一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统技术方案

本发明专利技术涉及室内定位技术领域，尤其涉及了一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，包括定位室、无人车、LiDAR传感器、标志牌和障碍物。该基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，使用LiDAR传感器测量平面上环境距离和返回能量强度信息，利用反光条返回的能量强度特征和物理尺寸特征搜索和匹配标志位，然后读取编码对标志牌进行识别，使用LiDAR传感器测量数据对限定区域的障碍物距离进行测量，用于避障，使用LiDAR传感器测量数据计算LiDAR传感器正方向左侧和右侧障碍物在左右方向的位移值，同时对测量数据进行处理以避免少数不可靠的噪点对位移值测量造成的错误，左右位移值用于指导无人车进行避障和导航。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统
本专利技术涉及室内定位
，具体为一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统。
技术介绍
LiDAR传感器是指激光探测与测量，其所测得的数据为数字表面模型，数据中含有空间三维信息和激光强度信息，具有重要的理论与应用价值。目前，无人车设备应用需求广泛，实现室内地图构建和定位导航更是机器人的核心需要之一，其需要大量数据和复杂计算，无人车设备通过LiDAR传感器所获得的环境空间数据矩阵，经过计算后实现室内地图的数据构建和绘制。但在现有的定位系统中，LiDAR传感器在获得数据的过程中，所得到的环境空间数据不够准确，导致最终的定位精度不够高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，包括定位室、无人车、LiDAR传感器、标志牌和障碍物，所述LiDAR传感器固定安装于无人车的顶部，所述标志牌设置于定位室的内壁，所述障碍物固定安装于定位室的内部。优选的，所述LiDAR传感器的内部设置有数据库，所述LiDAR传感器内部设置有扫描仪，所述标志牌等间距分布于定位室的内壁，编码位数可以进行增减，使用反光条制作所述标志牌。优选的，所述无人车由车体、微功率无线通讯器、伺服电机驱动器、顶举控制器、控制器、转向装置和锂电池模组组成，所述微功率无线通讯器固定安装于车体的内部右侧，所述伺服电机驱动器固定安装于车体的前半部分底部右侧，所述顶举控制器固定安装于车体后半部分底部，所述控制器固定安装于车体的车头内部中心，所述转向装置固定安装于车体的内部底部，所述转向装置转动连接于车体的侧面，所述锂电池模组固定安装于车体车头底部。优选的，所述控制器与LiDAR传感器电性连接，LiDAR传感器扫描到标志牌后，对多个标志牌进行校验和排序，利用多个标志牌的LiDAR传感器测量数据，并根据数据库中信息，计算出LiDAR传感器在全局坐标系下的位置和角度。优选的，所述控制器与转向装置电性连接，所述转向装置包括两个驱动轮和两个万向轮，所述锂电池模组与LiDAR传感器电性连接，所述锂电池模组与控制器和转向装置电性连接，LiDAR传感器将控制信号传递给控制器，控制器接收到信号后，操作转向装置来控制无人车转向，避免撞上障碍物。优选的，所述标志牌由标志条、编码条和编码组成，所述标志条设置于标志牌的正面左右两侧，所述编码条固定安装于标志牌的正面中心，所述编码设置于标志牌的正面顶部。优选的，所述标志条的数量为两个，所述编码采用二进制计数，所述标志牌通过螺栓螺纹连接于定位室的内壁。优选的，一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位方法，包括以下步骤：S1、进行定位时，在LiDAR传感器内部的数据库中为每个标志牌的数据开辟一个存储区；S2、每个标志牌有一对标志条，在标志条之间进行二进制编码，编码位数可以进行增减，使用反光条制作标志牌，在部署标志牌时将标志牌具有的编码、位置、方向向量等数据录入至步骤中存储区；S3、使用LiDAR传感器测量平面上环境距离和返回能量强度信息，利用反光条返回的能量强度特征和物理尺寸特征搜索和匹配标志位，然后读取编码对标志牌进行识别；S4、单个标志牌定位时，利用标志牌两端标志条解算LiDAR传感器相对标志牌的位置和角度，并根据数据库中信息，计算出LiDAR传感器在全局坐标系下的位置和角度；S5、多个标志牌定位时，对多个标志牌进行校验和排序，利用多个标志牌的LiDAR传感器测量数据，并根据数据库中信息，计算出LiDAR传感器在全局坐标系下的位置和角度；S6、使用LiDAR传感器测量数据对限定区域的障碍物距离进行测量，用于避障，使用LiDAR传感器测量数据计算LiDAR传感器正方向左侧和右侧障碍物在左右方向的位移值，同时对测量数据进行处理以避免少数不可靠的噪点对位移值测量造成的错误，左右位移值用于指导无人车进行避障和导航。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.该基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，当是单个标志牌定位时，利用标志牌两端标志条解算LiDAR传感器相对标志牌的位置和角度，并根据数据库中信息，计算出LiDAR传感器在全局坐标系下的位置和角度，采用位置校验匹配等方法可以保证定位的准确性、连续性。2.该基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，当有多个标志牌定位时，对多个标志牌进行校验和排序，利用多个标志牌的LiDAR传感器测量数据，并根据数据库中信息，计算出LiDAR传感器在全局坐标系下的位置和角度，采用联立的解法进行定位，可以获得很高的定位精度，方便操作人员进行环境布置和提高定位的精度。3.该基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，LiDAR传感器测量数据对限定区域的障碍物距离进行测量，用于避障，使用LiDAR传感器测量数据计算LiDAR传感器正方向左侧和右侧障碍物在左右方向的位移值，同时对测量数据进行处理以避免少数不可靠的噪点对位移值测量造成的错误，左右位移值用于指导无人车进行避障和导航，该系统成本较低且可靠，为室内无人车系统提供了高效可靠的室内定位功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术多标志牌定位示意图；图2为本专利技术单个标志牌定位示意图；图3为本专利技术无人车结构示意图；图4为本专利技术标志牌结构示意图；图5为本专利技术LiDAR传感器定位流程图；图6为本专利技术LiDAR传感器获取标志牌位置流程图。图中：1、定位室；2、无人车；201、车体；202、微功率无线通信器；203、伺服电机驱动器；204、控制器；205、锂电池模组；206、转向装置；207、顶举控制器；3、LiDAR传感器；4、标志牌；401、标志条；402、编码条；403、编码；5、障碍物。具体实施方式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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，包括定位室(1)、无人车(2)、LiDAR传感器(3)、标志牌(4)和障碍物(5)，其特征在于：所述LiDAR传感器(3)固定安装于无人车(2)的顶部，所述标志牌(4)设置于定位室(1)的内壁，所述障碍物(5)固定安装于定位室(1)的内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，包括定位室(1)、无人车(2)、LiDAR传感器(3)、标志牌(4)和障碍物(5)，其特征在于：所述LiDAR传感器(3)固定安装于无人车(2)的顶部，所述标志牌(4)设置于定位室(1)的内壁，所述障碍物(5)固定安装于定位室(1)的内部。


2.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，其特征在于：所述LiDAR传感器(3)的内部设置有数据库，所述LiDAR传感器(3)内部设置有扫描仪，所述标志牌(4)等间距分布于定位室(1)的内壁。


3.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，其特征在于：所述无人车(2)由车体(201)、微功率无线通讯器(202)、伺服电机驱动器(203)、顶举控制器(207)、控制器(204)、转向装置(206)和锂电池模组(205)组成，所述微功率无线通讯器(202)固定安装于车体(201)的内部右侧，所述伺服电机驱动器(203)固定安装于车体(201)的前半部分底部右侧，所述顶举控制器(207)固定安装于车体(201)后半部分底部，所述控制器(204)固定安装于车体(201)的车头内部中心，所述转向装置(206)固定安装于车体(201)的内部底部，所述转向装置(206)转动连接于车体(201)的侧面，所述锂电池模组(205)固定安装于车体(201)车头底部。


4.根据权利要求3所述的一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，其特征在于：所述控制器(204)与LiDAR传感器(3)电性连接，所述控制器(204)与伺服电机驱动器(203)信号连接，所述控制器(204)与顶举控制器(207)信号连接，所述伺服电机驱动器(203)与锂电池模组(205)电性连接，所述顶举控制器(207)与锂电池模组(205)电性连接。


5.根据权利要求3所述的一种基于LiDAR传感器和反光条的室内定位系统，其特征在于：所述控制器(204)与转向装置(206)电性连接，所述转向装置(206)包括两个驱动轮和两个万向轮，所述锂电池模组(205)与LiDAR传感器(3)电性连接，所述锂电池模组(205)与控制器(204)和转向装置(206)电性连接。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，孙镛，李字华，杨应春，念飞红，
申请(专利权)人：云南卓沛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53