一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统，该方法包括：获取时间戳同步的惯性测量单元IMU数据和多个光传感器数据；对惯性测量单元IMU数据进行预处理；根据预处理后的惯性测量单元IMU数据获取每个光传感器在设备坐标系中的3D位置；对多个光传感器数据进行预处理；利用透视n点算法得到被定位设备分别相对于第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据；对第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据进行融合，从而确定被定位设备所在的位置。本发明专利技术提供的定位跟踪方法解决了现有技术中定位精度低，延迟高的问题。

An indoor positioning and tracking method, device and system based on lidar

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统
本专利技术涉及虚拟现实和空间定位
，特别涉及一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统。
技术介绍
室内定位跟踪系统用于测量刚体的6自由度，是虚拟现实世界中一个非常基础和重要的
它可以为用户提供一种沉浸感和交互性。而准确的跟踪将进一步强化这种体验，甚至会让用户产生“错觉”。用户认为自己是在虚拟环境中，通过跟踪系统在虚拟世界中无意识地进行交互。所以精确和低延迟对于任何虚拟现实系统都是至关重要的。六自由度是指刚体在三维空间中的运动自由度。具体地说，身体可以自由地改变位置，如向前/向后(喘振)、向上/向下(起伏)、在三个垂直轴上的左/右(摇摆)平移，以及通过围绕三个垂直轴旋转(通常称为俯仰、偏航和横摇)来改变方向。现有常用的位置跟踪技术包括GPS定位、WIFI定位、红外光学定位等。(1)全球定位系统(GPS)，全球定位系统(GPS)是一个全球导航卫星系统(GNSS)，在所有天气条件下提供位置和时间信息。GPS的空间部分由24颗GPS工作卫星组成，这些GPS工作卫星构成G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法，其特征在于，应用于室内定位跟踪系统的定位处理设备,所述室内定位跟踪系统还包括第一激光雷达、第二激光雷达和被定位设备，所述第一激光雷达和第二激光雷达同步且交错的向定位空间发送水平和垂直的红外激光扫描光束，所述被定位设备上设有惯性测量单元IMU和多个光传感器，所述光传感器用于接收所述红外激光扫描光束，所述室内定位跟踪方法包括：/n获取时间戳同步的惯性测量单元IMU数据和多个光传感器数据；/n对所述惯性测量单元IMU数据进行预处理；/n根据预处理后的惯性测量单元IMU数据获取每个光传感器在设备坐标系中的3D位置；/n对所述多个光传感器数据进行预处理，得到命中图...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法，其特征在于，应用于室内定位跟踪系统的定位处理设备,所述室内定位跟踪系统还包括第一激光雷达、第二激光雷达和被定位设备，所述第一激光雷达和第二激光雷达同步且交错的向定位空间发送水平和垂直的红外激光扫描光束，所述被定位设备上设有惯性测量单元IMU和多个光传感器，所述光传感器用于接收所述红外激光扫描光束，所述室内定位跟踪方法包括：
获取时间戳同步的惯性测量单元IMU数据和多个光传感器数据；
对所述惯性测量单元IMU数据进行预处理；
根据预处理后的惯性测量单元IMU数据获取每个光传感器在设备坐标系中的3D位置；
对所述多个光传感器数据进行预处理，得到命中图HitMap，所述命中图HitMap包括多个2D命中点，所述2D命中点用于表示哪个光传感器被第一激光雷达或第二激光雷达中的哪个激光雷达击中；
根据所述3D位置和与所述3D位置相对应的2D命中点，利用透视n点算法得到被定位设备分别相对于第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据；
对所述第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据进行融合，从而确定所述被定位设备所在的位置。


2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的室内定位跟踪方法，其特征在于，所述惯性测量单元IMU数据包括加速度计的数据、陀螺仪数据和磁强计的数据，对所述惯性测量单元IMU数据进行预处理的步骤包括：
将所述加速度计的数据转换为加速度；
将所述陀螺仪数据转换成角速度；
将所述磁强计的数据转换成磁场强度。


3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的室内定位跟踪方法，其特征在于，所述光传感器数据包括时间刻度，对所述多个光传感器数据进行预处理，得到命中图HitMap的步骤包括：
根据每个光传感器的时间刻度获取每个光传感器相对于第一激光雷达和第二激光雷达的角度；
获取每个光传感器所对应的激光雷达信号，将所述激光雷达信号投影到投影平面，获得所述激光雷达信号在投影平面的2D命中点；
通过每个光传感器在投影平面上的2D命中点构成命中图HitMap。


4.根据权利要求1所述的基于激光雷达的室内定位跟踪方法，其特征在于，对所述第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据进行融合的步骤包括：
根据所述第一激光雷达和第二激光雷达平移和旋转结果的可信度，对结果进行加权平均，其中，被击中的光传感器点数表示权重，平移Tout和旋转Rout的输出表达式分别为
Tout＝αT0+(1-α)T1
Rout＝Slerp(R0,R1,α)
式中，T0,R0表示第一激光雷达的平移和旋转数据，T1,R1表示第二激光雷达的平移和旋转数据，Slerp()是四元数的球面线性插值，n0,n1分别是被第一激光雷达和第二激光雷达击中的光传感器点数，以及



根据平移Tout和旋转Rout的输出结果，确定所述被定位设备所在的位置。


5.一种基于激光雷达的室内定位跟踪装置，其特征在于，应用于室内定位跟踪系统的定位处理设备,所述室内定位跟踪系统还包括第一激光雷达、第二激光雷达和被定位设备，所述第一激光雷达和第二激光雷达同步且交错的向定位空间发送水平和垂直的红外激光扫描光束，所述被定位设备上设有惯性测量单元IMU和多个光传感器，所述光传感器用于接收所述红外激光扫描光束，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京中科深智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11