[發(fā)明專利]基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法和移動終端

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811040673.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109141442B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高子慶
• 申請（專利權(quán)）人: 高子慶
• 主分類號: G01C21/28
• 分類號: G01C21/28;G01C21/20;G01C21/00
• 代理公司: 武漢華強(qiáng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42237
• 代理人: 溫珊姍

1.一種基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括：

獲取當(dāng)前位置下的定位信息，并同時根據(jù)定位信息獲取與定位信息映射的預(yù)設(shè)地圖所映射的導(dǎo)航路線；

獲取移動終端當(dāng)前的第一位姿信息，所述第一位姿信息為前一測量狀態(tài)下獲得的第一位姿信息與當(dāng)前位置狀態(tài)下的第二位姿信息結(jié)合所得，所述第二位姿信息為所述移動終端當(dāng)前移動狀態(tài)下通過視覺里程計和/或碼盤里程計結(jié)合得到；初始位置的第一位姿信息為定位信息；

獲取移動終端當(dāng)前位置狀態(tài)下的UWB定位信息；

判斷所述第一位姿信息與所述UWB定位信息之間的差值是否超出預(yù)設(shè)閾值；

當(dāng)超出預(yù)設(shè)閾值，重新進(jìn)行定位，并重新獲取導(dǎo)航路線，以使所述移動終端按照新的導(dǎo)航路線移動后，推算出的第一位姿信息與移動終端本身的實際位置的距離在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)；

所述定位信息的獲取方法包括：

基于UWB定位方式獲取當(dāng)前狀態(tài)下的UWB定位信息；

在所述UWB定位信息的范圍值內(nèi)，獲取當(dāng)前移動終端拍攝的3D圖像信息的第一特征點及其空間位置，以及在預(yù)設(shè)地圖中所述UWB定位信息的范圍值內(nèi)的第二特征點及其空間位置；

比較所述第一特征點及其空間位置與所述第二特征點及其空間位置，得到所述定位信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)地圖的搭建方法包括：

獲取移動終端拍攝的3D圖像信息；

針對所述3D圖像信息提取表征物體輪廓的特征點，計算得到所述特征點的描述子及空間位置；

將所有所述特征點轉(zhuǎn)換成點云合并成三維點云圖，區(qū)分障礙物、可通行區(qū)域和未知區(qū)域搭建成預(yù)設(shè)地圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，獲取視覺里程計的方法包括：

獲取相鄰兩個時間點的兩幀畫面的特征點及其空間位置；

采用最小化誤差法獲取所述兩幀畫面的特征點及其空間位置的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)矩陣和位移矢量；

通過所述最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)矩陣和位置矢量獲取相鄰兩幀畫面的第一相對位姿變化值；

優(yōu)化處理所述第一相對位姿變化值得到視覺里程計。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述點云的生成方法包括：

根據(jù)第二位姿信息以及獲得的最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)矩陣和位置矢量，根據(jù)變換矩陣拼接而成，所述變換矩陣為：

R_3×3表示一個3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣，其為一個正交陣；T_3×1為3×1的位移矢量，O_1×3為1×3的縮放矢量。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述提取表征物體輪廓的特征點的方法包括：采用FAST算法獲取所述3D圖像信息中的特征點。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，計算所述特征點的描述子的方法包括：采用圖像金字塔的方式將3D圖像縮放，并分別記錄同一特征點在不同縮放比例下的描述子。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述導(dǎo)航路線的獲取方法包括：

通過目標(biāo)位置和所述障礙物位置規(guī)劃成全局路徑，

根據(jù)當(dāng)前獲取的3D圖像的特征點和空間位置計算前方障礙物位置，規(guī)劃局部路徑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，其特征在于，所述導(dǎo)航路線為到達(dá)所述目標(biāo)位置的在所述可通行區(qū)域內(nèi)的最短路徑。

9.一種移動終端，其特征在于，包括3D攝像裝置、碼盤和UWB定位裝置和處理器，所述處理器配置上述權(quán)利要求1-8任意一項所述的基于UWB定位與圖像特征匹配的導(dǎo)航方法，所述3D攝像裝置碼盤和UWB定位裝置分別與處理器電連接通信。