一种激光雷达与GPS的增强定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光雷达与GPS的增强定位系统及方法。其中，该方法包括：一套车载激光雷达与差分GPS信号采集硬件系统，由硬件系统内嵌入式控制板构建带GPS全局信息的三维高精度地图，一套基于已有的包含GPS全局经纬度信息与激光三维高精度地图，以及普通低精度的非差分GPS与激光雷达，使用提出的滤波方法与增强定位方法提高GPS的定位精度，减小定位误差，在一定假设条件下，使其最终定位精度达到厘米级。本发明专利技术解决了传统定位技术成本高，受到建筑物遮挡而易发生信号漂移，丢星技术问题。

An Enhanced Positioning System and Method for Laser Radar and GPS

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达与GPS的增强定位系统及方法
本专利技术涉及定位
，具体而言，涉及一种激光雷达与GPS的增强定位系统及方法。
技术介绍
自动驾驶整车方案包含地图构建，车辆定位，环境感知，路径规划等算法模块，其中建图与定位是自动驾驶的基石。GPS是进行车辆定位和导航必不可少的工具。但是普通的GPS会受到建筑物遮挡、信号漂移以及丢星等影响定位精度低的问题，从而很难利用GPS的定位和导航实现自动驾驶。而差分GPS虽然能够实现高精度的测量，但是价格昂贵。因此，如何利用非差分GPS实现的高精度的定位，是当前迫切需要解决的技术问题。但是，对于该技术问题，目前尚未提出有效的解决手段。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种激光雷达与GPS的增强定位系统及方法，以至少解决传统定位技术成本高，受到建筑物遮挡而易发生信号漂移，丢星的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种定位方法，包括：从第一GPS模块获取用于指示对象的位置的第一位置信息；根据预先确定的表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据，获取与第一位置信息相关的多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及利用激光雷达点位置信息对第一位置信息进行修正，获得用于指示对象的位置的第二位置信息。可选地，获得第二位置信息的操作包括利用以下公式获得第二位置信息：其中(xΩ2,yΩ2)为第二位置信息；(xΩ1,yΩ1)为第一位置信息；(xi,yi)分别为多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及(xa,ya)∈(xi,yi)，并且Xa为Xi中的最小值，并且ya为yi中的最小值。可选地，还包括通过以下操作确定信息数据：根据激光雷达在多个位置获取的多个连续帧的帧点云，获得基于激光雷达点的第一地图信息；从第二GPS模块获取用于指示多个位置的第二地图信息，其中第二GPS模块的精度高于所述第一GPS模块；以及根据第一地图信息以及第二地图信息，确定表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据。可选地，还包括通过以下操作确定激光雷达的一个帧的帧点云：将激光雷达通过一次扫描获得的第一数据转换为世界坐标系下的第二数据；以及将第二数据转换为三维笛卡尔坐标下的点，形成一个帧的帧点云。可选地，获取第一地图信息的操作包括：针对多个连续帧的帧点云进行配准操作，获得三维栅格地图；以及将三维栅格地图进行二维映射，获得二维的第一地图信息。可选地，配准操作包括：将多个帧的帧点云分别转换为世界坐标系下的第二帧点云；针对多个帧各自的第二帧点云分别提取特征点；以及基于连续帧之间的特征点的对应关系，对多个连续帧的帧点云进行配准，获得三维栅格地图。可选地，将第一数据转换为世界坐标系下的第二数据的操作包括：确定将第一数据转换为第二数据的转换矩阵；以及根据转换矩阵将第一数据转换为第二数据。可选地，还包括通过以下操作来确定转换矩阵：从陀螺仪获取表示所述对象的航向、俯仰和横滚的数值，并且利用以下公式计算参数q0、q1、q2和q3：其中p表示所述对象的俯仰值、r表示所述对象的横滚值、A表示所述对象的航向以及表示转换矩阵，并且通过以下公式计算所述转换矩阵根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种存储介质。所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上面任意一项所述的方法。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供一种处理器。所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上面任意一项所述的方法。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供一种定位设备，包括：第一GPS模块；以及处理器，所述处理器运行程序，其中，所述程序运行时执行如下处理步骤：从第一GPS模块获取用于指示对象的位置的第一位置信息；根据预先确定的表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据，获取与所述第一位置信息相关的多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及利用所述激光雷达点位置信息对所述第一位置信息进行修正，获得用于指示所述对象的位置的第二位置信息。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供一种定位系统，包括：处理器；以及存储器，与所述处理器连接，用于为所述处理器提供处理以下处理步骤的指令：从第一GPS模块获取用于指示对象的位置的第一位置信息；根据预先确定的表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据，获取与所述第一位置信息相关的多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及利用所述激光雷达点位置信息对所述第一位置信息进行修正，获得用于指示所述对象的位置的第二位置信息。从而本专利技术的技术方案通过利用普通GPS模块测量的位置周围的激光雷达点的位置对车载的普通GPS模块测量的位置信息进行修正，从而得到更加精确的位置信息，从而达到厘米级定位精度的高精度定位。解决了本专利技术
技术介绍
中提出的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的车载终端的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的第一方面的定位方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例所述的与GPS位置信息对应的多个激光雷达点的示意图；图4是根据本专利技术实施例利用激光雷达和高精度GPS模块获取GPS位置信息与激光点位置对应关系的车辆示意图；图5是根据本专利技术实施例第四个方面的定位设备的框图；以及图6是根据本专利技术实施例第五个方面的定位系统的框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例根据本专利技术实施例，还提供了一种定位方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。本申请实施例一所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。图1示出了一种用于机动车辆的车载终端10的的硬件结构框图。如图1所示，车载终端10可以包括一个或多个(图中采用102a、102b，……，102n来示出)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器104、以及用于通信功能的传输装置106。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(I/O接口)、通用串行总线(U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定位方法，其特征在于，包括：从第一GPS模块获取用于指示对象的位置的第一位置信息；根据预先确定的表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据，获取与所述第一位置信息相关的多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及利用所述激光雷达点位置信息对所述第一位置信息进行修正，获得用于指示所述对象的位置的第二位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种定位方法，其特征在于，包括：从第一GPS模块获取用于指示对象的位置的第一位置信息；根据预先确定的表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的信息数据，获取与所述第一位置信息相关的多个激光雷达点的激光雷达点位置信息；以及利用所述激光雷达点位置信息对所述第一位置信息进行修正，获得用于指示所述对象的位置的第二位置信息。2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，获得所述第二位置信息的操作包括利用以下公式获得第二位置信息：其中n为激光雷达点的个数；(xΩ2,yΩ2)为第二位置信息；(xΩ1,yΩ1)为第一位置信息；(xi,yi)分别为所述多个激光雷达点的所述激光雷达点位置信息；以及(xa,ya)∈(xi,yi)，并且xa为xi中的最小值，并且ya为yi中的最小值。3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，还包括通过以下操作确定所述信息数据：根据所述激光雷达在多个位置获取的多个连续帧的帧点云，获得基于激光雷达点的第一地图信息；从第二GPS模块获取用于指示多个位置的第二地图信息，其中所述第二GPS模块的精度高于所述第一GPS模块；以及根据所述第一地图信息以及所述第二地图信息，确定表示GPS定位信息与激光雷达点之间的对应关系的所述信息数据。4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，还包括通过以下操作确定激光雷达的一个帧的帧点云：将激光雷达通过一次扫描获得的第一数据转换为世界坐标系下的第二数据；以及将所述第二数据转换为三维笛卡尔坐标下的点，形成所述一个帧的帧点云。5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，获取第一地图信息的操作包括：针对所述多个连续帧的帧点云进行配准操作，获得三...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贵珍，胡哲华，王云鹏，雷傲，胡超伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11