高精度全局实时定位方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度全局实时定位方法，包括运动装置，所述定位方法如下：S1、粗定位：对所述运动装置发出定位位置指令，由运动装置活动至目标位置后，根据当前位置寻找三个PSD所在的位置，并向三个PSD所在位置发射激光，小范围内搜索1#PSD位置，待激光打到1#PSD接收板上时，1#PSD上显示出该点相对于PSD中心的偏移位置，记录该偏移坐标；S2、激光测距仪测距：在PSD接收位置确定后，保持位置不变，同时记录下激光测距仪的出发点与1#PSD接收点间的距离d

High precision global real-time positioning method

【技术实现步骤摘要】
高精度全局实时定位方法
本专利技术涉及空间定位
，尤其涉及一种高精度全局实时定位方法。
技术介绍
随着基于用户位置信息的相关技术的应用和发展，位置服务(LBS)已经成为人们日常工作、生活所必需的一项基本服务需求，尤其在大型复杂的室内环境中，如博物馆、机场、超市、医院、地下矿井等区域，人们对位置服务有迫切需求。传统的定位方法如全球定位系统(GPS)只能解决在室外空间中进行准确定位的问题，然而，在占人类日常生活时间80％的室内环境中，由于建筑物遮挡和多径效应的影响，室外定位系统则显得无能为力。因此，如何能够准确、可靠地提供室内的位置服务显得尤为重要和迫切。面向需求越来越迫切的室内位置服务，基于人工智能的三维传感网室内空间定位技术发展迅速，是移动互联时代的研究热点，逐步在各行各业发挥作用，给人们的日常生活带来了一定的影响。因此，我们提出了一种高精度全局实时定位方法用于解决上述问题。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高精度全局实时定位方法。本专利技术提出的高精度全局实时定位方法，包括运动装置，所述定位方法如下：S1、粗定位：对所述运动装置发出定位位置指令，由运动装置活动至目标位置后，根据当前位置寻找三个PSD所在的位置，并向三个PSD所在位置发射激光，小范围内搜索1#PSD位置，待激光打到1#PSD接收板上时，1#PSD上显示出该点相对于PSD中心的偏移位置，记录该偏移坐标；S2、激光测距仪测距：在PSD接收位置确定后，保持位置不变，同时记录下激光测距仪的出发点与1#PSD接收点间的距离d1，并用同样的方式得出激光测距仪发出点与2#PSD和3#PSD接收点位置间的距离d2和d3；S3、计算转换矩阵：在空间场地内建立一个大地坐标系ΣT0，确定三个PSD在大地坐标系下的空间坐标系ΣT1、ΣT2和ΣT3，以及三个PSD的中心点o1,o2,o3所处在大地坐标系下的坐标为(xo1,yo1,zo1)、(xo2,yo2,zo2)和(xo3,yo3,zo3)，根据空间坐标系转换关系，得出三个PSD坐标系ΣT1、ΣT2和ΣT3与大地坐标系ΣT0的转换矩阵为T1,T2,T3；S4、计算空间坐标：当三个PSD接收到激光测距仪的激光坐标后，根据转换矩阵，得出这三个接收点相对于大地坐标系下的空间坐标(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)；S5、比较确定位置：确定激光测距仪发出点的坐标位置(x,y,z)为所述运动装置的当前到达位置，并把计算出的坐标系(x,y,z)与所述运动装置的定位位置进行比较，获取当前的位置误差用误差来控制所述运动装置进行位置微调。优选地，所述S1中，记录偏移坐标后，接收板上结束接收指令。优选地，所述S3中，三个PSD中心o1,o2,o3所处在自身坐标系下的坐标都为(0,0,0)。优选地，所述S3中，大地坐标系ΣT0采用的PSD是具有四象限的二维标定板，且PSD平面为垂直地面放置。优选地，所述运动装置的顶部设有云台，云台上固定有激光测距仪，云台带动激光测距仪旋转、升降活动。本专利技术中，所述高精度全局实时定位方法通过确定三条粗定位位置距离接收点的距离来确定粗定位位置点，然后再通过平移使得粗定位位置点与精确到达位置相重合，以实现精确定位。本专利技术设计巧妙，操作简单，可以使得目标物体精确达到目标位置，对室内空间定位具有较高的精确定位，对于室内物体定位具有简单、快捷的操作。附图说明图1为本专利技术提出的高精度全局实时定位方法的结构示意图；图2为本专利技术中三个PSD设备与大地坐标系关系图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例参照图1，高精度全局实时定位方法，以室内AGV平移小车定位为例，为使小车精确到达指定目标点(xt,yt,zt)，在小车上搭配一个云台，云台上固定一个激光测距仪，云台带动激光测距仪旋转、升降活动。激光测距仪和云台刚性固结在机器人末端，则激光测距仪与机器人末端的空间关系是已知的，也就能够得到激光测距仪相对于机器人基坐标系的空间位置，求出激光测距仪相对于大地坐标系ΣT0的位置，也就得到了机器人相对于ΣT0所在的位置。如图2，展示了各笛卡尔坐标系的定义，首先，给AGV小车发送一个移动指令，使其移动到目标位置(xt,yt,zt)，但由于存在一定误差，AGV小车并不能完全达到目标点，而是会粗定位到达某个位置(x,y,z)，本专利技术就是为了确定粗定位目标点(x,y,z)，然后再平移到精确位置(xt,yt,zt)的过程，具体步骤如下：1、建立坐标系以PSD1中心为原点建立笛卡尔坐标系ΣT1，以PSD2中心为原点建立笛卡尔坐标系ΣT2，以PSD3中心为原点建立笛卡尔坐标系ΣT3,点o1,o2,o3分别是三个PSD的中心点。已知坐标系ΣT0是大地坐标系，定位系统采用的PSD是具有四象限的二维标定板，可以直接得到面板上的任意点相对于PSD中心的坐标，由于PSD平面是垂直地面放置，这里我们假设PSD平面与大地坐标系下的X轴平行，三个PSD的Y轴坐标值相同，根据测量可以得出该值y0。2、建立坐标转换PSD采用的是高精度测量仪器，能够准确获取激光点在PSD上的坐标偏移，我们可以知道激光测距仪激光打在PSD上所获取的坐标偏移值为(xpsd1,ypsd1)。该激光点同时也处在大地坐标系ΣT0中，因为该激光点在PSD上，所以该点的大地坐标系下的Y值即为y，在整个空间中，PSD所处的平面(xpsd,ypsd)与大地坐标系的面(x,z)相平行，所以PSD上的值(xpsd1,ypsd1)与大地坐标系下(x1,z1)的值是一一对应的，所以PSD上的值(xpsd1,ypsd1)与大地坐标值(x1,z1)具有一个转换矩阵，即(x1,z1)＝T1(xpsd1,ypsd1)其中T1为PSD1坐标系ΣT1到大地坐标系ΣT0的转换矩阵。由于三个PSD位置固定，通过测量也可以得出PSD1中心点(0,0)与其所对应的大地坐标系坐标(xpsd0,ypsd0,zpsd0)，根据运动学坐标转换，即可求得转换矩阵T1。同理，同样可以得出PSD2和PSD3上的坐标系ΣT2,ΣT3与大地坐标系ΣT0的转换关系：(x2,z2)＝T2(xpsd2,ypsd2)(x3,z3)＝T3(xpsd3,ypsd3)其中T2为PSD2坐标系ΣT2到大地坐标系ΣT0的转换矩阵。T3为PSD3坐标系ΣT3到大地坐标系ΣT0的转换矩阵。3、计算空间坐标在激光测距仪分别射向三个PSD之后，所获得的PSD偏移值(xpsd1,ypsd1)，(xpsd2,ypsd2)，(xpsd3,ypsd3)。根据三个PSD上的读数和上述转换公式，可以知晓三个PSD上的激光点同时所处在该大地坐标系下的空间坐标位置，即position1(x1,y0,z1)，position2(x2,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高精度全局实时定位方法，包括运动装置，其特征在于，所述定位方法如下：/nS1、粗定位：对所述运动装置发出定位位置指令，由运动装置活动至目标位置后，根据当前位置寻找三个PSD所在的位置，并向三个PSD所在位置发射激光，小范围内搜索1#PSD位置，待激光打到1#PSD接收板上时，1#PSD上显示出该点相对于PSD中心的偏移位置，记录该偏移坐标；/nS2、激光测距仪测距：在PSD接收位置确定后，保持位置不变，同时记录下激光测距仪的出发点与1#PSD接收点间的距离d

【技术特征摘要】
1.高精度全局实时定位方法，包括运动装置，其特征在于，所述定位方法如下：
S1、粗定位：对所述运动装置发出定位位置指令，由运动装置活动至目标位置后，根据当前位置寻找三个PSD所在的位置，并向三个PSD所在位置发射激光，小范围内搜索1#PSD位置，待激光打到1#PSD接收板上时，1#PSD上显示出该点相对于PSD中心的偏移位置，记录该偏移坐标；
S2、激光测距仪测距：在PSD接收位置确定后，保持位置不变，同时记录下激光测距仪的出发点与1#PSD接收点间的距离d1，并用同样的方式得出激光测距仪发出点与2#PSD和3#PSD接收点位置间的距离d2和d3；
S3、计算转换矩阵：在空间场地内建立一个大地坐标系ΣT0，确定三个PSD在大地坐标系下的空间坐标系ΣT1、ΣT2和ΣT3，以及三个PSD的中心点o1,o2,o3所处在大地坐标系下的坐标为(xo1,yo1,zo1)、(xo2,yo2,zo2)和(xo3,yo3,zo3)，根据空间坐标系转换关系，得出三个PSD坐标系ΣT1、ΣT2和ΣT3与大地坐标系ΣT0的转换矩阵为T1,T2,T3；
S4、计算空间坐标：当三个PSD接收到激光测距仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳津，张青，
申请(专利权)人：天津朗硕机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12