[發(fā)明專利]一種基于圖像傳感器和慣性傳感器的定位方法及系統(tǒng)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010994114.8 | 申請(qǐng)日： | 2020-09-21 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112113564B | 公開（公告）日： | 2022-08-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 宋韜;朱猛猛;郭帥 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01C21/16 | 分類號(hào)： | G01C21/16;G01C21/20 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務(wù)所 11569 | 代理人： | 崔玥 |
| 地址： | 200444*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 圖像傳感器 慣性 傳感器 定位 方法 系統(tǒng) | ||
本發(fā)明公開了一種基于圖像傳感器和慣性傳感器的定位方法及系統(tǒng)，所述定位方法，首先獲取定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于圖像傳感器的位姿信息和基于慣性傳感器的位姿信息；然后，利用圖優(yōu)化方法對(duì)基于圖像傳感器的位姿信息和基于慣性傳感器的位姿信息進(jìn)行優(yōu)化，獲得定位目標(biāo)的方位信息。本發(fā)明利用基于圖像傳感器的位姿信息對(duì)基于慣性傳感器的位姿信息進(jìn)行優(yōu)化，克服了慣性傳感器隨著時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)有飄移，影響定位精度的技術(shù)缺陷，同時(shí)利用了慣性傳感器不受外部環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)，提供了一種不依賴于外部條件的且不存在累計(jì)誤差的高精度的定位方法。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于圖像傳感器和慣性傳感器的定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
定位技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，現(xiàn)有的定位技術(shù)包括GPS、北斗、GLONASS、慣導(dǎo)、超聲波、里程計(jì)等。這些現(xiàn)有的定位技術(shù)都有一定的局限性，滿足不了復(fù)雜的定位環(huán)境和日益增長(zhǎng)的定位精度需求。GPS、北斗等全球定位系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于室內(nèi)定位，在小環(huán)境中它的定位精度也達(dá)不到要求；基于慣性傳感器的定位方法主要優(yōu)點(diǎn)是不依賴外部條件就可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人定位，短時(shí)精度比較好。缺點(diǎn)就是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)有飄移，比較小的常數(shù)誤差被積分后都會(huì)無(wú)限變大；里程計(jì)航跡推算定位方法也是存在累積誤差，不適合機(jī)器人長(zhǎng)距離內(nèi)的定位。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像傳感器和慣性傳感器的定位方法及系統(tǒng)，以提供一種不依賴于外部條件的且不存在累計(jì)誤差的高精度的定位方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
一種基于圖像傳感器和慣性傳感器的定位方法，所述定位方法包括如下步驟：
獲取定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于圖像傳感器的位姿信息；
獲取定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于慣性傳感器的位姿信息；
利用圖優(yōu)化方法對(duì)基于圖像傳感器的位姿信息和基于慣性傳感器的位姿信息進(jìn)行優(yōu)化，獲得定位目標(biāo)的方位信息。
可選的，所述獲取定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于圖像傳感器的位姿信息，具體包括：
采用張正友標(biāo)定法對(duì)圖像傳感器進(jìn)行標(biāo)定，獲得圖像傳感器坐標(biāo)系相對(duì)于自然坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣t；
將特征圖案布置在定位目標(biāo)的中心位置，通過(guò)圖像傳感器獲取定位目標(biāo)所在區(qū)域的區(qū)域圖像；
采用Harris算法對(duì)所述區(qū)域圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，獲得基于圖像傳感器獲取的定位目標(biāo)上部署的特征圖案在相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿信息lk；
根據(jù)基于圖像傳感器獲取的定位目標(biāo)上部署的特征圖案在相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿信息，利用公式zk＝Rlk+t，計(jì)算定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于圖像傳感器在自然坐標(biāo)系下的位姿信息zk；
其中，t表示相機(jī)坐標(biāo)系到自然坐標(biāo)系的平移矩陣，lk表示k時(shí)刻基于圖像傳感器獲取的定位目標(biāo)上部署的特征圖案在相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿信息，R表示相機(jī)坐標(biāo)系到自然坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，zk表示k時(shí)刻基于圖像傳感器獲取的定位目標(biāo)上部署的特征圖案在自然坐標(biāo)系下的位姿信息。
可選的，所述獲取定位目標(biāo)基于慣性傳感器的位姿信息，具體包括：
對(duì)慣性傳感器獲得的加速度信息和角加速度信息進(jìn)行二次積分，獲得定位目標(biāo)上部署的特征圖案基于慣性傳感器的位姿信息。
可選的，所述利用圖優(yōu)化方法對(duì)基于圖像傳感器所獲得在自然坐標(biāo)系下的位姿信息和基于慣性傳感器所獲得在自然坐標(biāo)系下的位姿信息進(jìn)行優(yōu)化，獲得定位目標(biāo)的方位信息，具體包括：
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