一种基于路标的移动物体的定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于路标的移动物体的定位方法，包括：设计和放置路标：根据移动物体的工作环境，设计所需的路标的数量和图案；其中，由标记点组成的路标包括定位部分、标识部分和校验部分；放置路标；路标是被贴附于天花板上；依据路标位置表，定位移动物体所在位置的世界坐标值：采集识别路标的图像；根据采集识别的路标的校验部分校验路标的数据完整性，根据定位部分获取移动物体的相对位置，根据标识部分获取路标ID号；根据路标ID号，并结合路标位置表，得到路标的世界坐标值；根据相对位置和路标的世界坐标值换算移动物体的世界坐标值。本发明专利技术突出了路标，增强了鲁棒性，计算快速，环境适应性强，定位精准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动物体的定位技术，特别是涉及应用于室内的一种基于路标的移动物体的定位方法。
技术介绍
移动机器人在工业(如自动化物流和巡检)和民用(如智能车和服务机器人)等领域有广泛应用。自定位技术是移动机器人领域的一项关键技术，其鲁棒性和精确性很大程度上决定了移动机器人系统的工作效率。自定位技术一般分为自然路标定位和人工路标定位两大类。其中，自然路标定位方法是利用自然环境中的特征进行定位，具有良好的普适性且不需要环境改造。但是，这类定位方法过于复杂，鲁棒性不佳，实用性有限，且定位精度往往受到环境的影响。人工路标定位技术，是指将路标设置在机器人的工作环境中，通过传感设备对路标进行识别，提取路标中的信息，从而计算出移动机器人自身的位置。由于该类方法中，计算简单，路标特征稳定，系统构成简单，实用性强，具有较强的鲁棒性，所以被广泛采用。在人工路标定位方法中，路标的识别准确率很大程度上决定了定位系统的鲁棒性和工作效率。目前，研究人员采用的人工路标多是设计特殊颜色或者纹理结构信息的图案，例如：数字、字母和二维码等等。这些图案一般都需要通过环境光照明，机器人上的摄像机才能感光成像。因此，人工路标容易受到环境光照的变化，从而影响人工路标识别的稳定性。并且，随着机器人的适用范围越来越广，其工作环境的面积也越来越大，对人工路标的需求也越来越多，采用特殊颜色设计的人工路标在数量上已经不能满足大面积的工作环境的需求；而采用纹理结构信息的图案设计的人工路标，其路标相对复杂，对其进行识别时容易发生错误，从而导致定位发生偏差。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于路标的移动物体的定位方法，用于解决现有技术中在较大面积工作环境下，定位不够准确和快速的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于路标的移动物体定位方法，包括：设计和放置路标：根据移动物体的工作环境，设计路标的数量和图案；其中，由标记点组成的路标包括：用于定位移动物体相对路标的相对位置的定位部分、用于唯一标识路标的标识部分和用于为移动物体提供校验路标的数据完整性的校验信息的校验部分；放置路标；路标是被贴附于天花板上，依据路标位置表，定位移动物体所在位置的世界坐标值：采集识别路标的图像；根据采集识别的路标的校验部分校验路标的数据完整性，根据定位部分获取移动物体的相对位置，根据标识部分获取路标ID号；根据路标ID号，并结合所述路标位置表，得到路标的世界坐标值；根据相对位置和路标的世界坐标值换算移动物体的世界坐标值。于本专利技术的一实施例中，路标的数据完整性是根据路标的校验部分的标记点，通过奇偶校验法、异或校验法或循环冗余校验法进行校验的。于本专利技术的一实施例中，组成路标的标记点采用回归反射材料制作。于本专利技术的一实施例中，路标的定位部分包括至少三个标记点；标识部分包括至少一个标记点，校验部分包括至少一个标记点位置；于本专利技术的一实施例中，所述定位部分的标记点确定路标对应的极坐标系。于本专利技术的一实施例中，所述路标位置表是通过标定工作环境中的每一个路标而获得的：在工作环境中的所有路标中，选择一个路标作为起始点；其中，所述起始点的世界坐标值是已知的；从所述起始点开始，移动物体在工作环境中运动，对工作环境中的所有路标进行标定；其中，标定每一个路标包括：采集识别至少两个路标的图像；其中一个路标的世界坐标值是已知的；根据采集的至少两个路标的定位部分，分别计算移动物体相对于采集的至少两个路标的相对位置；根据空间坐标变换的关系和移动物体相对于采集的至少两个路标的相对位置，计算采集的未知世界坐标值的路标的世界坐标值；并将计算的世界坐标值按照所述路标ID号保存在所述路标位置表中。于本专利技术的一实施例中，所述根据采集的至少两个路标的定位部分，分别计算移动物体相对于采集的至少两个路标的相对位置的步骤包括：对于采集的一个的路标的图像，进行图像预处理并予以识别；根据校验部分校验路标的数据完整性：若是，则根据定位部分的标记点建立路标对应的极坐标系；根据标识部分的标记点的极坐标值，计算路标ID号；根据摄像头的内参矩阵、移动物体的旋转矩阵、平移矩阵和定位部分的标记点极坐标值，计算移动物体相对于路标的位置；其中，旋转矩阵是根据移动物体的倾角检测单元测量获得的。于本专利技术的一实施例中，所述路标ID号包括M个数据位，每一个数据位均采用N进制编码；其中，M大于等于1，且M与路标中标识部分的标记点的数量和半径坐标相关；N大于等于2，且N与标识部分的标记点的角坐标相关。于本专利技术的一实施例中，所述N进制编码包括二进制编码、十进制编码、十六进制编码或六十四进制编码。于本专利技术的一实施例中，所述基于路标的移动物体的定位方法还包括标定移动物体的摄像头。如上所述，本专利技术的一种基于路标的移动物体的定位方法，其路标的标记点采用回归反射材料制造，突出了路标，抑制了环境干扰，增强了鲁棒性；且路标中增加了校验标记点，消除了实际应用中因为某一个标签标记点识别错误而造成的定位失败。并且本专利技术的标签标记点利用极坐标系进行标识，依据N进制编码将一个或多个第三标签标记点编码对应一个唯一的路标ID号，如此，只需少数的标记点就可以编码标识较大的数值。此外，本专利技术的定位方法中还利用了移动物体的倾角传感器实时检测移动物体在空间三个方向的倾角，通过矩阵运算实时得到移动物体所在位置的世界坐标值，保证了移动物体在上下坡过程中的精确定位，且本专利技术定位原理简单，计算快速，环境适应性强。附图说明图1显示为本专利技术实施例公开的移动物体的移动工作状态示意图。图2显示为本专利技术实施例公开的一种基于路标的移动物体的定位方法的流程示意图。图3显示为本专利技术实施例公开的一种基于路标的移动物体的定位方法中路标的示意图。图4显示为本专利技术实施例公开的一种基于路标的移动物体的定位方法中定位时各个坐标系之间的关系示意图。图5显示为本专利技术实施例公开的一种基于路标的移动物体的定位方法中标定一个路标的流程示意图。图6显示为本专利技术实施例公开的一种基于路标的移动物体的定位方法中移动物体相对于路标的位置的计算流程示意图。元件标号说明100路标S10～S40，S11～S12，S21～S24，步骤S51～S53，S61～S64311第一定位标记点312第二定位标记点313第三定位标记点320标识标记点330校验标记点具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅附图。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术的一种基于路标的移动物体的定位方法，基于极坐标的思想，在每一个路标上设置较少的标记点，就可保证路标标识的唯一性；在移动物体侧，根据可唯一标识路标的第三标识点，采用N进制编码进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于路标的移动物体定位方法，其特征在于，包括：设计和放置路标：根据移动物体的工作环境，设计路标的数量和图案；其中，由标记点组成的路标包括：用于定位移动物体相对路标的相对位置的定位部分、用于唯一标识路标的标识部分和用于为移动物体提供校验路标的数据完整性的校验信息的校验部分；放置路标；路标是被贴附于天花板上；依据路标位置表，定位移动物体所在位置的世界坐标值：采集识别路标的图像；根据采集识别的路标的校验部分校验路标的数据完整性，根据定位部分获取移动物体的相对位置，根据标识部分获取路标ID号；根据路标ID号，并结合所述路标位置表，得到路标的世界坐标值；根据相对位置和路标的世界坐标值换算移动物体的世界坐标值。

【技术特征摘要】
1.一种基于路标的移动物体定位方法，其特征在于，包括：设计和放置路标：根据移动物体的工作环境，设计路标的数量和图案；其中，由标记点组成的路标包括：用于定位移动物体相对路标的相对位置的定位部分、用于唯一标识路标的标识部分和用于为移动物体提供校验路标的数据完整性的校验信息的校验部分；放置路标；路标是被贴附于天花板上；依据路标位置表，定位移动物体所在位置的世界坐标值：采集识别路标的图像；根据采集识别的路标的校验部分校验路标的数据完整性，根据定位部分获取移动物体的相对位置，根据标识部分获取路标ID号；根据路标ID号，并结合所述路标位置表，得到路标的世界坐标值；根据相对位置和路标的世界坐标值换算移动物体的世界坐标值。2.根据权利要求1所述的基于路标的移动物体的定位方法，其特征在于：路标的数据完整性是根据路标的校验部分的标记点，通过奇偶校验法、异或校验法或循环冗余校验法进行校验的。3.根据权利要求1所述的基于路标的移动物体的定位方法，其特征在于：组成路标的标记点采用回归反射材料或者发光材料制作。4.根据权利要求1所述的基于路标的移动物体的定位方法，其特征在于：路标的定位部分包括至少三个标记点；标识部分包括至少一个标记点；校验部分包括至少一个标记点位置。5.根据权利要求1所述的基于路标的移动物体的定位方法，其特征在于，所述定位部分的标记点用于确定路标对应的极坐标系。6.根据权利要求5所述的基于路标的移动物体的定位方法，其特征在于：所述路标位置表是通过标定工作环境中的每一个路标而获得的：在工作环境中的所有路标中，选择一个路标作为起始点；其中，所述起始点的世界坐标值是已知的；从所述起始点开始，移动物体在工作环...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐旋来，杨亚运，李通，邓敏林，
申请(专利权)人：上海擎朗智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31