huán)境中的信標(biāo)系統(tǒng)，信標(biāo)是諸如無線電收發(fā)器。通過為運(yùn)動(dòng)物體配備收發(fā)器，因此可以通過涉及相對于其它信標(biāo)的三角測量的技術(shù)來估計(jì)其位置。然而，這種解決方案是昂貴的并且需要花費(fèi)長時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樾枰贾眯艠?biāo)并且需要確定它們的精確位置(通過校準(zhǔn))。

已經(jīng)尋求一種解決方案以允許克服這些缺點(diǎn)中的至少一些的室內(nèi)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是克服已知定位方法和系統(tǒng)的至少一些缺點(diǎn)。

特別地，本發(fā)明的目的是在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中提供一種定位方法，該定位方法使得可以定位室內(nèi)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)物體。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的目的還在于提供一種可以在低功率處理器上執(zhí)行的快速定位方法。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的目的還在于提供一種精確定位方法。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的目的還在于提供一種定位方法，該定位方法不需要對其中物體運(yùn)動(dòng)的環(huán)境進(jìn)行任何修改。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的目的還在于提供一種可以裝載在運(yùn)動(dòng)物體上的定位系統(tǒng)。

為此，本發(fā)明涉及一種用于確定運(yùn)動(dòng)物體相對于由一組幾何表面建模的環(huán)境的相對位置的方法，所述一組幾何表面根據(jù)環(huán)境中的參照系形成3D模型，該方法包括：

-在至少一個(gè)方向上測量從物體到環(huán)境的多個(gè)距離，以便獲得運(yùn)動(dòng)物體的參照系中的一組限定的點(diǎn)的步驟，

-評(píng)估所述一組點(diǎn)的與環(huán)境的3D模型之間的差異的步驟，

-從所述差異確定運(yùn)動(dòng)物體在環(huán)境的參照系中的相對位置的步驟。

因此，根據(jù)本發(fā)明的方法允許在完全或部分已知的環(huán)境中對運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行定位，而不需要定位信標(biāo)。“環(huán)境”應(yīng)被理解為意指運(yùn)動(dòng)物體在其中運(yùn)動(dòng)的體積連同構(gòu)成所述體積的元素，例如包含其表面需要檢查其的飛機(jī)的機(jī)庫。當(dāng)對具有大尺寸的元素執(zhí)行表面檢查時(shí)，所檢查的元素是已知的并且可以通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件進(jìn)行3D建模或者已經(jīng)被建模以用于其它應(yīng)用。