[发明专利]一种基于局部粒子滤波的重定位方法

说明书

本发明公开了一种基于局部粒子滤波的重定位方法，包括：步骤1：用户操作机器人在工作环境下进行地图构建。步骤2：开启定位导航模式，启动重定位。步骤3：生成随机初始位姿集合。步骤4：更新粒子滤波器。步骤5：判定粒子滤波器输出是否满足初始定位需求。步骤6：计算实际观测与地图间的偏差。本发明避免用户直接接触机器人底层部件，降低用户操作门槛，提高用户体验，采用上述技术方案使得机器人应用层面可以更加友好的与底层模块进行交互。

技术领域

本发明涉及机器人重定位技术领域，具体涉及一种基于局部粒子滤波的重定位方法。

背景技术

基于2d激光的机器人自主移动系统通常包括构建地图和定位导航两个部分。构建地图通常由操作人员控制机器人，在该机器人工作环境下行走，使用相应的构图算法获得工作环境下的地图。对于2d激光来说，得到的地图通常为栅格地图，存储为文件，供定位导航系统及后续应用使用。

定位导航系统载入构图系统生成的栅格地图，并在该地图中实现机器人自定位和导航。基于激光的机器人自定位算法通常采用粒子滤波算法，在机器人操作系统ROS(RobotOperating System)中的相应模块为amcl。2d激光的初始位姿首先需要用户在栅格地图中指定，包括机器人的位置和朝向信息，然后机器人可以在地图范围内进行自定位和导航。初始位姿的给定需要用户面对栅格地图，需要一定的操作技巧，提高了机器人使用门槛，降低了用户体验。

实际应用时，机器人需要将地图中的若干位置进行特殊的标注，例如商场服务机器人需要标注每个店的位置、厕所等位置，以便引导用户至相应的目的地。本发明旨在通过这些特定的位置辅助机器人进行初始位姿的给定。从而避免用户直接接触栅格地图等底层部件，并与机器人实际应用进行更好的对接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的基于2d激光的机器人重定位需要用户在栅格地图上进行，导致操作门槛高，用户体验差的问题，提出了一种基于局部粒子滤波的重定位方法。

本发明所述标注集合其中P＝(x,y,θ)表示地图中的特定位置，L表示上述位置对应的标注，位姿P₁标注为L₁，位姿P_i对应标注L_i，位姿P_n对应标注L_n，不同的位姿对应不同的标注，例如充电桩、厕所等常用名词。初始该集合为空。中n表示中元素的个数。

本发明所述粒子位姿集合其中P的定义与上述标注集合中相同。

本发明所述激光观测scan^M是指激光传感器单次扫描采集到的数据，scan^M＝{(l₁,θ₁)...(l_i,θ_i)...(l_M,θ_M)}。其中M表示激光传感器单次扫描获得的数据点数目，θ_i表示第i个数据点的偏转角，l_i表示第i个数据点的距离。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于局部粒子滤波的重定位方法，包括以下步骤：

步骤1：用户操作机器人在工作环境下进行地图构建，在构图过程，用户指令当前位姿P₁标注为L₁，位姿P_i对应标注L_i，位姿P_n对应标注L_n，不同的位姿对应不同的标注，形成标注集合将构建完成的地图保存和标注集合保存至本地，供后续步骤使用；