一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及建图装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及装置，方法包括建图流程与创建拓扑地图流程；建图流程包括：判断是否到达交叠区域；是则切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定；否则继续执行当前建图模式；创建拓扑地图流程包括：计算切换建图模式时所绑定的两个位置数据之间的换算关系；将换算关系写入拓扑地图。本发明专利技术综合了GPS建图方法与激光建图方法两者的优点，根据环境特征决定采用GPS建图模式还是激光建图模式，两种建图模式在交叠区域进行切换，且两种建图模式构建的GPS地图与激光地图之间的关系描述写入在拓扑地图中。本发明专利技术的技术方案解决了对复杂的环境进行建图的问题，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及建图装置
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及装置。
技术介绍
当前机器人、AGV技术蓬勃发展，物流机器人、导览机器人、家庭机器人、搬运AGV等各类工业用、商用、家用机器人与AGV在市面上涌现。在整个机器人系统或AGV中，建图技术是其最主要的核心技术之一，现有技术中，通常采用GPS建图方法或者激光建图方法构建机器人或AGV的运动区域地图，但是GPS建图方法与激光建图方法各自具有优缺点。GPS建图方法基于GPS模块，GPS模块随时采集机器人或AGV的位置特征构成其运动路径的轨迹，形成地图，其缺点是GPS建图方法受到GPS信号强弱的影响和障碍物多径效应影响，在GPS较弱的区域或无GPS信号的区域(如建筑的外墙附近的区域以及室内等场合)，其采集的数据不准确，会出现定位错误或无法定位的现象，导致创建的GPS地图为一段一段不连续的。激光建图方法基于激光雷达采集的点云数据构建激光地图，其缺点是，建图的区域需要有足够多的参照特征(如树木、建筑、车辆等)才能构建地图，对于广场等较为开阔、参照特征较少的场合，其也无法构建地图，这就导致其在室外建出的地图也具有间断性、不连续的特征。因此，有必要提出一种建图方法，可以综合GPS建图方法与激光建图方法两者的优点。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及装置，旨在解决对较为复杂的环境进行建图较为困难的问题，综合GPS建图方法与激光建图方法两者的优点。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，所述方法包括建图流程与创建拓扑地图流程；所述建图流程包括：判断是否到达交叠区域；是则切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定；其中，所述建图模式包括激光建图模式与GPS建图模式；否则继续执行当前建图模式；所述创建拓扑地图流程包括：计算切换建图模式时所绑定的两个位置数据之间的换算关系；将所述换算关系写入拓扑地图。可选地，所述判断是否到达交叠区域具体为：判断是否收到控制端的切换信号。可选地，所述判断是否到达交叠区域具体为：判断当前位置的GPS信号强度是否满足条件，并判断环境周围参照特征是否满足激光建图条件，若两者均满足，则当前位置可作为交叠区域，否则未到达交叠区域。可选地，所述切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定包括：若从GPS建图模式切换至激光建图模式，则将载体在切换建图模式时的GPS位置数据作为本次激光建图模式开始时载体的初始化位置；若从激光建图模式切换至GPS建图模式，则将载体在激光地图中的最终位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定。可选地，所述GPS建图模式包括：通过GPS模块采集载体的实时GPS位置数据，形成载体的运行轨迹；对所述运行轨迹进行数据膨胀形成所述GPS地图。可选地，所述创建拓扑地图流程还包括：将所述交叠区域的数据写入所述拓扑地图。可选地，所述将所述交叠区域的数据写入所述拓扑地图包括：以切换建图模式时的GPS位置数据为基准，向其左前、右前、左后、右后四个方向各扩展固定距离确定四个角点；计算四个角点的位置数据；将四个角点的位置数据写入所述拓扑地图。可选地，所述激光建图模式包括：对所述载体进行位置初始化操作；采集激光雷达、里程计以及惯性导航模块三者的采集数据；根据所述采集数据建立激光地图。建图装置，所述建图装置包括：存储单元，用于存储可执行程序；处理单元，用于执行所述可执行程序以实现上述的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法；载体，可受所述处理单元驱动运动，包含至少一个驱动轮，每个驱动轮均配有里程计，所述处理单元可获取所述里程计的数据；激光雷达，用于为所述处理单元提供所述载体周围环境内的点云数据；惯性导航模块，用于为所述处理单元提供所述载体的加速度数据；GPS模块，用于为所述处理单元提供所述载体的GPS位置数据。有益效果：本专利技术的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法及装置综合了GPS建图方法与激光建图方法两者的优点，建图过程中若GPS信号较好而无足够参照特征时采用GPS建图模式，若有足够参照特征而GPS信号较差则采用激光建图模式，两种建图模式在交叠区域进行切换，且两种建图模式构建的GPS地图与激光地图之间的关系描述写入在拓扑地图中，如此可实现两者地图的接驳。本专利技术的技术方案解决了对复杂的环境进行建图的问题，具有很强的实用性。附图说明附图1为本专利技术各个实施例的一种建图装置的硬件结构示意图；附图2为基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法的流程图；附图3为建图流程的流程图；附图4为创建拓扑地图流程的流程图；附图5为将交叠区域的数据写入拓扑地图的流程图。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本专利技术的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。本专利技术的建图装置100可以以各种形式来实施。例如，本专利技术中描述的终端设备为仓储机器人、导览机器人、室外巡检机器人、AGV等可进行自主移动的机器人、车、物的形态。请参照附图1，其为实现本专利技术各个实施例的一种建图装置100的硬件结构示意图，该建图装置100可以包括存储单元110、处理单元120、载体130、激光雷达140、惯性导航模块150以及GPS模块160等部件，本领域技术人员可以理解，图1中示出的建图装置100的结构并不构成对建图装置100的限定，建图装置100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。下面结合附图1对建图装置100的各个部件作具体介绍：存储单元110，用于存储可执行程序，且可存储处理单元120所创建的地图数据；处理单元120，用于执行所述可执行程序以实现基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法；载体130，可受所述处理单元120驱动运动，包含至少两个驱动轮，每个驱动轮均配有里程计，所述处理单元120可获取所述里程计的数据；是建图装置100的机械移动平台，其包含一个主动轮131，其结构可以是四轮驱动车、阿克曼模型、双轮差速、履带式等等一切可以运动的车体。主动轮131由驱动电机133驱动转动，驱动电机133由处理单元120控制转动，此处的驱动电机133一般为伺服电机或其他带有编码器或霍尔传感器等闭环控制模块的电机，处理单元120通过电机驱动器控制驱动电机133转动，从而实现对载体130运动的精确控制。每个主动轮131上均安装有里程计132(一般里程计132是基于编码器的数据对时间积分获得)以获取每个主动轮131的转角数据，处理单元120可获取里程计132采集的角度数据以便计算载体130的位移量，并据此计算载体130的位姿(即位置数据与载体130的角度)。激光雷达140，可对周围环境进行扫描，其扫描角度最大可达360°，其可以获取其四周扫描到的参照特征的角度与距离的信息，处理单元120获取激光雷达140采集的数据可以获得环境内的点云数据，从而用于创建激光地图。惯性导航模块150本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述方法包括建图流程与创建拓扑地图流程；所述建图流程包括：判断是否到达交叠区域；是则切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定；其中，所述建图模式包括激光建图模式与GPS建图模式；否则继续执行当前建图模式；所述创建拓扑地图流程包括：计算切换建图模式时所绑定的两个位置数据之间的换算关系；将所述换算关系写入拓扑地图。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述方法包括建图流程与创建拓扑地图流程；所述建图流程包括：判断是否到达交叠区域；是则切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定；其中，所述建图模式包括激光建图模式与GPS建图模式；否则继续执行当前建图模式；所述创建拓扑地图流程包括：计算切换建图模式时所绑定的两个位置数据之间的换算关系；将所述换算关系写入拓扑地图。2.根据权利要求1所述的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述判断是否到达交叠区域具体为：判断是否收到控制端的切换信号。3.根据权利要求1所述的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述判断是否到达交叠区域具体为：判断当前位置的GPS信号强度是否满足条件，并判断环境周围参照特征是否满足激光建图条件，若两者均满足，则当前位置可作为交叠区域，否则未到达交叠区域。4.根据权利要求1所述的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述切换建图模式并将载体在激光地图中的位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定包括：若从GPS建图模式切换至激光建图模式，则将载体在切换建图模式时的GPS位置数据作为本次激光建图模式开始时载体的初始化位置；若从激光建图模式切换至GPS建图模式，则将载体在激光地图中的最终位置数据与其实际GPS位置数据进行绑定。5.根据权利要求1所述的基于激光雷达与GPS的拓扑地图创建方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万方，张晓军，颜亮，孙波，
申请(专利权)人：苏州中德睿博智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32