一种融合定位方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种融合定位方法、装置及存储介质。本发明专利技术中，在露天环境下通过融合导航定位和激光雷达数据的SLAM技术建立露天环境的第一地图；在非露天环境根据巷道类型采用相应的预设反光板布置策略布置竖直设置的反光板；通过激光雷达检测反光板的点云作为特征加入到SLAM中建立非露天环境的第二地图；在露天环境结合导航定位和激光雷达数据利用第一地图进行定位，在非露天环境下通过激光雷达测量的非露天环境中反光板特征和第二地图进行定位。反光板提供了独有的特征，基于第二地图进行定位时，反光板所提供的反光板特征使得定位匹配计算量更少、计算速度更快，且使得定位到结果确定性更强。确定性更强。确定性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种融合定位方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种融合定位方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]伴随着无人驾驶技术的飞速发展，通过无人驾驶实现露天和矿井内的货物和人员的运输，降低生产成本，提高作业安全对矿区具有十分重要的意义。
[0003]实现露天和矿井内的定位是实现无人驾驶的基础，由于井上露天环境和矿井下定位环境不同，井上为结构化露天环境，GNSS导航信号一般较为良好，可以利用GNSS导航信号进行定位；而非露天的井下环境可能会因地表、建筑的遮挡，造成GNSS信号的不稳定甚至丢失，且对于矿井下环境，矿井内经过人工修整后，矿井的巷道结构往往存在重复，且巷道表面一致，存在特征退化问题，因此在矿井内的定位往往因为矿井巷道结构的重复和矿井巷道表面结构的一致导致出现多种定位结果，定位不准确。实现露天和矿井下定位对矿区无人驾驶十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供一种融合定位方法、装置及存储介质。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种融合定位方法，包括：在露天环境下通过融合导航定位和激光雷达数据的SLAM技术建立露天环境的第一地图；
[0006]在非露天环境根据巷道类型采用相应的预设反光板布置策略布置竖直设置的反光板，所布置反光板的中心高度与激光雷达中心高度一致，且保证激光雷达到反光板的距离小于激光雷达测量到反光板距离的极限；通过激光雷达检测反光板的点云作为特征加入到SLAM中建立非露天环境的第二地图；
[0007]在露天环境结合导航定位和激光雷达数据利用第一地图进行定位，在非露天环境下通过激光雷达测量的非露天环境中反光板特征和第二地图进行定位。
[0008]更进一步地，将非露天环境中的巷道分解为若干直线巷道、L型巷道、十字型巷道，以不同的反光板布置策略在不同类型的巷道中设置反光板，不同的反光板布置策略保证所布置反光板的中心高度与激光雷达中心高度一致，且保证激光雷达到反光板的距离小于激光雷达测量到反光板距离的极限。
[0009]更进一步地，对于直线巷道，采用第一反光板布置策略进行反光板布置：反光板分布于直线巷道两侧壁，相邻的反光板之间的距离随机，且反光板的分布保证处于直线巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3个反光板。
[0010]更进一步地，对于L型巷道，采用第二反光板布置策略进行反光板布置：在L型巷道内外拐角分别设置一反光板，在L型巷道两直线通道的外壁上分别设置两反光板，设置于两直线部分的反光板与外拐角上反光板之间的距离随机，且保证处于L型巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3各反光板。
[0011]更进一步地，对于十字型巷道，采用第三反光板布置策略进行反光板布置：在十字型巷道十字口处的一组对角上分别设置一反光板，在十字型巷道的四条直线通道内分别设置一反光板，反光板之间的距离随机且保证处于十字型巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3各反光板。
[0012]更进一步地，激光雷达测量到反光板距离的极限为L＝min(L1,L2)，其中，L1＝(H/2)/tan(tha/2)，H为反光板的高度，tha为激光雷达的垂直分辨率，L2＝(D/2)/tan(beta/2)，D为反光板的宽度，beta为激光雷达的水平分辨率。
[0013]更进一步地，在非露天环境中且导航信号存在时，设备每移动一段距离记录若干个导航信号的UTM坐标{utm_east
i
,utm_north
i
,height
i
|i＝1,2,3
……
N}，记录N个对应UTM坐标的SLAM坐标s＝{X
i
，Y
i
，Z
i
|i＝1,2,3
……
N}；利用所记录的UTM坐标和SLAM坐标计算切换过程中导航转换到SLAM坐标系下的转换矩阵，利用转换矩阵实现导航定位和SLAM定位的平稳切换。
[0014]更进一步地，UTM坐标{utm_east
i
,utm_north
i
,height
i
|i＝1,2,3
……
N}转换为相对定位原点{utm_east_orgin，utm_north_orgin，height_orgin}的相对坐标t＝{XG
i
，YG
i
，ZG
i
|i＝1,2,3
……
N}，XG
i
＝utm_east
i
‑
utm_east_orgin，YG
i
＝utm_north
i
‑
utm_north_orgin，ZG
i
＝height
i
‑
height_orgin；
[0015]计算t和s的中心
[0016]则t和s中各点到中心的距离分别为：
[0017]进行SVD求解：
[0018]求得变换矩阵R＝USV
T
，其中，如果det(V)det(U)＝1，则S＝I，如果det(V)det(U)＝
‑
1，则S＝diag(1,1，
‑
1)；
[0019]变换矩阵乘以相对坐标，将相对坐标转到SLAM坐标系。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种实现融合定位方法的装置，包括：至少一处理单元、导航单元、激光雷达、存储单元和总线单元，处理单元、导航单元、激光雷达和存储单元通过总线单元连接所述存储单元存储计算机程序，所述处理单元执行所述计算机程序实现所述的融合定位方法。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种实现融合定位方法的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的融合定位方法。
[0022]本专利技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0023]在非露天环境中，根据不同巷道的类型采用不同的反光板布置策略来布置反光板，为非露天环境中的巷道提供独有的特征，基于独有的特征一方面使得非露天环境下第二地图建立过程中匹配里程计更快、更准，另一方面，基于第二地图进行定位时，反光板所提供的反光板特征使得定位匹配计算量更少、计算速度更快，且使得定位到结果确定性更强。
附图说明
[0024]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种融合定位方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合定位方法，其特征在于，包括：在露天环境下通过融合导航定位和激光雷达数据的SLAM技术建立露天环境的第一地图；在非露天环境根据巷道类型采用相应的预设反光板布置策略布置竖直设置的反光板，所布置反光板的中心高度与激光雷达中心高度一致，且保证激光雷达到反光板的距离小于激光雷达测量到反光板距离的极限；通过激光雷达检测反光板的点云作为特征加入到SLAM中建立非露天环境的第二地图；在露天环境结合导航定位和激光雷达数据利用第一地图进行定位，在非露天环境下通过激光雷达测量的非露天环境中反光板特征和第二地图进行定位。2.根据权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，将非露天环境中的巷道分解为若干直线巷道、L型巷道、十字型巷道，以不同的反光板布置策略在不同类型的巷道中设置反光板，不同的反光板布置策略保证所布置反光板的中心高度与激光雷达中心高度一致，且保证激光雷达到反光板的距离小于激光雷达测量到反光板距离的极限。3.根据权利要求2所述的融合定位方法，其特征在于，对于直线巷道，采用第一反光板布置策略进行反光板布置：反光板分布于直线巷道两侧壁，相邻的反光板之间的距离随机，且反光板的分布保证处于直线巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3个反光板。4.根据权利要求2所述的融合定位方法，其特征在于，对于L型巷道，采用第二反光板布置策略进行反光板布置：在L型巷道内外拐角分别设置一反光板，在L型巷道两直线通道的外壁上分别设置两反光板，设置于两直线部分的反光板与外拐角上反光板之间的距离随机，且保证处于L型巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3各反光板。5.根据权利要求2所述的融合定位方法，其特征在于，对于十字型巷道，采用第三反光板布置策略进行反光板布置：在十字型巷道十字口处的一组对角上分别设置一反光板，在十字型巷道的四条直线通道内分别设置一反光板，反光板之间的距离随机且保证处于十字型巷道内设备的激光雷达能够同时至少扫描到3各反光板。6.根据权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，激光雷达测量到反光板距离的极限为L＝min(L1,L2)，其中，L1＝(H/2)/tan(tha/2)，H为反光板的高度，tha为激光雷达的垂直分辨率，L2＝(D/2)/tan(beta/2)，D为反光板的宽度，beta为激光雷达的水平分辨率。7.根据权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，在非露天环境中且导航信号存在时，设备每移动一段距离记录若干个导航信号的UTM坐标{utm_east
i
,utm_north
i
,height...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭刚，杨会龙，姚蔚利，高晓成，雷谨魁，肖彬虎，
申请(专利权)人：中煤陕西榆林化工能源有限公司中煤电气有限公司，
类型：发明
国别省市：