一种协同导航定位系统及导航定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种协同导航定位系统及导航定位方法，包括传感器数据采集模块、RGB‑D图像生成模块、运动学建模模块、零偏修正模块、位姿跟踪模块、全局优化模块和地图存储模块，本发明专利技术的有益效果是：系统配备了GPS、单目视觉传感器、惯性导航元件、激光雷达四种传感器，结合了各个传感器的优点，提升其精度以及适用范围，能够在各种复杂的环境下正常工作，具有定位速度快，定位精度高，鲁棒性强，适用范围广等优点。

Cooperative navigation positioning system and navigation positioning method

The present invention discloses a collaborative navigation system and navigation methods, including sensor data acquisition module, RGB D image generation module, kinematics modeling module, zero offset correction module, posture tracking module, optimization module and map storage module, the invention has the advantages that the system is equipped with GPS, monocular vision sensor, laser radar, inertial navigation components of four kinds of sensors, combines the advantages of various sensors, to enhance the precision and applicable range, can normally work in the complex environment, with positioning speed, high positioning accuracy, strong robustness, wide applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种协同导航定位系统及导航定位方法
本专利技术涉及一种定位系统及方法，具体为一种协同导航定位系统及导航定位方法，属于导航

技术介绍
现阶段的导航定位方法有很多种，根据传感器分类可分为，卫星导航(GPS)、视觉传感器、里程计、惯性导航元件、激光雷达等等。其中GPS传感器只能在开阔无遮挡的室外环境下工作；视觉传感器能够提供丰富并直观的信息，并且成本较低但往往获得的数据噪声较大，不适用与环境纹理相似和低光照的环境；激光雷达在测距范围和方向上都有着较高的精度，但其只适用于结构化室内环境，不适用与空旷的室外环境；惯性导航元件是一种相对定位传感器，通过积分计算得到相对位置，但其存在着较大的累积误差以及无法提供绝对位置，不适用于长时间的精确定位。因此，各个传感器都有其自己的局限性，以及特定的应用环境。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种协同导航定位系统及导航定位方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种协同导航定位系统及导航定位方法，包括传感器数据采集模块，负责采集传感器原始数据并整合传输给其他模块；RGB-D图像生成模块，融合单目视觉传感器以及激光雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：包括传感器数据采集模块，负责采集传感器原始数据并整合传输给其他模块；RGB‑D图像生成模块，融合单目视觉传感器以及激光雷达的数据，生成RGB‑D图像；运动学建模模块，对搭载所述系统的移动机器人进行运动学建模；零偏修正模块，融合GPS，惯性导航元件数据，根据运动学模型实时修正惯性导航元件零点漂移量；位姿跟踪模块，接收传感器采集模块、RGB–D图像生成模块、零偏修正模块以及人工路标模块的信息实时估计系统自身位姿；全局优化模块，负责闭环检测并优化系统全局位姿；地图存储模块，存储地图信息以供重复使用。

【技术特征摘要】
1.一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：包括传感器数据采集模块，负责采集传感器原始数据并整合传输给其他模块；RGB-D图像生成模块，融合单目视觉传感器以及激光雷达的数据，生成RGB-D图像；运动学建模模块，对搭载所述系统的移动机器人进行运动学建模；零偏修正模块，融合GPS，惯性导航元件数据，根据运动学模型实时修正惯性导航元件零点漂移量；位姿跟踪模块，接收传感器采集模块、RGB–D图像生成模块、零偏修正模块以及人工路标模块的信息实时估计系统自身位姿；全局优化模块，负责闭环检测并优化系统全局位姿；地图存储模块，存储地图信息以供重复使用。2.根据权利要求1所述的一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：所述传感器数据采集模块负责采集传感器原始数据并整合传输给其他模块，包括：采集GPS、单目视觉传感器、惯性导航元件、激光雷达的数据并整合传输给上述RGB-D图像生成模块、人工路标模块、零偏修正模块、位姿跟踪模块。3.根据权利要求1所述的一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：所述人工路标模块在室内环境下设立人工路标，并根据单目视觉传感器的观测计算出系统自身距离路标的相对位置，包括：采用AprilTags二维码作为人工路标，采用PNP的方法计算单目视觉传感器距离路标的相对位置4.根据权利要求1所述的一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：所述运动学建模模块对搭载所述系统的移动机器人进行运动学建模，包括：根据Ackerman模型对轮式机器人进行运动学建模，ωv＝v/r，vX＝r(1-cos(ωv))，vY＝rsin(ωv)，其中l为轮式机器人前后轴距，δ为前轮转角，ωv为机器人旋转角速度，vX为机器人横向速度，vY为机器人纵向速度。5.根据权利要求1所述的一种协同导航定位系统及导航定位方法，其特征在于：所述零偏修正模块融合GPS，惯性导航元件数据，根据运动学模型实时修正惯性导航元件零点漂移量，包括：根据GPS和运动学模型vX，vY和ωv的约束，利用卡尔曼滤波修正惯性导航元件的零点漂移量6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗文豪，张长柱，王祝萍，陈龙泉，
申请(专利权)人：上海舵敏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31