[發明專利]一種基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法

有效

• 申請號: 201910075543.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109655805B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 來建成;鄒艾伶;李振華;王春勇;嚴偉;紀運景
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法，首先對單線激光雷達掃描的原始數據進行坐標變換與空間濾波；然后進行掃描數據聚類處理、線段識別，構建局部2D環境地圖；接著構建完整線段集，利用完整線段的長度作為匹配的參數，選擇最長完整線段與已知的2D環境地圖進行完整線段匹配對計算；最后進行激光雷達位姿估算、不同匹配對所對應掃描線段的重合長度計算，確定位姿。本發明通過計算匹配的完整線段的重合線段的長度來進行定位準確度的評價，解決了完整線段缺失時定位不準確的問題，具有適應性好、定位精度高、魯棒性高等優勢。

技術領域

本發明涉及一種激光雷達定位方法，特別涉及一種基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法。

背景技術

室內定位是移動機器人自主導航中最基本的環節。現有技術多利用完整線段進行室內定位，如論文《基于激光雷達的移動機器人障礙物檢測和自定位[D]》(項志宇，浙江大學，2002)利用激光雷達獲取局部環境地圖中的完整線段和全局圖進行匹配，方法計算量小，魯棒性好。但是在進行匹配準確度評價時，選取的是完整線段的參數進行評價，沒有考慮完整線段數量不足的情況，這樣會導致定位不準確。論文《室內自主移動機器人的定位研究[D]》(于克，燕山大學，2009)基于完整線段的長度關系建立匹配假設，根據完整線段與特征點的位置關系對匹配假設進行評價，得到匹配矩陣和標志矩陣，最后根據匹配矩陣和標志矩陣，提出最佳匹配搜索算法。該方法避免了頻繁的坐標變換，降低了系統消耗，實時性較好，但是該方法沒有考慮到特殊情況下完整線段和特征點數量不足的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法，克服了現有技術在完整線段缺失情況下定位不準確的問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法，具體包括如下步驟：

步驟1、對單線激光雷達掃描的原始數據進行坐標變換與空間濾波；

步驟2、進行掃描數據聚類處理、線段識別，構建局部2D環境地圖；

步驟3、構建完整線段集，利用完整線段的長度作為匹配的參數，選擇最長完整線段與已知的2D環境地圖進行完整線段匹配對計算；

步驟4、進行激光雷達位姿估算、不同匹配對所對應掃描線段的重合長度計算，確定位姿。

發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明利用快速近鄰聚類算法對激光雷達點云數據進行區域分割，不再取相鄰的兩個點進行比較，而是隔一個點進行比較，大幅的減小了計算量，提高了點云數據分類的時效性；2)本發明在進行線段識別時，首先采用較小的閾值盡量排除欠缺分割的情況，然后在進行直線擬合后判斷相鄰線段間的夾角是否大于179°來確定相鄰線段是否屬于同一條線段，解決了過分割和欠分割問題；3)本發明通過計算匹配的完整線段的重合線段的長度來進行定位準確度的評價，解決了完整線段缺失時定位不準確的問題，具有適應性好、定位精度高、魯棒性高等優勢。

附圖說明

圖1為本發明基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位的方法流程圖。

圖2為本發明坐標變換的示意圖。

圖3為本發明完整線段判定的示意圖。

圖4為本發明激光雷達位姿估算的示意圖。

圖5為本發明重合線段重合部分長度的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步說明本發明方案。

如圖1所示，基于掃描線段重合長度估計的激光雷達定位方法，具體包括如下步驟：

步驟1、對激光雷達掃描的原始數據進行坐標變換與空間濾波；