[發明專利]一種快速定位系統、方法及應用

在審

• 申請號: 202011422332.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112767476A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 歐勇盛;江國來;熊榮;王志揚;馬鑫波;陳凱;吳新宇;馮偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G01S17/89;G06N3/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

1.一種快速定位系統，其特征在于：包括子圖構建模塊、區域特征提取模塊、區域特征匹配模塊和粒子群搜索匹配定位模塊；

所述子圖構建模塊，用于獲取局部區域360度的地圖；

所述區域特征提取模塊，用于預先提取區域的結構特征，并用直方圖、有序數據序列的形式表示，便于快速比對和精確匹配；

所述區域特征匹配模塊，用于實現當前子圖特征與地圖多個區域的特征進行匹配，快速篩選出最近似的區域；

所述粒子群搜索匹配定位模塊，用于獲取精確定位。

2.如權利要求1所述的快速定位系統，其特征在于：所述區域特征提取模塊包括區域選取子模塊，區域預處理子模塊、區域特征提取子模塊和區域特征描述子模塊；

所述區域選取子模塊，用于遍歷地圖選取不同的區域；

所述區域預處理子模塊，用于對每一個所述區域進行標識；

所述區域特征提取子模塊，用于計算每個所述區域直方圖特征；

所述區域特征描述子模塊，用于存儲地圖所有區域特征計算的結果。

3.如權利要求1所述的快速定位系統，其特征在于：所述區域特征匹配模塊包括粗匹配子模塊和精細匹配子模塊；

所述粗匹配子模塊，用于對待匹配對象的直方圖特征進行快速比對；

所述精細匹配子模塊，當直方圖特征比對通過，對所述待匹配對象的有序數據序列進行循環移位精確比對。

4.一種快速定位方法，其特征在于：采用所述權利要求1～3中任一項所述的快速定位系統進行定位。

5.如權利要求4所述的快速定位方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

步驟1：構建全局柵格地圖，對所述全局柵格地圖的區域進行劃分，提取每個所述區域的特征一；

步驟2：構建局部子圖，提取所述子圖的特征二；

步驟3：將所述特征一與所述特征二進行快速匹配，得到符合閾值的候選位姿集合；

步驟4：對所述候選集合進行粒子濾波匹配跟蹤得到精確定位。

6.如權利要求5所述的快速定位方法，其特征在于：所述步驟1中所述區域處于所述全局柵格地圖中的無障礙區域。

7.如權利要求5所述的快速定位方法，其特征在于：根據所述特征一得到位置-場景特征集合，所述特征一采用直方圖、有序數據序列的形式表示；所述步驟2中基于當前激光掃描數據，構建所述局部子圖。

8.如權利要求7所述的快速定位方法，其特征在于：所述局部子圖采用360°激光雷達，直接使用一幀激光雷達數據，構建所述局部子圖；或者采用在原地旋轉一周，通過局部區域的同步定位與地圖繪制算法，構建所述局部子圖。

9.如權利要求5所述的快速定位方法，其特征在于：所述步驟4將所述候選位子作為粒子濾波定位的初始位置，采用基于激光雷達的傳統蒙特卡洛-粒子濾波匹配跟蹤定位算法，進行定位跟蹤。

10.一種快速定位方法的應用，其特征在于：將權利要求4～9中任一項所述的快速定位方法應用于機器人重定位中。