一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置及方法，装置包括固定的云台支架、单目相机、IMU惯性传感器、电源、计算主控单元和时间同步系统。本发明专利技术通过在高空作业平台中采集单目相机和IMU惯性传感器数据后，先对采集到的上述数据进行特征提取，IMU惯性传感器进行预积分。在通过特征匹配后进行云台获取的当前数据帧的旋转矩阵和平移的求解。由于高空作业过程中数据较多，在本发明专利技术中采用了滑动窗口进行关键帧的数量限制。最后进行整个高空作业的环境构建以及作业位置定位的整体优化。本发明专利技术添加了IMU预积分因子去除了帧帧匹配部分，运动估计结果更加鲁棒，实现更好的位姿估计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置及方法


[0001]本专利技术属于高空作业机械的智能定位技术及设备领域，具体涉及一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置及方法。

技术介绍

[0002]同步定位与建图技术又称SLAM，是机器人领域广泛应用的一种技术，视觉SLAM是用相机作为主传感器，用拍摄的视频流作为输入来实现同时定位与建图。视觉SLAM广泛应用于AR、自动驾驶、智能机器人、无人机等前沿领域，视觉
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惯性融合的SLAM方法是在视觉SLAM的基础上引入惯性导航传感器IMU，融合相机的视频流及IMU的运动信息，从而得到更加准确、鲁棒性高的定位结果。
[0003]高空作业平台(Aerial work platform)是服务于各个行业高空作业、设备安装、检修等可移动性高空作业的产品。高空作业平台相关产品主要有：剪叉式高空作业平台、拖车式高空作业平台、曲臂式高空作业平台、直臂式高空作业平台、铝合金高空作业平台、套缸式高空作业平台、蜘蛛式高空作业平台七大类，其广泛应用于日常生活中的各行各业。
[0004]目前高空作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置，其特征在于：包括固定的云台支架、单目相机、IMU惯性传感器、电源、计算主控单元和时间同步系统；所述装置与斗臂车升降平台的末端刚性固定，随工作斗进行移动，当斗臂车开始工作，操纵液压臂控制旋转和升降，所述装置在升降开始时刻同步开机，所述单目相机以固定帧率曝光感知环境，所述IMU惯性传感器进行预积分获取旋转和位移增量，将图像数据和IMU惯性传感器数据反馈到所述计算主控单元；所述时间同步系统用于保证单目相机曝光图像时间与IMU惯性传感器数据采集时间保持同步。2.根据权利要求1所述的一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置，其特征在于：所述单目相机为全局快门相机或卷帘快门相机，根据视场角不同分为针孔相机或鱼眼相机。3.根据权利要求1所述的一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置，其特征在于：所述IMU惯性传感器通过PPS信号与卫星时钟进行同步，信号通过分频器控制所述单目相机曝光，所述单目相机和IMU惯性传感器信号触发时延控制在ns级。4.根据权利要求1所述的一种高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置，其特征在于：所述固定帧率大于20Hz。5.一种根据权利要求1
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4之一所述的高空作业机械的视觉与惯导融合定位装置的定位方法，其特征在于：通过设备安装与标定模块、时间同步模块和高空定位建图算法模块实现所述定位方法；通过所述设备安装与标定模块设计云台支架，将单目相机与IMU惯性传感器刚性连接，确保在高空作业平台升降的过程中，所述单目相机和IMU惯性传感器之间的相对位置不会发生改变，同时将所示云台支架与升降的高空作业平台的工作斗刚性固连，确保IMU惯性传感器如实反映升降的高空作业平台的工作斗的运动位姿；通过所述时间同步模块将单目相机曝光图像时间与IMU惯性传感器数据采集时间保持同步；通过所述高空定位建图算法模块用于融合处理平台上相机感知的作业环境图像及IMU惯性传感器感知的运动数据，输出定位轨迹及工作斗的实时位姿，所述高空定位建图算法模块包括高空采集数据预处理模块、算法初始化模块、算法非线性优化模块、重定位模块、全局位姿图优化模块和位姿图管理模块。6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于：安装完毕后，进行所述IMU惯性传感器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：董二宝，王梓名，秦佳峰，张磊，张用，赵洺哲，吴少雷，吴凯，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：