基于几何信息的激光定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于几何信息的激光定位方法。该方法用于实现机器人在工作空间内的定位，包括：在机器人工作空间中的设定区域布置至少三个激光反射板；构建包括激光反射板的机器人工作空间对应的二维场景地图；根据机器人上安装的激光雷达的观测信息和激光反射板的几何信息，利用定位算法确定机器人在二维场景地图下的位置；基于机器人在二维场景地图下的位置，对机器人的位姿进行预测估计。本发明专利技术的基于几何信息的激光定位方法通过在需要进行精确定位的设定区域布置激光反射板作为反射标记物，能够实现机器人在设定区域的精确定位，提高机器人的控制精度，定位可靠性高，算法复杂度和计算量低。复杂度和计算量低。复杂度和计算量低。

【技术实现步骤摘要】
基于几何信息的激光定位方法


[0001]本专利技术涉及机器人定位
，具体涉及一种基于几何信息的激光定位方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，移动机器人在自然灾害和核泄漏救援、极地和外星探险、军事侦察和作战、工业制造和物流自动化、民用车辆智能化等方面具有广阔的应用前景，可以代替人类从事各种危险、繁重、枯燥的工作。自主导航能力是移动机器人执行工作任务的前提条件。现有的移动机器人导航方式主要有基于外界自然环境的激光导航方式，基于外界自然环境的激光导航方式又称为自然导航，该导航方式以激光雷达探测到的环境轮廓信息作为参考，进行导航，由于仅以环境轮廓信息作为参考，自然导航的精度和可靠性相对较低，特别是在环境信息较为单一的情况下，如较长的走廊，且算法复杂度相对较高。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种基于几何信息的激光定位方法。
[0004]为此，本专利技术公开了一种基于几何信息的激光定位方法，所述方法用于实现机器人在工作空间内的定位，包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，所述方法用于实现机器人在工作空间内的定位，包括以下步骤：S1，在机器人工作空间中的设定区域布置至少三个激光反射板；S2，构建包括激光反射板的机器人工作空间对应的二维场景地图；S3，根据机器人上安装的激光雷达的观测信息和激光反射板的几何信息，利用定位算法确定机器人在二维场景地图下的位置；S4，基于机器人在二维场景地图下的位置，对机器人的位姿进行预测估计。2.根据权利要求1所述的基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，所述构建包括激光反射板的机器人工作空间对应的二维场景地图，包括以下步骤：S21，设定全局坐标系和局部坐标系；S22，控制机器人运动，利用激光雷达扫描工作空间环境，获取一组机器人极坐标系下的点数据；S23，对点数据进行数据聚类和特征提取，确定激光反射板的位置信息；S24，完成二维场景地图构建。3.根据权利要求2所述的基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，全局坐标系和局部坐标下采用以下方式进行设定：选取工作空间内的一个设定位置作为坐标原点o，选取一个设定方向作为x轴正方向，选取与设定方向垂直的方向作为y轴正方向，建立全局坐标系xoy；选取机器人中心作为坐标原点O，选取机器人的前进方向作为X轴正方向，选取与机器人的前进方向垂直的方向作为Y轴正方向，建立局部坐标系XOY。4.根据权利要求3所述的基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，利用以下公式1对点数据进行数据聚类，以将点数据分成若干个点簇，一个点簇对应一个物体；其中，r
k,k+1
＝|r
k
‑
r
k+1
|表示两点的几何距离，r
k
和r
k+1
分别表示两点与激光雷达的距离，r
min
＝min{r
k
,r
k+1
}，r
min
表示点数据中所有的两点几何距离的最小值，C0和β表示系统参数，φ表示激光雷达角度分辨率。5.根据权利要求4所述的基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，采用以下方式进行特征提取，以确定激光反射板的位置信息：设定数据聚类过程中获得如以下公式2表示的n个物体；当物体的极径与激光反射板的实际半径在设定误差范围内时，认定相应的物体为激光反射板；其中，E
seg
表示物体集合，seg
k
表示第k个物体，(x
k
,y
k
)表示第k个物体中心在全局坐标系下的位置，D
k
表示第k个物体的极径，θ
k
表示第k个物体的主轴方向。6.根据权利要求5所述的基于几何信息的激光定位方法，其特征在于，所述根据机器人上安装的激光雷达的观测信息和激光反射板的几何信息，利用定位算法确定机器人在二维
...

【专利技术属性】
技术研发人员：师洋磊，熊丹，胡粲彬，黄奕勇，刘红卫，韩伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：