一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，将RTK差分GPS信号接收模组和激光雷达反光板组合用于停车机器人的室外场地定位。本发明专利技术通过RTK差分GPS以及反光板的组合能够实现室外场地全部位置的高精度定位，并且可以实现任意点的全局初始定位，定位效果稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于室外停车机器人的组合定位方法，尤其涉及一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法。

技术介绍

[0002]随着我国汽车消费的迅速发展，车辆保有量逐年上升，使得停车变得越来越困难，消耗了普通人大量的日常时间。近年来随着自动驾驶技术的蓬勃发展，室外自动停车机器人因此应运而生。在停车机器人的自动驾驶领域里，导航和定位一直是最核心的技术问题，目前针对于露天停车场地较为空旷，且停车流程包含了室内外场地切换的特殊条件因素，单纯采用反光板、3D SLAM、RTK差分GPS导航均无法实现整个流程的定位工作。
[0003]基于3D
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SLAM与差分GPS的室外组合定位方式，该技术的问题在于必须从特定点启动，无法实现建筑物附近的全局定位和重定位。此外，停车场地空旷且车辆变动频繁的实际情况也严重制约3D
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SLAM的定位精度和稳定性。
[0004]使用单一传感器的室外定位方式：1)单3D
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SLAM，该技术可以在建筑物附近实现高精度定位，但问题在于室外停车场面积大且空旷，缺少参照物，且地面参照物被车辆所遮挡，因此很容易出现丢失位置的情况；2)单RTK差分GPS，该技术可以在室外空旷实现较高精度定位，但在建筑物附近定位数据不准确，在室内完全丢失位置；3)单线激光雷达反光板定位，该技术可实现全局高精度定位和重定位，但需要布置反光板，因此在室外大场地下布置的反光板工作量和施工成本巨大。
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技术实现思路

[0005]为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法。
[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，将RTK差分GPS信号接收模组和激光雷达反光板组合用于停车机器人的室外场地定位。
[0007]进一步地，将定位过程分为四种状态：RTK定位失效且反光板定位失效、RTK定位成功但反光板定位失效、RTK定位失效但反光板定位成功、RTK定位成功且反光板定位成功。
[0008]进一步地，RTK定位失效且反光板定位失效即代表地图中有无法定位的盲区或者外界环境影响导致定位异常，因此机器人会停留原地并上报状态信息，等待后台处理；RTK定位失效但反光板定位成功时，定位即依赖于反光板定位，反之依然；RTK定位和反光板定位均成功时，融合二者的定位结果。
[0009]进一步地，在停车机器人安装上激光雷达，在室内和室外建筑物上布置反光板，然后选择一个既能够收到RTK差分GPS数据又能够检测到足够数量的反光板的地方作为起始点，并移动机器人建立反光板地图。
[0010]进一步地，机器人建立反光板地图过程为：机器人首先静止不动，不断获取激光雷
达数据并识别出反光板的位置，直到每个识别到的反光板的位置都被记录了20组以上的数据，选取距离最近的5个反光板位置作为初始地图参照；
[0011]移动机器人，不断计算出新的反光板位置，将位置压入数组中，当该数组中的点所在位置0.2m范围内没有反光板，且数组中有20个点距离此点距离小于20cm，则表明此点附近有一个新的反光板，加权平均以计算该反光板的最优位置，存入反光板列表；按照这个过程直到把所有的反光板都记录到反光板列表中；
[0012]回环检测重复识别的反光板，并提取出误差；根据机器人的路径信息分配误差；重新计算所有反光板的位置，构建完成地图。
[0013]进一步地，从反光板地图中读取所有反光板的位置信息，根据扫描到的反光板及其相互之间的距离信息通过三点定位方法计算反光板位置进行全局初定位。
[0014]进一步地，确定完机器人初始位姿之后，根据上一周期的速度信息和时间推算出本周期的机器人新位姿，根据新的位姿和时间去推算本周期的实际速度；根据速度信息修正激光雷达的点云畸变，重新计算反光板位置；利用迭代算法不断迭代定位位姿和速度信息，直到收敛，获得高精度定位。
[0015]进一步地，用最近邻方法去匹配实测反光板和地图反光板，找到足够数量的反光板之后，利用三点定位的原理去推算机器人新的位姿。
[0016]进一步地，为满足方法应用，系统中还包含有工控计算机、局域网络通信设备、4G网络通信设备。
[0017]进一步地，激光雷达以及RTK差分GPS信号接收模组通过交换机连接，交换机上还连接有局域网络通信设备、4G网络通信设备以及工控计算机；工控计算机通过PLC连接停车机器人以及遥控器。
[0018]本专利技术通过RTK差分GPS以及反光板的组合能够实现室外场地全部位置的高精度定位，并且可以实现任意点的全局初始定位，定位效果稳定。
附图说明
[0019]图1为部署阶段的工作流程图。
[0020]图2为定位有效性判定的工作流程图。
[0021]图3为反光板建图的工作流程图。
[0022]图4为反光板定位的工作流程图。
[0023]图5为本专利技术硬件系统结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法。
[0026]包括如图5所示的硬件部分：RTK差分GPS信号接收模组，单线高精度可读取点云幅值信息的激光雷达，高性能工控计算机，停车机器人，局域网络通信设备，4G网络通信设备。
[0027]激光雷达以及RTK差分GPS信号接收模组通过交换机连接，交换机上还连接有局域网络通信设备、4G网络通信设备以及工控计算机；工控计算机通过PLC连接停车机器人以及遥控器。
[0028]局域网络通信设备包括路由器，路由器上连接4G模块1；RTK上连接4G模块2。
[0029]方法策略分成两部分：
[0030]第一部分是部署。如图1所示，主要目的是实现反光板与RTK定位数据的统一化，使得两者的数据定位数据可以相互转换，在同一地点的定位坐标相同，并保证两者定位有效区域能够覆盖场地的所有区域。具体方法是首先布置室内和室外建筑物的反光板，然后选择一个既能够收到RTK差分GPS数据又能够检测到足够数量的反光板的地方作为起始点。保存此点的经纬度信息，并移动机器人建立反光板地图。利用自动标定算法自动标定反光板与RTK的定位结果的位姿转移矩阵，然后保存转移矩阵和起始原点到xml文件中，每次启动定位都读取此信息。
[0031]第二部分是定位。定位是建立在部署的基础之上的，因此要想获得较为均一的定位结果，就要首先保证部署的准确性。定位将定位过程分成4种状态，如图2所示，分别是：RTK定位失效且反光板定位失效、RTK定位成功但反光板定位失效、RTK定位失效但反光板定位成功、RTK定位成功且反光板定位成功。
[0032]RTK定位失效且反光板定位失效即代表地图中有无法定位的盲区或者外界环境影响导致定位异常，因此机器人会停留原地并通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，其特征在于：将RTK差分GPS信号接收模组和激光雷达反光板组合用于停车机器人的室外场地定位。2.根据权利要求1所述的基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，其特征在于：将定位过程分为四种状态：RTK定位失效且反光板定位失效、RTK定位成功但反光板定位失效、RTK定位失效但反光板定位成功、RTK定位成功且反光板定位成功。3.根据权利要求2所述的基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，其特征在于：RTK定位失效且反光板定位失效即代表地图中有无法定位的盲区或者外界环境影响导致定位异常，因此机器人会停留原地并上报状态信息，等待后台处理；RTK定位失效但反光板定位成功时，定位即依赖于反光板定位，反之依然；RTK定位和反光板定位均成功时，融合二者的定位结果。4.根据权利要求3所述的基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，其特征在于：在停车机器人安装上激光雷达，在室内和室外建筑物上布置反光板，然后选择一个既能够收到RTK差分GPS数据又能够检测到足够数量的反光板的地方作为起始点，并移动机器人建立反光板地图。5.根据权利要求4所述的基于差分GPS和反光板的室外组合定位方法，其特征在于：机器人建立反光板地图过程为：机器人首先静止不动，不断获取激光雷达数据并识别出反光板的位置，直到每个识别到的反光板的位置都被记录了20组以上的数据，选取距离最近的5个反光板位置作为初始地图参照；移动机器人，不断计算出新的反光板位置，将位置压入数组中，当该数组中的点所在位置0.2m范围内没有反光板，且数组中有20个点距离此点距离小于20cm，则表明此点附近有一个新的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜钧，汪川，李昱，王凯，
申请(专利权)人：珠海丽亭智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：