[發明專利]一種無依托定位與導航方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202010752779.8
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112082565B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 鄭南寧;夏超;楊岳東;沈艷晴;陳仕韜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01C21/32
• 分類號: G01C21/32;G01C21/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種無依托定位與導航方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100，基于同步定位與建圖以及慣性導航系統協同構建高精度導航地圖；

S200，通過多維空間二分算法對S100所述高精度導航地圖進行分區，將所述高精度導航地圖分為若干塊地圖區塊，并進行編碼，獲得每個地圖區塊內的編碼、點云的數量以及中心位置坐標；

S300，基于最鄰近搜索方法通過對經過S200處理的高精度導航地圖中每個區塊進行二次分區和編碼獲得更高分辨率的柵格并構建索引和鄰域遍歷進行點云配準；

S400，對S300所得點云配準結果采用基于擴展卡爾曼濾波的多源融合算法進行自適應定位，得到準確的定位結果；S300具體如下：

對高精度導航地圖進行二次分區和編碼，得到分辨率更高的地圖柵格及對應的編碼，建立從分辨率更高的編碼至所述地圖上的映射，即得到鄰域數據索引；

將激光雷達數據轉換以相同方式進行編碼得到與其位置對應的地圖柵格，依照預處理過程中建立的映射關系獲得實際地圖柵格中的點云數據；S100具體步驟如下：

S101，依次通過同步定位與建圖中激光雷達幀間匹配、回環檢測以及圖優化算法對GPS信號遮擋區域的地圖進行矯正，獲得高精度點云地圖以及高精度點云地圖中的無人駕駛平臺的軌跡信息，

S102，基于S101所構建的高精度點云地圖，以所述軌跡信息中包含的高程作為依據對高精度點云地圖進行地面濾波處理；將無人駕駛平臺軌跡中高程低于設定閾值的高精度點云地圖中的點進行過濾，得到高精度導航地圖。

2.根據權利要求1所述的無依托定位與導航方法，其特征在于，S200中，保存有效地圖區塊的編碼、點云數量以及地圖區塊中心位置坐標。

3.根據權利要求1所述的無依托定位與導航方法，其特征在于，S300中，對地圖柵格數據進行預先緩存，鄰域遍歷時使用亂序執行，先處理已經緩存的地圖柵格。

4.根據權利要求1所述的無依托定位與導航方法，其特征在于，S400中，對S300所得配準結果采用基于擴展卡爾曼濾波的多源融合算法，結合實車運動特性，選擇合適的運動學模型進行位姿預測，實現激光雷達和IMU、輪速以及方向盤轉角車載傳感器所得數據的融合；在結構化道路區域，通過將相機提供的圖像數據與高精度語義地圖進行車道線特征配準，實現對車輛姿態的矯正，得到準確的定位結果。

5.一種無依托定位與導航裝置，其特征在于，包括車身傳感器、車載攝像機、車載激光雷達、處理器以及存儲器，存儲器與處理器通過I/O接口連接，車身傳感器、車載攝像機和車載激光雷達連接處理器的輸入端，存儲器用于存儲計算機可執行程序，

處理器包括CPU和FPGA，CPU與FPGA連接組成CPU-FPGA異構處理器，CPU控制對FPGA內部控制寄存器、狀態寄存器以及配準結果寄存器的讀寫，用于實現CPU對FPGA點云配準單元的配置以及配準信息與統計信息的讀取；CPU控制直接存儲訪問單元，將高精度導航地圖與激光雷達掃描實時點云數據加載至FPGA內部緩存；

所述異構處理器在執行所述計算機可執行程序時，能夠執行權利要求1-4任一項所述的定位與導航方法；執行S300時，FPGA對高精度導航地圖進行二次分區和編碼，得到分辨率更高的地圖柵格及對應的編碼，建立從分辨率更高的編碼至所述地圖上的映射，即得到鄰域數據索引；

將激光雷達數據轉換以相同方式進行編碼得到與其位置對應的地圖柵格，依照預處理過程中建立的映射關系獲得實際地圖柵格中的點云數據；

對地圖柵格數據進行預先緩存，鄰域遍歷時使用亂序執行，先處理已經緩存的地圖柵格。