基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法，属于自动驾驶融合定位技术领域，其特点是：包括以下步骤，读取地图轨迹并预处理：所有轨迹都要保留时间序列信息；对地图轨迹进行条件采样；进行不同地图对应离散点之间的位姿映射：进行不同地图对应离散点的邻域之间的位姿映射：响应位姿请求实现导航映射。本发明专利技术既保留了单传感器建图相对简单和容易实现的特点，又弥补了单传感器建图无法克服的先天不足；和现有技术混合建图相比，实现方法要简便得多，因为并不需要车载传感器设备的一致性或多传感器的高度耦合，而只需要进行基于必要条件的映射即可，这就避开了导航系统对硬件的苛刻要求，并且易于实现、导航映射精度高。航映射精度高。航映射精度高。

【技术实现步骤摘要】
基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法


[0001]本专利技术属于自动驾驶融合定位
，尤其涉及一种基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法。

技术介绍

[0002]实时定位与地图构建技术目前在智能机器人领域应用广泛，常用的手段有激光建图，视觉建图，混合建图等。
[0003]激光建图和视觉建图，各自有优缺点，基于激光传感器的激光导航基本不受天气变化的影响、雨雪天依然保持导航精度，但激光导航难以解决障碍物问题，当目标点和发射点之间存在例如玻璃等障碍物时，就会产生错觉；基于视觉传感器的视觉导航由于相对成本较低、是被普遍采用的方法，视觉导航的原理就是利用环境中的特定物体作为视觉定位点进行导航，但视觉导航受限于天气变化的影响很大，当下雪天外景全部为白色时，就分不清周围的特定目标。
[0004]混合建图是指采用多个传感器合建一张地图，这样可以互相弥补以上传感器各自的不足，将各自的优势互补。但是，第一，由于车载传感器设备的不一致或多传感器耦合的高度复杂性等等一些方面的原因，导致很多情况下不能混合建图，需要同时建立多张地图、多种地图来进行组合定位，亦或者不同车辆之间采用不同的地图进行定位；第二，机器人建立的逻辑地图，由于地图畸变等原因，会导致不同传感器建立的地图形变程度不一样，地图之间的对应关系想要精确，不能依赖一个统一的坐标变换；第三，很多的应用场景中并没有可靠的GPS或者RTK作为基准坐标系，比如室内高楼区域或一些特殊作业场景，传感器之间也没有各种特征进行数据关联。
[0005]综上，单传感器建图各有不足，混合传感器建图，则由于车载传感器设备的不一致或多传感器耦合的高度复杂性等等一些方面的原因，导致混合建图实施困难。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法，目的在于解决现有技术单传感器建图各有不足、混合传感器建图，则由于车载传感器设备的不一致或多传感器耦合的高度复杂性等等一些方面的原因，导致混合建图实施困难的问题。
[0007]本专利技术为解决其技术问题，提出以下技术方案：
[0008]一种基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法，其特点是：包括以下步骤，
[0009]步骤一、读取地图轨迹并预处理：所述读取地图轨迹就是将安装在同一台车上同时工作的不同传感器，假如
‘
a
’
和
‘
b
’
两种传感器建立的两幅地图轨迹
‘
A
’
和
‘
B
’
载入内存，所有轨迹都要保留时间序列信息；所述预处理就是将载入的地图轨迹以时间序列为基准，以时序递增作为法则进行重排；
[0010]步骤二、对地图轨迹进行条件采样、用以减少计算量和减少内存消耗量：所述条件采样，既是设定地图轨迹两端的起止点边界阈值、进行不同地图轨迹起止点的采样；以及设定相邻两个离散点之间的距离阈值、进行相邻离散点距离的采样；当进行不同地图轨迹起止点边界采样时，条件为：
‘
A
’
必须被包含于
‘
B
’
中，因此，对于不被
‘
B
’
包含的位姿，应当予以剔除，而使得
‘
A
’
图和
‘
B
’
图轨迹两端的起止点相同，用以保证
‘
A
’
图起止点在
‘
B
’
图起止点的范围之内；当进行相邻离散点距离的采样时，以
‘
A
’
图轨迹离散点作为采样标准，只有当相邻两个离散点距离满足设定阈值，该采样才是符合条件的采样，再以
‘
A
’
图符合条件的采样为标准，采用直接内插的方法在
‘
B
’
中进行插值，得到
‘
B
’
图中符合条件的离散点的位姿，从而保证了两种传感器时间序列和轨迹的一一对应；
[0011]步骤三、进行不同地图对应离散点之间的位姿映射：得到配对轨迹序列后，位姿映射关系的计算分成两种情况：第一种情况的地图配对轨迹序列是有位置姿态信息的，这种情况的处理需要计算对应离散点位姿的欧式变换；第二种情况的地图配对轨迹序列如果没有姿态信息，则分别根据各自轨迹上相邻两点的时序特征和位置特征，根据两点间连线的倾斜角度计算姿态信息，根据地图配对轨迹序列各自姿态信息，再计算不同地图间对应位姿的欧式变换；所述倾斜角度为两点间连线与地图坐标系横轴之间的倾斜角度；
[0012]步骤四、进行不同地图对应离散点的邻域之间的位姿映射：所述不同地图对应离散点之间的邻域映射，就是根据不同地图离散点之间的位姿映射关系，将不同地图两个对应离散点各自的位置邻域、以及姿态邻域也进行相应的映射，得到针对
‘
a
’
传感器的
‘
A
’
地图的邻域集，针对
‘
b
’
传感器的
‘
B
’
地图的邻域集,并且
‘
A
’
地图邻域集和
‘
B
’
地图邻域集之间建立映射；
[0013]步骤五、响应位姿请求实现导航映射：具体过程如下：
[0014](1)
‘
b
’
传感器导航模块失效、向
‘
a
’
传感器导航模块发起当前车辆位姿请求；
[0015](2)
‘
a
’
传感器导航模块获取当前车辆的位姿，根据当前车辆的位姿，到
‘
A
’
地图邻域集搜索出
‘
A
’
地图针对当前车辆位姿的候选邻域集，该候选邻域集指向的所有映射关系中，存在着一个将请求位姿变换到目标地图位姿的最优映射；
[0016](3)到
‘
A
’
地图候选邻域集中查找与当前车辆位姿最为接近的位姿，得到位姿后，根据步骤三得到的位姿变换关系进行位姿变换、得到针对
‘
B
’
地图当前新的位姿，将新的位姿返回给请求方，作为请求方在失效导航地图中的当前位姿，如此反复(1)到(3)的步骤，实现不同地图间的导航映射。
[0017]所述步骤二的进行相邻离散点距离的采样，满足条件式(1):
[0018][0019]其中，表示原始原地图轨迹，表示采样生成的原地图轨迹，表示下采样，ρ(
·
)表示欧氏距离运算，ε为距离阈值比如2.5米。
[0020]所述步骤二的采用直接内插的方法在
‘
B
’
中进行插值，具体为：地图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间序列的既定路径下不同地图间的位姿映射方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、读取地图轨迹并预处理：所述读取地图轨迹就是将安装在同一台车上同时工作的不同传感器，假如
‘
a
’
和
‘
b
’
两种传感器建立的两幅地图轨迹
‘
A
’
和
‘
B
’
载入内存，所有轨迹都要保留时间序列信息；所述预处理就是将载入的地图轨迹以时间序列为基准，以时序递增作为法则进行重排；步骤二、对地图轨迹进行条件采样、用以减少计算量和减少内存消耗量：所述条件采样，既是设定地图轨迹两端的起止点边界阈值、进行不同地图轨迹起止点的采样；以及设定相邻两个离散点之间的距离阈值、进行相邻离散点距离的采样；假如是A到B的映射关系，当进行不同地图轨迹起止点边界采样时，条件为：
‘
A
’
必须被包含于
‘
B
’
中，因此，对于不被
‘
B
’
包含的位姿，应当予以剔除，而使得
‘
A
’
图和
‘
B
’
图轨迹两端的起止点相同，用以保证
‘
A
’
图起止点在
‘
B
’
图起止点的范围之内；当进行相邻离散点距离的采样时，以
‘
A
’
图轨迹离散点作为采样标准，只有当相邻两个离散点距离满足设定阈值，该采样才是符合条件的采样，再以
‘
A
’
图符合条件的采样为标准，采用直接内插的方法在
‘
B
’
中进行插值，得到
‘
B
’
图中符合条件的离散点的位姿，从而保证了两种传感器时间序列和轨迹的一一对应；步骤三、进行不同地图对应离散点之间的位姿映射：假如是A到B的映射关系，得到配对轨迹序列后，位姿映射关系的计算分成两种情况：第一种情况的地图配对轨迹序列是有位置姿态信息的，这种情况的处理需要计算对应离散点位姿的欧式变换；第二种情况的地图配对轨迹序列如果没有姿态信息，则分别根据各自轨迹上相邻两点的时序特征和位置特征，根据两点间连线的倾斜角度计算姿态信息，根据地图配对轨迹序列各自姿态信息，再计算不同地图间对应位姿的欧式变换；所述倾斜角度为两点间连线与地图坐标系横轴之间的倾斜角度；步骤四、进行不同地图对应离散点的邻域之间的位姿映射：假如是A到B的映射关系，所述不同地图对应离散点之间的邻域映射，就是根据不同地图离散点之间的位姿映射关系，将不同地图两个对应离散点各自的位置邻域、以及姿态邻域也进行相应的映射，得到针对
‘
a
’
传感器的
‘
A
’
地图的邻域集，针对
‘
b
’
传感器的
‘
B
’
地图的邻域集,并且
‘
A
’
地图邻域集和
‘
B
’
地图邻域集之间建立映射；步骤五、响应位姿请求实现导航映射，假如是A到B的映射关系，具体过程如下：(1)
‘
b
’
传感器导航模块失效、向
‘
a
’
传感器导航模块发起当前车辆位姿请求；(2)
‘
a
’
传感器导航模块获取当前车辆的位姿，根据当前车辆的位姿，到
‘
A
’
地图邻域集搜索出
‘
A
’
地图针对当前车辆位姿的候选邻域集，该候选邻域集指向的所有映射关系中，存在着一个将请求位姿变换到目标地图位姿的最优映射；(3)到
‘
A
’
地图候选邻域集中查找与当前车辆位姿最为接近的位姿，得到位姿后，根据步骤三得到的位姿变换关系进行位姿变换、得到针对
‘
B
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【专利技术属性】
技术研发人员：王璀，范圣印，刘志励，李一龙，张煜东，
申请(专利权)人：北京易航远智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：