[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

技術領域

本發明涉及無人車室內定位的技術領域，特別是一種基于多傳感器融合的室內定位方法及系統。

背景技術

在機場，人員和貨物的輸送是一個亟待完善的問題。現在，飛機出行的方式越來越普遍，然而，機場的狀況復雜使得較多的乘客在機場浪費了較多的時間來尋找安檢口登機口等相應的地方。這時候，如果有一個機場無人擺渡車，乘客站在上面，無人擺渡車負責將乘客有序的一一送至相應的服務處，在大大的增加了乘客用戶體驗的前提下，也將機場服務的效率大大提高。

機場內運行的無人擺渡車，既要實時知道自身的位置，又要知道目標點的位置，這完全依賴于定位系統。機場環境有別于一般的室內環境，并存在行動的人與其他移動的障礙物體。機場環境既有室內環境的特點，例如沒有GPS信號，因此無法使用GPS定位系統；又有室外環境的特點，例如環境光較強，區域較空曠，這就對無人擺渡車的室內定位系統提了較高的要求。

目前，出現了許多針對移動機器人的室內定位系統，有通過在室內鋪設磁性路標、wifi基站、藍牙基站、超寬帶、led燈等識別標識的系統，此類系統需要對室內環境進行改造，且需要與機場合作才可改造，工程量較大而可行性較低，并且wifi、藍牙定位由于定位精度較低目前還不能用于室內自主導航系統中。慣性導航系統通過編碼器、陀螺儀、加速度計等無人車內部傳感器進行定位，定位精度較高但無法避免累計誤差，短時間內定位信息可靠卻無法長時間使用。有通過激光雷達傳感器與編碼器、陀螺儀融合的即時定位與地圖構建技術來進行定位，此系統雖然無需對環境進行改造，且利用激光雷達對累積誤差進行糾正，可以只利用無人擺渡車內部傳感器和外部測距傳感器來實現定位，但考慮機場環境的特殊性和現實因素，低成本的激光雷達測量距離較低且抗環境光性能較弱，而性能高的傳感器則成本大幅增加。可見，每種定位技術由于所依賴的傳感器精度限制，以及機場環境空曠和環境光影響，導致室內定位不可避免的存在較大誤差，

公開號為CN106525053A的發明申請公開了一種基于多傳感器融合的移動機器人室內定位方法，：利用激光數據匹配的ICP算法進行定位估算，使用航跡推算法得到的位姿變化進行定位結果補償。該申請使用里程計數據補償激光匹配定位中無法識別相似環境的情況，而激光匹配和里程計數據都具有累積誤差，該申請所提方法無法消除累積誤差。并且該方法僅僅根據簡單的判斷來使用不同的傳感器，沒有通過多傳感器融合來消除不同傳感器的誤差。

公開號為CN105607071A的發明申請公開了一種室內定位方法及裝置，其中方法包括確定估計位姿，根據已獲得的室內地圖與所述估計位姿確定局部圖庫；將采集到的當前幀激光雷達與上一幀激光雷達數據進行匹配確定第一位姿；在所屬局部地圖庫中獲得與所述第一位姿的偏移量最小的位姿，將所述當前幀激光雷達數據與所述偏移量最小的位姿對應的激光雷達數據匹配確定第二位姿；將所述第一位姿和所述第二位姿中匹配誤差較小的一個位姿為精確位姿。該方法有以下幾個缺點：1)位姿計算有累積誤差；2)第二位姿的獲取依賴于第一位姿，當第一位姿獲取錯誤時，則無法從局部地圖庫中獲得與第一位姿偏移量最小的位姿，或者是獲取錯誤的偏移量最小的位姿，從而導致當前幀激光雷達與該偏移量最小位姿對應的激光雷達匹配錯誤，獲得的第二位姿錯誤；3)完全依賴于激光匹配來獲取第一位姿和第二位姿對于重復性環境失去定位準確性。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明提出了一種基于多傳感器融合的室內定位方法及系統，借助室內二維建模、室內定位、機器人控制和視覺定位等技術，快速地架構起室內二維環境信息，生成室內二維柵格地圖，在此基礎上使用編碼器、陀螺儀、視覺傳感器獲取車體的相對偏移位置信息和方向信息，利用激光雷達傳感器對累計誤差進行校正來獲得較精確的全局定位信息。

本發明的第一目的是提供了一種基于多傳感器融合的室內定位方法，包括建立室內二維環境地圖，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。

優選的是，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。

在上述任一方案中優選的是，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；