[发明专利]一种基于构造顺序的地图调用定位算法

权利要求书

1.一种基于构造顺序的地图调用算法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采集环境数据：激光雷达采集环境数据，转化为笛卡尔系下的全局坐标；

步骤2、创建局部地图：根据全局坐标进行区域分块、线段分割和线段表示，创建局部地图；

步骤3、定位机器人：寻找相邻局部地图得相关线段，定位巡检机器人的位姿信息；

步骤4、调用地图：根据定位信息、规划路径和里程计数据，判断是否到达局部地图边缘，当到达局部地图边缘时，调用下一张局部地图，执行巡检任务。

2.根据权利要求1所述的基于构造顺序的地图调用定位算法，其特征在于，步骤1中，进行180度扫描，扫描方式从左往右，扫描间隔为0.5度，采集各个点与扫描仪的相对位置，以激光雷达中心为极点的极坐标表示。

3.根据权利要求1所述的基于构造顺序的地图调用定位算法，其特征在于，步骤1中，从极坐标系转化到笛卡尔系的公式为：

式中，d_i是激光雷达得到的极坐标系数据，(X_l,Y_l,α_l)是激光雷达中心在地图中的坐标，X_l是激光雷达在地图中的横坐标，Y_l是激光雷达再地图中的纵坐标，α_l是激光雷达主轴与X轴的夹角。

4.根据权利要求1所述的基于构造顺序的地图调用定位算法，其特征在于，步骤2中，采用“聚合-分割-聚合”的方法创建局部地图，具体步骤如下：

步骤2.1、区域分块：计算连续两个点之间的距离D_j，公式如下：

如果D_j大于预先设定的阈值，则认为这两个点是不连续的，以后者为分割点将区域分成两块，为了取得较为精确的分块效果，采用动态阈值的方法来分块，扫描点到激光雷达中心的距离小于D，选取的阈值为δ，如果距离为大于D且小于2D，选取的阈值为2δ；

判断每个区域内的扫描点的个数，如果每个区域包含点的个数小于3，该区域被视为噪声区域，舍弃这些噪声点，最终得到可以用一条或者多条线段表示的区域B_i(i＝1,2…J)；

步骤2.2、线段分割：在每个区域分块B_i，以第一个点P_s(X_s,Y_s)和最后一个点P_E(X_e,Y_e)作一条直线L，计算其余各点到这条直线的距离，选出离直线距离最远的一个点，若最大距离大于阈值α，以对应的点为分割点将区域分成两块，阈值α选为直线长度L的1/10，最终得到用一条线段表示的线性区域L_i(i＝1,2…M)；

步骤2.3、线性表示：构造一条线段来最大程度地描述线性区域扫描点之间的线性关系，假设线性区域L_i含有的扫描点的个数为N，对应的权重矢量为W(W₁,W₂…W_N-1)，若相邻两点间的距离为σ_i,i+1，起始点到终止点的长度为L，则W_i＝(σ_i-1,i+σ_i+1,i)/2L，通过下面五个参数表征线段，即得描述线性区域的局部地图：

(1)权重中心：P_m(m_x,m_y)，其中

(2)协方差阵：其中(x_i,y_i)为线性区域内扫描点的坐标；

(3)线段和X轴之间的夹角：θ＝0.5*arctan(2μ₀₁/(μ₀₀-μ₁₁))；

(4)线段的长度：L_i＝|d_x/cosθ|，其中d_x＝X_s-X_e；

(5)线段的起点和终点：

(x_s,y_s)＝(m_x-L_icosθ/2,m_y-L_isinθ/2)

(x_e,y_e)＝(m_x+L_icosθ/2,m_y+L_isinθ/2)。