[发明专利]全方位视觉传感器自动导航Z轴定位方法及其定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种全方位视觉传感器自动导航Z轴定位方法及其定位系统。

背景技术

目前，人们对机械的自动化程度要求越来越高；机械自动化作业及其机器人的发展是未来机械化发展方向；定位对自动作业车辆、机器人来说，非常重要。车辆、机器人在自动作业时，必须知道自己的位置，才可以决定机器人能否按要求完成下一步的执行任务。GPS是目前唯一商业化并使用最多的定位系统；但GPS的精度取决于作业位置，在城市高楼街道或山区，GPS由于房屋、树林、山脉等障碍物阻碍微波传送，精度明显下降；尤其GPS不能在室内使用。类似于哺乳动物，通过视觉来实现定位是现在机器人定位的研究热点之一，视觉传感器定位方法主要分为几何定位和拓扑定位。典型的几何定位是在2D平面中通过图像处理识别标识位置算出或者图像匹配找出机器人的绝对位置。拓扑定位是在建立拓扑地图的基础，找到机器人的抽象位置；拓扑定位应用范围广，不需要人工设置标识，但一般建立拓扑地图复杂，图像信息计算量大，运行速度较慢。通过设置人工标识来实现几何定位方法简单，在机器人定位中得到广泛的应用。而通过普通视觉传感器实施几何绝对定位，一般得出平面二维定位结果；GPS可求出机器人空间三维的定位结果。在实际凹凸不平的作业环境中，空间3D定位是有必要的，可以有效判断机器人的地面环境；另外近年来一种在GPS技术上发展的RTK-GPS技术，精度较高，但是价格昂贵。普通的车辆和作业机械尤其是农业机械及农业运输车，作业环境场所面积比较恶劣，尤其温室作业，GPS技术根本不可能实现自动导航定位。

全方位视觉传感器是一种新型的视觉传感器，它能提供360度范围的丰富的信息，图像不会随传感器的旋转而改变，有利于减少车轮滑移和震动的部分负面影响，而且价格便宜，被广泛应用在机器人领域；发明专利“一种自动导航装置及方法”(申请号：200910044412.4)公开了平面空间二维的计算方法，而要实现三位定位，还必须完成Z轴的定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种全方位视觉传感器自动导航Z轴定位方法及其定位系统，该全方位视觉传感器自动导航Z轴定位方法及其定位系统能实现Z轴的定位，从而在现有二维定位的基础上完成空间三维定位，该方法和装置定位速度快、使用范围广、实用性强、具有价格优势。

本发明的技术解决方案如下：

一种全方位视觉传感器自动导航Z轴定位方法，

在作业区域的外围角落上放置4个组成矩形的有色标识：L₁、L₂、L₃、L₄，全方位视觉传感器设置在作业车辆上；全方位视觉传感器获取现场的包含有4个有色标识成像的全方位图像；

全方位视觉传感器系统高度和全方位视觉传感器与标识距离、成像距离的关系式为：