【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物流设备建图定位，特别是一种基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法。
技术介绍
1、激光雷达与反光板的组合是一种常用的用于物流设备定位的方式，在有轨物流设备中，通常采用点激光与反光板的组合进行定位；针对如叉车、平板车等无轨设备，通常采用面扫描激光雷达与反光板或面扫描激光雷达与场景环境信息实现定位，目前，使用场景环境信息定位的物流装备，一般是通过栅格化的方式进行建图，通过栅格占位匹配的方式进行定位。而使用反光板定位的物流设备，一般是根据反光板在空间中的位置，形成拓扑地图并进行定位。在一些空旷场景或重复性很高或变动比较大的场景中，由于场景特征不够明显或场景经常变化，导致难以根据场景特征实现定位，因此基于场景环境信息的定位方式是存在局限的；对于基于反光板拓扑地图进行几何计算的定位方式，其主要问题是需要铺设的反光板多，且反光板布置时要考虑距离的差异化处理，施工设计难度比较大，且成本较高。目前，反光板与环境信息结合的定位方式其两种定位算法是独立的。专利cn109613547a提出使用反光板进行定位，辅助构建物流装备运行场景的占位栅格地图的方式，但是在使用反光板定位过程中，依然使用基于几何计算的方式，专利cn112344940a使用反光板以及里程计获取定位的初值，辅助环境信息实现定位，其在反光板定位时，主要使用基于几何计算的方式。在实际使用过程中，除了使用反光板协助建图之外，还可以采用主体导航逻辑使用环境信息，在一些特殊区域，如空旷场景或重复性很高或变动比较大的场景，通过加装反光板实现物流装备的定位，这种情况下，通常需
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，通过将反光板及环境信息均进行栅格化，降低了完全使用反光板定位时对反光板布置的要求，扩充了完全使用环境信息进行建图定位时的适用场景范围。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，所述算法包括：
3、自动构建栅格化反光板地图以及反光板周边环境地图；
4、根据上述所构建地图实现物流装备的定位，最终实现物流装备在所建地图空间内的定位；
5、所述自动构建栅格化反光板地图以及反光板周边环境地图，包括初始环境信息扫描，使用里程计进行粗定位，扫描匹配实现精定位，建立新的场景地图，通过历史地图及当前扫描点对生成的场景地图进行修正。
6、进一步地，所述物流装备在所构建地图内的定位，包括初始位置定位、行进过程中的定位。
7、进一步地，所述初始环境信息扫描，具体包括：将当前激光雷达的位置作为平面坐标系原点，根据激光雷达扫描到的点云信息，使用反射强度筛选扫描到反光板上的点，采用体素滤波对反光板进行栅格化，并对反光板周围的环境信息进行栅格化，建立初始场景的栅格化地图。
8、进一步地，所述使用反射强度筛选扫描到反光板上的点的过程中，只采集反射率处于预设特定范围内的数据，反光板反射率范围与激光雷达距离反光板的距离的对应关系为：
9、r＞r1(d＜d1)
10、r2＞r＞r3(d1≤d＜d2)
11、r4＞r＞r5(d＜d1)
12、式中，r表示反射率，r1,r2,r3,r4,r5分别代表不同距离情况下反射率的范围，d表示激光雷达距离反光板的距离，d1,d2,d3,d4,d5分别表示划分的不同反射率所对应的距离。
13、进一步地，在所述采集反射率处于预设特定范围内的数据后，采集反射率不在所述预设特定范围内但是距离预设特定反射率的点最近的点的数据。
14、进一步地，所述采用体素滤波对反光板进行栅格化，并对反光板周围的环境信息进行栅格化，具体为将反光板及反光板周围环境，划分为以小栅格为划分标准的局部子地图以及以大栅格为划分标准的大地图，具体包括：
15、采用体素滤波，将激光扫描到的包含反光板信息的区域的数据转化为小栅格的占位信息，并将每一个反光板周围采用小栅格进行建图的区域保存为子地图；
16、接着对反光板周围区域采用大栅格进行建图，将激光扫描范围内的其他大栅格置为空。
17、进一步地，所述使用里程计进行粗定位，实现方式为：在物流装备移动过程中，综合轮系上的编码器和惯性导航单元的数据，得到在一定时间间隔内物流装备的位姿变化。
18、进一步地，所述扫描匹配实现精定位，具体包括：
19、以粗定位得到的当前时刻物流装备的位姿(xo2,yo2,θo2)为初始值，在(xo2,yo2,θo2)周围空间建立对于真实位姿的搜索空间，通过在搜索空间中的位姿进行匹配，得到更准确的定位数据；具体地：
20、设建立的搜索空间为物流设备装备偏转±δθsearch，物流装备横坐标搜索范围±δxsearch，纵坐标搜索范围±δysearch，即搜索范围为(xsearch,ysearch,θsearch)：
21、xo2-δxsearch＜xsearch＜xo2+δxsearch
22、yo2-δysearch＜ysearch＜yo2+δysearch
23、θo2-δθsearch＜θsearch＜θo2+δθsearch
24、设(xsearch_j,ysearch_j,θsearch_j)为第j个搜索数据，将当前时刻的激光扫描数据带入(xsearch_j,ysearch_j,θsearch_j)中，并与前一时刻建立的大栅格地图进行匹配，根据击中点个数进行评分，设其得分为scoresearch_j；
25、遍历搜索空间，对得到的所有评分进行比较，若某一个搜索数据的得分最高，则记录此数据，并记录其之后的几个次高数据，形成一组数据；
26、对该组数据采用小栅格进行匹配，再分别根据击中点个数进行评分，得到最高分的数据即为此时获得的最终精定位位姿(x2,y2,θ2)。
27、进一步地，所述通过历史地图及当前扫描点对生成的场景地图进行修正，具体包括：
28、物流装备运行一段时间后，回到之前经过的某位置，使用当前位置以及该位置之前建立的栅格地图进行计算，得到此时预计击中的点；将预计击中的点的数据与实际击中的点进行对比，得到两组数据的偏差值，通过此偏差值对之前的数据进行修正，即完成全场景的建图。
29、进一步地，构建地图完成后，在物流装备后期运行过程中，使用当前采集数据与建图数据匹配的方式进行定位，且在与地图匹配评分时，通过增大反射率大于预设阈值的点的权重完成反光板与环境信息的融合定位。
30、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
31、(1)本专利技术对于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述算法包括：
2.根据权利要求1所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述物流装备在所构建地图内的定位，包括初始位置定位、行进过程中的定位。
3.根据权利要求1所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述初始环境信息扫描，具体包括：将当前激光雷达的位置作为平面坐标系原点，根据激光雷达扫描到的点云信息，使用反射强度筛选扫描到反光板上的点，采用体素滤波对反光板进行栅格化，并对反光板周围的环境信息进行栅格化，建立初始场景的栅格化地图。
4.根据权利要求3所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述使用反射强度筛选扫描到反光板上的点的过程中，只采集反射率处于预设特定范围内的数据，反光板反射率范围与激光雷达距离反光板的距离的对应关系为：
5.根据权利要求4所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，在所述采集反射率处于预设特定范围内的数据后，采集反射率不在所述预设特定范围内
6.根据权利要求3所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述采用体素滤波对反光板进行栅格化，并对反光板周围的环境信息进行栅格化，具体为将反光板及反光板周围环境，划分为以小栅格为划分标准的局部子地图以及以大栅格为划分标准的大地图，具体包括：
7.根据权利要求1所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述使用里程计进行粗定位，实现方式为：在物流装备移动过程中，综合轮系上的编码器和惯性导航单元的数据，得到在一定时间间隔内物流装备的位姿变化。
8.根据权利要求6所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述扫描匹配实现精定位，具体包括：
9.根据权利要求8所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述通过历史地图及当前扫描点对生成的场景地图进行修正，具体包括：
10.根据权利要求9所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，构建地图完成后，在物流装备后期运行过程中，使用当前采集数据与建图数据匹配的方式进行定位，且在与地图匹配评分时，通过增大反射率大于预设阈值的点的权重完成反光板与环境信息的融合定位。
...【技术特征摘要】
1.一种基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述算法包括：
2.根据权利要求1所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述物流装备在所构建地图内的定位，包括初始位置定位、行进过程中的定位。
3.根据权利要求1所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述初始环境信息扫描，具体包括：将当前激光雷达的位置作为平面坐标系原点，根据激光雷达扫描到的点云信息，使用反射强度筛选扫描到反光板上的点，采用体素滤波对反光板进行栅格化，并对反光板周围的环境信息进行栅格化，建立初始场景的栅格化地图。
4.根据权利要求3所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，所述使用反射强度筛选扫描到反光板上的点的过程中，只采集反射率处于预设特定范围内的数据，反光板反射率范围与激光雷达距离反光板的距离的对应关系为：
5.根据权利要求4所述的基于栅格化反光板及环境信息的自动建图及定位算法，其特征在于，在所述采集反射率处于预设特定范围内的数据后，采集反射率不在所述预设特定范围内但是距离预设特定反射率的点最近的点的数据。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：何博，梁乐，王猛，胡明伟，周睿，李峰，邓烨峰，王宏亮，刘汉鼎，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：
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