[發(fā)明專利]一種可大規(guī)模部署的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111595342B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 王運濤;潘澤文;易鑫;史元春
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C1/00
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 張偉洋

本發(fā)明實施例公開了一種可大規(guī)模部署的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)，在定位場景中多個特征位置部署編碼標定點，通過移動終端設備中的圖像采集器采集定位場景圖像，識別圖像中的編碼標定點，并通過姿態(tài)識別得到第一姿態(tài)矩陣，通過視覺慣性里程計得到第二姿態(tài)矩陣，計算獲得移動終端設備的初始絕對位置及姿態(tài)，最后計算獲得移動終端設備的當前絕對位置及姿態(tài)。綜合采用了機器視覺和視覺慣性里程計結(jié)合的方法，定位精度為0.54m，定位精度高，對設備要求低，測試成本低，可進行大規(guī)模的部署和應用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可大規(guī)模部署的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)位置定位，主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。現(xiàn)有的室內(nèi)定位方法主要是基于無線信號(藍牙/wifi)定位，或是基于激光雷達/深度圖像采集器的SLAM方法，SLAM(simultaneous localization and mapping)，也稱為CML(Concurrent Mapping and Localization)是指即時定位與地圖構(gòu)建，或并發(fā)建圖與定位，問題可以描述為：將一個機器人放入未知環(huán)境中的未知位置，是否有辦法讓機器人一邊移動一邊逐步描繪出此環(huán)境完全的地圖，所謂完全的地圖(a consistent map)是指不受障礙行進到房間可進入的每個角落。現(xiàn)有的基于無線信號的定位方法，業(yè)界定位精度約為1m，精度較差，且大規(guī)模部署時需要較長的校準時間；而基于SLAM的方法通常需要專業(yè)器材，部署成本較高，且對環(huán)境的要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明實施例提供一種可大規(guī)模部署的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的室內(nèi)定位方法大規(guī)模部署時成本高、精度較差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提出了一種可大規(guī)模部署的室內(nèi)定位方法，所述方法包括：

選取定位場景中的多個特征位置并分別部署編碼標定點，記錄所述編碼標定點在定位場景中的真實三維坐標；

通過設置于移動終端設備中的圖像采集器在移動過程中采集真實定位場景圖像；

識別采集到的圖像中的編碼標定點，并通過姿態(tài)識別獲取移動終端設備相對于編碼標定點的相對位置和相對旋轉(zhuǎn)信息，得到第一姿態(tài)矩陣；

在視覺慣性里程計中，根據(jù)采集的圖像以及IMU測得的數(shù)據(jù)，計算獲取移動終端設備在移動過程中當前位置及姿態(tài)相對于初始位置及姿態(tài)的相對位置和相對旋轉(zhuǎn)信息，得到第二姿態(tài)矩陣；

根據(jù)識別到的初始位置圖像中的編碼標定點，獲取初始位置圖像中編碼標定點的真實三維坐標，并結(jié)合所述第一姿態(tài)矩陣，計算獲得所述移動終端設備在真實定位場景中的初始絕對位置及姿態(tài)；

根據(jù)所述移動終端設備的初始絕對位置及姿態(tài)和第二姿態(tài)矩陣，計算獲得移動終端設備在真實定位場景中的當前絕對位置及姿態(tài)。

進一步地，所述方法還包括：

在移動過程中，如果圖像采集器視野內(nèi)出現(xiàn)編碼標記點，自動進行位置校準，具體包括：

識別編碼標記點，獲取當前移動位置圖像中編碼標定點的真實三維坐標，并結(jié)合計算獲得的移動終端設備的當前絕對位置及姿態(tài)，估算移動終端設備相對于編碼標定點的相對位置和相對旋轉(zhuǎn)信息，得到預估姿態(tài)矩陣；

對當前移動位置圖像中識別的編碼標定點進行姿態(tài)識別獲取移動終端設備相對于編碼標定點的相對位置和相對旋轉(zhuǎn)信息，得到第三姿態(tài)矩陣；

根據(jù)預估姿態(tài)矩陣和第三姿態(tài)矩陣進行校準獲得第四姿態(tài)矩陣；

根據(jù)當前移動位置圖像中編碼標定點的真實三維坐標以及第四姿態(tài)矩陣，計算獲得校正后的初始絕對位置及姿態(tài)；