[发明专利]使用粒子滤波器估算移动机器人姿态的方法、设备和介质

权利要求书

1.一种使用粒子滤波器估算移动机器人的姿态的方法，所述方法包括：

基于移动机器人的初始位置对当前粒子进行采样；

检测移动机器人的姿态的改变，并通过将检测到的姿态改变应用于先前粒子来计算当前粒子的姿态；

基于由传感器获得的范围数据和地图信息预测所述当前粒子的姿态的概率并获取所述当前粒子的权重；

基于权重对所述当前粒子重新采样；以及

考虑传感器的误差调整权重。

2.如权利要求1所述的方法，其中，检测移动机器人的姿态改变并通过将检测到的姿态改变应用于先前粒子来计算当前粒子的姿态的步骤包括：通过使用爬坡方法在位置概率增加的方向上更新当前粒子的姿态。

3.如权利要求1所述的方法，其中，检测移动机器人的姿态改变并通过将检测到的姿态改变应用于先前粒子来计算当前粒子的姿态的步骤包括：通过使用基于根据移动机器人的朝向角的相对坐标系的爬坡方法在位置概率增加的方向上更新当前粒子的姿态。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述爬坡方法使步长适应于检测姿态改变的里程表模型的误差协方差椭圆而改变，从而使所述步长在机器人前进的方向上增加。

5.如权利要求1所述的方法，其中，考虑传感器的误差调整权重的步骤中，根据基于当前粒子所在的位置在地图上的距离和由传感器测量的距离而定义的误差特性值来调整所述权重。

6.如权利要求1所述的方法，其中，由编码器或陀螺仪检测所述姿态改变。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述姿态包括在平面上的二维坐标系中的坐标值和朝向角。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器包括结构光传感器。

9.如权利要求1所述的方法，其中，重新采样步骤移除具有低权重的粒子，并基于具有高权重的粒子执行采样操作。

10.一种使用粒子滤波器估算移动机器人的姿态的设备，所述设备包括：

里程表，检测移动机器人的姿态改变；

粒子姿态计算单元，通过将检测到的姿态改变应用于先前粒子来计算当前粒子的姿态；

传感器，获取范围数据；

粒子滤波器单元，基于范围数据和地图信息预测所述当前粒子的姿态的概率并获取所述当前粒子的权重；以及

权重调整单元，考虑传感器的误差调整权重。

11.如权利要求10所述的设备，其中，粒子姿态计算单元通过使用爬坡方法在位置概率增加的方向上更新当前粒子的姿态。

12.如权利要求10所述的设备，其中，粒子姿态计算单元通过使用基于根据移动机器人的朝向角的相对坐标系的爬坡方法来在位置概率增加的方向上更新当前粒子的姿态。

13.如权利要求12所述的设备，其中，爬坡方法使得步长适应于检测姿态改变的里程表模型的误差协方差椭圆而改变，从而使步长在机器人前进的方向上增加。

14.如权利要求10所述的设备，其中，传感器包括结构光传感器。

15.如权利要求10所述的设备，其中，权重调整单元根据基于当前粒子所在的位置在地图上的距离和由传感器测量的距离而定义的误差特性值来调整所述权重。

16.如权利要求10所述的设备，其中，里程表包括编码器或陀螺仪。

17.如权利要求10所述的设备，其中，所述姿态包括在平面上的二维坐标系中的坐标值和朝向角。

18.如权利要求10所述的设备，还包括：

地图产生单元，基于范围数据产生地图。

19.如权利要求10所述的设备，还包括：

采样单元，基于移动机器人的初始位置对粒子进行采样，并基于由粒子滤波器单元获得的权重对所述粒子进行重新采样。

20.如权利要求19所述的设备，其中，重新采样步骤移除具有低权重的粒子，并基于具有高权重的粒子执行采样操作。

21.存储控制实施权利要求1所述的方法的至少一个处理器的计算机可读指令的至少一种计算机可读介质。