一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法.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CN110160528A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910464587.4(22)申请日2019.05.30(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈建魁王涛李益群(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人梁鹏曹葆青(51)Int.Cl.G01C21/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法(57)摘要本发明属于移动对象的定位导航相关技术领域，并公开了一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法，包括：直接采用固设在移动装置上的车载传感器实时采集周围的环境信息，并得到反映环境信息的多个轮廓离散点；对离散点进行排序，得到对应的有序坐标点集合，并采用差分求导进行比较的方式来判定是否出现了角度特征；使用记录的角度特征，将其与标准环境地图中所存储的参考角度特征进行匹配，由此得到移动装置相对于标准环境地图的位置方向数据。通过本发明，可在无需对周围环境进行特殊改造且不使用大量专门辅助工具的条件下，即可执行多种工况下的位姿定位过程，并实现高效、高精度的移动装置位姿实时测量过程。CN110160528ACN110160528A权利要求书1/2页1.一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(1)环境信息的采集步骤针对作为定位对象的移动装置，直接采用固设在该移动装置上的车载传感器实时采集周围的环境信息，并得到反映环境信息的多个轮廓离散点及形成点云图；(2)离散点的角度特征获取步骤将所述多个轮廓离散点在统一的动坐标系中进行排序，得到对应的有序坐标点集合P＝{(xi,yi)}，其中xi表示编号为i的离散点在动坐标系中的X轴坐标值，yi表示编号为i的离散点在动坐标系中的Y轴坐标值；对该有序坐标点集合进行差分求导以求出各有序坐标点的导数值，并且当所述导数值的差值超出预设的误差阈值时，则判定此处出现了角度特征并予以记录；(3)移动装置的位姿识别步骤使用步骤(2)所记录的角度特征，将其与标准环境地图中所存储的参考角度特征进行匹配，其中所述标准环境地图被定义有自身的地图坐标系，并已预存有各种参考角度特征与具体位置方向值之间的一一对应关系，由此得到移动装置相对于标准环境地图的位置方向数据，进而将移动装置的位姿坐标在标准环境地图中描述出来，相应完成整体的移动装置位姿定位过程。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述位姿识别过程优选为单一角度特征下的位姿识别工况，其操作过程具体如下：当所记录的角度特征仅包含单一角度特征时，此时离散点在标准环境地图中对应的位姿矩阵为其中Xi表示编号为i的离散点在地图坐标系中的X轴坐标值，Yi表示编号为i的离散点在地图坐标系中的Y轴坐标值；相应地，移动装置在标准环境地图中的位姿矩阵可表示为其中x＝Xi-(xicos(θ)-yisin(θ))，y＝Yi-(xisin(θ)+yicos(θ))，θ表示移动装置的姿态值。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述位姿识别过程优选为多角度特征下的位姿识别工况，其操作过程具体如下：当所记录的角度特征为两个以上时，此时假设角度特征个数为N，各个离散点在标准环境地图中对应的位置坐标集合为{(xj,yj)}，姿态坐标集合为{θj}，其中j＝1,2,...,N；相应地，移动装置在标准环境地图中的位置坐标被计算为姿态值被计算为其中ωj表示对不同角度特征所预设的不同权值，并且4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述位姿识别过程优选为多角度特征加上这些角度之间距离的位姿识别工况，其操作过程具体如下：2CN110160528A权利要求书2/2页当所记录的角度特征为两个以上时，此时假设角度特征个数为N，各个离散点在标准环境地图中对应的位置坐标集合为{(xj,yj)}，姿态坐标集合为{θj}，其中j＝1,2,...,N；相应地，移动装置在标准环境地图中的位置坐标被计算为姿态值被计算为5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，上述定位过程中不再需要除车载传感器之外的其他传感元件。6.如权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，所述移动装置优选包括移动机器人、自主AGV、无人驾驶车辆或者无人机等。3CN110160528A说明书1/5页一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法技术领域[0001]本发明属于移动对象的定位导航相关技术领域，更具体地，涉及一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法。背景技术[0002]移动装置的位姿定位技术广泛使用于移动机器人，自主AG