[發明專利]一種基于多傳感器融合的室內定位方法及系統

在審

• 申請號: 201710606660.8
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107478214A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 楊華軍
• 申請（專利權）人: 楊華軍
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01S17/02;G01S17/42
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367
• 代理人: 孫海波

1.一種基于多傳感器融合的室內定位方法，包括使用地圖創建模塊建立室內二維環境地圖，其特征在于，還包括以下步驟：

步驟1：啟動定位系統，獲得更精確的相對定位數據；

步驟2：啟動定位系統，獲得全局定位數據。

2.如權利要求1所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述地圖創建模塊包括視覺傳感器、激光雷達傳感器、編碼器、陀螺儀、控制器中至少一種。

3.如權利要求2所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述建立室內二維環境地圖的方法如下：

步驟01：跟據所述激光雷達傳感器提供的測距信息獲得局部柵格地圖；

步驟02：融合所述編碼器、所述陀螺儀與所述視覺傳感器獲得的相對位置便宜與航向角獲得更為精確的相對定位信息；

步驟03：結合圖像拼接和回環檢測，構建精確的室內二維柵格地圖；

在上述全部步驟中，利用即時定位與地圖構建(SLAM)技術創建無人擺渡車運動所在環境的全局地圖，無人車在該環境中的定位信息包括位置坐標和航向角，使用(x,y,θ)來表示。

4.如權利要求3所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述步驟1包括以下子步驟：

步驟11：讀入事先構建好的所述室內二維柵格地圖；

步驟12：在地圖上給定擺渡車的初始位置；

步驟13：當車體開始運動后，根據旋轉編碼器和所述陀螺儀的數據計算出相對偏移距離與航向角；

步驟14：根據所述視覺傳感器的圖像信息同時計算出相對位姿，所述相對位姿包括相對偏移距離和航向角；

步驟15：將這兩種相對定位信息進行數據融合和濾波獲得更精確的相對定位數據，并作為所述激光雷達傳感器定位的輸入信息。

5.如權利要求4所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述旋轉編碼器用于計算出車輛移動的距離。

6.如權利要求5所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述陀螺儀用于計算精確的角度偏移。

7.如權利要求6所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：使用慣性導航系統計算得到的所述位姿變化進行定位的計算方法如下：

步驟a1：假設在一個采樣周期內，收到電機編碼器反饋，單位換算得到左輪、右輪的移動距離分別為ΔS₁和ΔS₁，轉過的角度為Δθ，則可以推算得到無人擺渡車在這個采樣周期內的移動距離和旋轉角角度，其中，2R為機器人兩輪間距，ΔS為機器人移動的距離，Δθ為無人擺渡車轉過的角度；

步驟a2:無人擺渡車在世界坐標系下的運動可如下式所示,其中，θ為此時刻之前無人擺渡車已旋轉過的累積角度；

步驟a3:假定k時刻機器人位姿為P_k＝(x_k,y_k,θ_k)，單位采樣時間內無人擺渡車位姿變化為ΔP_k＝(Δx_k,Δy_k,Δθ_k)，則在k+1時刻無人擺渡車的位姿為

8.如權利要求7所述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述步驟2包括以下子步驟：

步驟21：以步驟1獲得的相對位置信息作為基礎位置信息，以激光雷達傳感器獲得的實時測距信息作為參考值，將參考值與步驟一中獲得的二維柵格地圖作匹配定位；

步驟22：糾正所述所述編碼器和所述陀螺儀的累計誤差，實現更為精確的全局定位數據。

9.如權利要求8述的基于多傳感器融合的室內定位方法，其特征在于：所述全局定位采用粒子濾波的方式計算，計算方法如下：

步驟b1：根據里程計數據對建立無人擺渡車的運動模型，p(x_t|u_t,x_t-1)，其中x_t和x_t-1表示時間t時刻和t-1時刻擺渡車的位姿狀態，即和u_t為

步驟b2：建立無人擺渡車的觀測模型其中，m表示環境地圖。

10.一種基于多傳感器融合的室內定位系統，包括用于建立室內二維環境地圖的地圖創建模塊，其特征在于，還包括如下模塊：

相對定位數據獲取模塊：用于啟動定位系統，獲得更精確的相對定位數據；

全局定位數據獲取模塊：用于啟動定位系統，獲得全局定位數據。