[發明專利]一種基于光流UWB組合的類腦導航方法

有效

• 申請號: 201811323976.7
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109459025B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 申沖;劉曉杰;王晨光;郭肖亭;趙東花;唐軍;劉俊;周宇晨;趙成帥
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 呂朦

本發明公開了一種基于光流UWB組合的類腦導航方法，將智能車輛的運動區域劃分為路徑積分區域和位置細胞節點區域；在路徑積分區域，利用光流傳感器對智能車輛的速度進行測量，并對速度進行積分得到位置信息；在位置細胞節點區域，通過UWB檢測智能車輛的速度和位置，并將其與使用光流法獲取的速度和位置作差，建立速度誤差、位置誤差與行駛時間之間的模型；當智能車輛再次運動到路徑積分區域時，利用誤差模型對速度、位置信息進行實時校正。本發明可用于在某一固定區域內執行任務的智能車輛導航定位等應用場合，可有效提高導航定位的自主性，進而提升智能車輛的智能化程度。

技術領域

本發明涉及導航定位與人工智能領域，具體地說，是指一種面向智能車輛的基于光流UWB組合的類腦導航方法。

背景技術

智能車輛是電子信息最新科技成果與現代汽車工業相結合的產物，通常具有自動駕駛、路徑規劃等功能。導航定位是智能車輛的關鍵核心技術之一，“慣性+衛星”組合導航是目前最常用的導航定位方法。由于慣性導航系統的誤差會隨時間增長而快速發散，因此純慣性導航系統的精度遠不能滿足智能車輛的長航時需求。而衛星導航信號極易被干擾，對衛星導航的依賴在某些特殊環境下，如戰時會面臨巨大風險。總之，目前常用的導航定位技術不夠智能化，導致其在智能車輛上的應用有一定局限性。

2014年諾貝爾生理學或醫學獎授予了發現“大腦導航定位系統”的科學家。他們的研究成果表明，動物大腦海馬體里有一種神經細胞，當動物在房間內某一特定位置時，一部分這種細胞總是顯示激活狀態；而當動物在房間內其他位置時，另外一些這種細胞則顯示激活狀態。這種細胞被命名為“位置細胞”，它們構成了動物大腦中的地圖。位置細胞的存在讓動物實現了對自然環境中特征位置的識別和記憶，從而不會迷路。

現有技術中存在光流、UWB等現代導航手段對“大腦導航定位系統”進行實現。其中，基于光流的導航方法是一種簡單實用的圖像運動表達方式，通常定義為一個圖像序列中的圖像亮度模式的表觀運動，即空間物體表面上的點的運動速度在視覺傳感器的成像平面上的表達。基于光流法，可實現對載體的速度測量，進而通過積分可以得到載體的位置信息。基于UWB的無線定位技術具備功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低等特點，可實現載體速度、位置信息的高精度測量。

發明內容

發明目的：為了實現智能車輛的更加智能化精準化的導航定位，本發明提供一種基于光流UWB組合的類腦導航方法。

技術方案：一種基于光流UWB組合的類腦導航方法，包括以下步驟：

步驟一：將智能車輛的運動區域劃分為路徑積分區域和位置細胞節點區域，所述位置細胞節點區域內搭建有UWB超寬帶定位系統；

步驟二：智能車輛運行到路徑積分區域，利用光流傳感器對智能車輛的速度進行測量，并對速度積分得到位置；

步驟三：智能車輛運行到位置細胞節點區域，利用光流傳感器獲取速度和位置；同時通過UWB檢測智能車輛的速度和位置，將UWB檢測值作為智能車輛當前時刻的速度和位置的新基準，并將所述新基準與使用光流傳感器獲取的速度和位置作差，得到速度誤差和位置誤差；記錄智能車輛在兩個相鄰位置細胞節點之間運行的時間；利用速度誤差、位置誤差與所述運行的時間建立速度誤差模型和位置誤差模型；

步驟四：根據步驟三建立的速度誤差模型和位置誤差模型，當智能車輛再次運動到路徑積分區域時，利用構建的速度誤差模型和位置誤差模型對速度和位置信息進行實時校正。

進一步的，步驟一中的位置細胞節點區域的構建方法為：設定間隔的固定距離，每隔一段固定距離設置一個位置細胞節點；在每個位置細胞節點處布置四個UWB基站，采用高精度差分GPS測得每個UWB基站的絕對地理位置并存儲在各UWB基站；四個UWB基站所能感知到的區域即為位置細胞節點區域。

進一步的，所述固定距離設定的最小標準為相鄰兩個位置細胞節點區域之間無重疊。