用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法及巡检机器人技术

本发明专利技术公开了一种用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法S1：通过激光雷达获取待巡检区域的原始点云数据，并建立的全局点云地图；S2：将全局点云地图转化为栅格地图，根据预设的巡查点进行全局路径规划，获取最优巡检路径；S3：预估得到初始位置并获取其初始点云数据，将初始点云数据与全局点云地图进行匹配，得到基于全局地图坐标系的初始定位值；S4：通过实时获取的当前帧点云数据和全局点云地图匹配，获取当前巡检位姿。由于本发明专利技术利用了三维激光雷达实现本方法，能够良好地实现对环境的三维感知、自主路径规划和定位导航功能，提高巡检机器人巡检精度；无需采用GPS定位导航，抗电磁干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法及巡检机器人
本专利技术属于巡检机器人领域，尤其涉及用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法及巡检机器人。
技术介绍
随着科技的进步，巡检机器人在工业、军事、日常生活中发挥了越来越重要的作用，代替人工完成园区安防、特殊高危工作场景巡检、野外侦查等任务。要想自主完成巡查安防等任务，高精度的定位导航是基础。目前，现有技术中，巡检机器人的定位导航方式主要分为有轨式和无轨式。有轨式包括磁导轨和悬轨导航，这两种方式定位精度高，但是需要提前铺设轨道，变换巡检路线困难，灵活性差。而无轨式的定位导航方式则无需提前铺设导轨，可灵活变换巡检路线。在无轨式定位导航方法中，传统采用的是GPS或者北斗等全球定位卫星来获得机器人的位置，这种方法定位精度较低，并且在一些环境下易受电磁干扰而出现信号丢失无法定位的情况。对于高精度的定位，目前多采用的是通过视觉或者激光雷达进行环境感知来实现对机器人的定位。然而视觉传感器易受环境光照的影响，在一些曝光较强或者低亮度的情境下会出现定位丢失的情况。而二维激光雷达只能获得某一高度的环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：通过激光雷达获取待巡检区域的原始点云数据，并根据所述原始点云数据建立所述待巡检区域的全局点云地图；/nS2：将所述全局点云地图转化为栅格地图，并且基于所述栅格地图，根据预设的巡查点进行全局路径规划，获取最优巡检路径；/nS3：预估得到初始位置并获取其初始点云数据，将所述初始点云数据与所述全局点云地图进行匹配，得到基于全局地图坐标系的初始定位值；/nS4：将实时获取的当前时间帧的点云数据和所述全局点云地图进行匹配，获取当前巡检位姿，根据所述初始定位值和所述当前巡检位姿得到所述全局点云地图内的当前位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过激光雷达获取待巡检区域的原始点云数据，并根据所述原始点云数据建立所述待巡检区域的全局点云地图；
S2：将所述全局点云地图转化为栅格地图，并且基于所述栅格地图，根据预设的巡查点进行全局路径规划，获取最优巡检路径；
S3：预估得到初始位置并获取其初始点云数据，将所述初始点云数据与所述全局点云地图进行匹配，得到基于全局地图坐标系的初始定位值；
S4：将实时获取的当前时间帧的点云数据和所述全局点云地图进行匹配，获取当前巡检位姿，根据所述初始定位值和所述当前巡检位姿得到所述全局点云地图内的当前位置。


2.根据权利要求1所述的用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述根据所述原始点云数据建立所述待巡检区域的全局点云地图进一步包括如下步骤：
A1：对所述原始点云数据进行预处理，得到预处理后的点云优化数据；
A2：对所述点云优化数据进行点云配准，并基于运动估计算法得到相邻时间帧的位姿转换关系；
A3：根据相邻时间帧的所述位姿转换关系依次将对应的所述点云优化数据拼接得到所述全局点云地图；
A4：基于所述点云优化数据，提取得到高层次的点云特征信息，根据高层次的所述点云特征信息建立图优化模型对位姿和所述全局点云地图进行修正，得到高精度的所述全局点云地图。


3.根据权利要求2所述的用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，在所述步骤A1中，所述对所述原始点云数据进行预处理得到预处理后的点云优化数据，进一步包括如下步骤：
A11：对所述原始点云数据进行滤波操作，滤除距离过远的稀疏点云，得到滤波点云数据；
A12：对所述滤波点云数据进行下采样和野值点滤除，得到所述点云优化数据。


4.根据权利要求1所述的用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述将所述全局点云地图转化为栅格地图，进一步包括如下步骤：
B1：将所述全局点云地图转化为八叉图；
B2：根据智能巡检预设的可越障高度和可通过高度，将所述八叉图转化为二维栅格图，其中，所述二维栅格图的地图信息包括待巡检区域的通行区域和禁行区域。


5.根据权利要求1所述的用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述根据预设的巡查点进行全局路径规划，获取最优巡检路径进一步包括如下步骤：
基于估值函数F＝G+H对所述栅格地图进行启发式搜索，获取最优巡检路径；
其中，G为上一所述预设巡检点到当前位置的实际代价，H为当前位置到下一所述预设巡检点的估计代价，所述最优巡检路径为所述F值取的最小值时所对应的移动路径，若基于巡检要求顺序相邻的所述预设巡检点之间的连线不经过所述禁行区域，则基于巡检要求顺序相邻的所述预设巡检点之间的最优路径为两点之间的直线连线。


6.根据权利要求1所述的用于智能巡检的三维激光雷达定位导航方法，其特征在于，在所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫雪娇，谷鹏程，陈萌，邵济明，蒋松，陈伟堤，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31