基于SLAM技术的车库自主导航装置及导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110702134A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201910950881.6(22)申请日2019.10.08(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人温淑焕刘鑫问泽藤李雄飞范少康(74)专利代理机构北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)11474代理人王冬杰(51)Int.Cl.G01C21/34(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称基于SLAM技术的车库自主导航装置及导航方法(57)摘要本发明公开一种基于SLAM技术的车库自主导航装置及导航方法，该装置包括激光雷达装置、惯性测量单元、微处理器、存储器、显示设备、SLAM子系统和路径规划子系统。本发明利用SLAM技术和导航装置自身携带的传感器，由SLAM子系统对激光雷达获取的距离信息和经IMU数据校正后的激光里程信息进行处理，生成未知环境地图；利用路径规划子系统，调用激光里程信息和SLAM子系统生成地图数据，对汽车驶出车库的路径进行规划，因此无需借助网络等方式获取导航地图，即可实现对车库汽车的自主导航。本发明在卫星信号接收不到或较弱的场景，作为对现有网络导航设备的补充，也可以获得精确的导航效果。CN110702134ACN110702134A权利要求书1/2页1.一种基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：其包括微处理器、存储器、激光雷达装置、惯性测量单元、显示设备、SLAM子系统和路径规划子系统；所述微处理器对所述激光雷达装置测量数据和所述惯性测量单元测量数据进行处理，在汽车入库时，所述微处理器启动所述激光雷达装置、惯性测量单元并启动所述SLAM子系统，所述微处理器根据所述激光雷达的测量数据构建激光里程信息，并利用所述惯性测量单元测量的数据对所述激光里程信息进行矫正，然后将所述激光雷达的数据和所述矫正后的激光里程信息输入到所述SLAM子系统；在所述汽车停车时，所述微处理器将所述激光里程信息、所述SLAM子系统生成的地图数据保存到所述存储器中后，关闭所述SLAM子系统；在所述汽车离开车库时，所述微处理器调用路径规划子系统对所述汽车驶出车库的路径进行规划；所述存储器用于存储所述微处理器、所述SLAM子系统和所述路径规划子系统工作过程中处理和生成的数据；所述激光雷达装置用于感知汽车周围环境信息，生成所述汽车距离障碍物的距离信息；所述惯性测量单元，用于测量汽车瞬时角速度和瞬时加速度数据；所述显示设备用于显示所述微处理器、所述SLAM子系统和所述路径规划子系统工作过程中生成的图形信息和标识；所述SLAM子系统，对所述激光雷达获取的距离信息和经IMU数据校正后的所述激光里程信息进行处理，生成未知环境地图；所述路径规划子系统，调用所述激光里程信息和所述SLAM子系统生成地图数据，对所述汽车驶出车库的路径进行规划。2.根据权利要求1所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述里程计信息里面包括所述车库入口位置信息、所述汽车的停车点位置信息和位姿信息。3.根据权利要求1所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述激光雷达通过三角测距法实现对障碍物距离的测量。4.根据权利要求1所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：对所述激光里程信息的校准由微处理器中的递归滤波器实现。5.根据权利要求4所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述递归滤波器采用扩展卡尔曼滤波算法完成对所述激光里程信息的校准。6.根据权利要求1所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述路径规划子系统设定所述SLAM子系统建图的起点为所述车库的入口和出口，建图结束时所述汽车的位姿为所述路径规划时的起始位姿。7.根据权利要求1所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述SLAM子系统采用开源的Gmapping算法完成建图。8.根据权利要求2所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置，其特征在于：所述路径规划子系统，采用amcl算法匹配完成动态汽车定位，并对所述地图信息、汽车位姿及汽车出口位置进行处理，采用djikstra算法完成动态的路径规划。9.一种用于根据权利要求1-8中任一项所述的基于SLAM技术的车库自主导航装置的导航方法，其特征在于：具体包括以下步骤：2CN110702134A权利要求书2/2页步骤1：在所述汽车进入车库时，打开所述自主导航装置，由所述SLAM子系统保存所述汽车当前位置并开始建图；步骤2：在所述汽车停车时，所述自主导航装置将所述汽车位姿信息和所述SLAM子系统构建的地图保存到所述存储器中，关闭所述SLAM子系统；步骤3：在所述汽车离开车库