[发明专利]用于确定运动物体的位置的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于确定运动物体相对于由一组几何表面建模的环境的相对位置的方法，所述一组几何表面根据环境中的参照系形成3D模型，该方法包括：在至少一个方向上测量从物体到环境的多个距离以便获得运动物体的参照系中的一组限定的点的步骤(10)，评估所述一组点与环境的3D模型之间的差异的步骤，以及从所述差异确定运动物体在环境的参照系中的相对位置的步骤(20)。

【技术领域】

本发明涉及一种用于确定运动物体相对于环境的相对位置的方法和系统。特别地，本发明涉及一种用于确定无人机(航空的，例如是多旋翼或直升机类型的)或表面检查机器人在已知环境中的位置的方法和系统，该已知环境例如是包含其表面要被检查的物体的飞机库。

【背景技术】

运动物体，诸如在空间中自主运动的无人机或机器人，需要不断地知道其中它们四处运动的环境中的位置。

如果它们在开放环境(室外)中运动，则运动物体通常是使用地理位置而定位的，例如通过全球定位系统(GPS)，这使得可以实现高精度。

然而，全球定位系统的主要缺点是它们不能在室内工作。因此，已经寻求解决方案以允许在室内对运动物体进行定位。

例如，提出的一种解决方案是从运动物体的已知位置开始并通过测量物体从该已知位置做出的运动来确定物体的位置。然而，该解决方案不能检查随着时间运动中的错误或任何精度不足，而这些随着时间累积并因此造成不能校正的不正确的位置。更进一步地，该解决方案使用惯性参考系统，尽管其具有良好的精度水平使得可以最小化这些误差，但惯性参考系统是昂贵且笨重(常常超过1kg)，这与在空中无人机中的使用不兼容。

替代地，已经提出使用预先放置在环境中的信标系统，信标是诸如无线电收发器。通过为运动物体配备收发器，因此可以通过涉及相对于其它信标的三角测量的技术来估计其位置。然而，这种解决方案是昂贵的并且需要花费长时间来实现，因为需要布置信标并且需要确定它们的精确位置(通过校准)。

已经寻求一种解决方案以允许克服这些缺点中的至少一些的室内定位。

【发明内容】

本发明的目的是克服已知定位方法和系统的至少一些缺点。

特别地，本发明的目的是在本发明的至少一个实施例中提供一种定位方法，该定位方法使得可以定位室内环境中的运动物体。

在至少一个实施例中，本发明的目的还在于提供一种可以在低功率处理器上执行的快速定位方法。

在至少一个实施例中，本发明的目的还在于提供一种精确定位方法。

在至少一个实施例中，本发明的目的还在于提供一种定位方法，该定位方法不需要对其中物体运动的环境进行任何修改。

在至少一个实施例中，本发明的目的还在于提供一种可以装载在运动物体上的定位系统。

为此，本发明涉及一种用于确定运动物体相对于由一组几何表面建模的环境的相对位置的方法，所述一组几何表面根据环境中的参照系形成3D模型，该方法包括：

-在至少一个方向上测量从物体到环境的多个距离，以便获得运动物体的参照系中的一组限定的点的步骤，

-评估所述一组点的与环境的3D模型之间的差异的步骤，

-从所述差异确定运动物体在环境的参照系中的相对位置的步骤。

因此，根据本发明的方法允许在完全或部分已知的环境中对运动物体进行定位，而不需要定位信标。“环境”应被理解为意指运动物体在其中运动的体积连同构成所述体积的元素，例如包含其表面需要检查其的飞机的机库。当对具有大尺寸的元素执行表面检查时，所检查的元素是已知的并且可以通过计算机辅助设计(CAD)软件进行3D建模或者已经被建模以用于其它应用。