基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM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CN107239076A(43)申请公布日2017.10.10(21)申请号201710504910.7(22)申请日2017.06.28(71)申请人仲训昱地址361000福建省厦门市湖里区五缘东三里5-1302(72)发明人仲训昱(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200代理人马应森(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法(57)摘要基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，涉及移动机器人导航定位。栅格地图表示与创建方法；虚拟扫描与匹配定位方法；提高算法实时性的方法。采用轮廓外形遍历匹配的原理，在每一遍历位姿采用虚拟激光雷达对地图进行扫描，然后虚拟扫描的数据与当前激光雷达的数据直接进行比较，找出AGV机器人的最优位姿信息，再增量式构建地图。针对现有激光SLAM算法多数针对低精度传感器，其滤波、估计、优化的稳定性和定位精度无法绝对保证，难以达到工业AGV机器人应用要求的问题，可通过采用多GPU并行处理和改变虚拟测距的初始推进位置，解决采用反射板和三角定位原理进行导航存在的前期施工及标定问题，提高灵活性柔性、可靠和精度。CN107239076ACN107239076A权利要求书1/3页1.基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于包括以下步骤：1)栅格地图表示与创建方法；2)虚拟扫描与匹配定位方法；3)提高算法实时性的方法。2.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于在步骤1)中，所述栅格地图表示与创建方法的具体方法为：采用栅格表示地图M，每个栅格为正方形，其长宽为Δ≤定位精度指标，对于某个栅格mi为障碍时，定义其标志位si＝1，为非障碍时si＝-1、不确定时si＝0，其列行编号为(xi,yi)，栅格地图M表示为：M＝{m1(x1,y1,s1),m2(x2,y2,s2),...,mi(xi,yi,si),...,mN(xN,yN,sN)}。3.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于在步骤1)中，使用2D激光雷达(Lidar)进行扫描测距，最大测距范围为dmax，得到一帧测距数据为{d1,d2,...,di,...,dn}，对于其中某一方向的测距di，其相对于激光雷达的角度为θi，定义其标志位为ai，若di<dmax，则令ai＝1；否则ai＝-1；激光雷达总的一帧测距数据L表示为：L＝{l1(d1,θ1,a1),l2(d2,θ2,a2),...,li(di,θi,ai),...,ln(dn,θn,an)}。4.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于在步骤1)中，AGV机器人采用2D激光雷达进行导航，假设激光雷达的位姿即为机器人的位姿，xr、yr表示位置坐标，θr表示方向角，在已知激光雷达位姿情况下，则把当前的测距数据L映射到栅格地图M当中，其中M为增量式构建地图，对于L中的li，其对应的栅格mi为：xli＝xr+di×cos(θr+θi)向上取整得yli＝yr+di×sin(θr+θi)向上取整得若ai＝1，取栅格标志位si(xi,yi)＝1；以Δ为单位长度或更小把线段di等分，或计算各等分点对应的栅格并令其标志位为-1，即线段di穿过的栅格为非障碍点。5.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于在步骤2)中，所述虚拟扫描与匹配定位方法的具体方法为：AGV机器人每运行一步后，通过激光雷达获得当前的测距数据L，再结合之前建立的栅格地图M，进行当前位姿的估算，即定位。6.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹配的AGV激光SLAM方法，其特征在于在步骤2)中，虚拟激光雷达(vLidar)扫描如下：采用局部遍历的方式，先设置一定的位置和角度遍历范围Ω，在所有的遍历位姿，假设为可能的激光雷达位姿，模拟激光雷达，逐一对地图M进行虚拟扫描；在某一遍历位姿(vxi,vyi,vθi)，获得虚拟扫描数据Li如下：Li＝{vli1(vdi1,vθi1,vai1),...,vlij(vdij,vθij,vaij),...,vlin(vdin,vθin,vain)}在虚拟扫描的vθi1方向获得测距vdi1，若vdi1<dmax，则令vai1＝1；否则vai1＝-1；在vθi2方向获得测距vdi2，若vdi2<dmax，则令vai2＝1；否则vai2＝-1；...；在vθin方向获得测距vdin，若vdin<dmax，则令vain＝1；否则vain＝-1。7.如权利要求1所述基于虚拟扫描与测距匹