[发明专利]一种基于构造顺序的地图调用定位算法

说明书

本发明公开了一种基于构造顺序的地图调用算法，步骤为：激光雷达采集环境数据，转化为笛卡尔系下的全局坐标；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；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；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。本发明减少了位姿估计所需的环境信息量，提高了位姿估计的效率；并且一次只需要融合两张子地图，提高了融合的效率和精确度。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种基于构造顺序的地图调用定位算法。

背景技术

移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置，既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。在山区变电站这种极端环境下可以投入移动机器人，长期来看，使用移动机器人可以节约人力成本，移动机器人系统的研究引起了国内外学者越来越多的重视。

机器人想实现未知环境中探索和导航，需要先完成同步定位与地图创建。现有技术大都是创建较小或中等规模的环境地图，再进行定位。然而，随着环境规模的不断扩大，基于较小或中等规模环境地图的定位方法在精度、鲁棒性以及计算效率等方面性能较差。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于构造顺序的地图调用定位算法，提高了定位的精度、效率和对环境的鲁棒性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于构造顺序的地图调用算法，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。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明在激光雷达坐标系下，将环境数据聚类为障碍物，利用障碍物的全局与局部中心坐标特征来估计机器人的位姿，减少了位姿估计所需的环境信息量，提高了位姿估计的效率；2)本发明一次只需要融合两张子地图，提高了融合的效率和精确度；3)相比ICP算法直接使用距离数据点进行对应匹配，本算法计算量较小，收敛速度较快。

附图说明

图1是本发明基于构造顺序的地图调用定位算法的流程图。

图2是本发明中激光雷达获得的原始数据图。

图3是本发明经过区域分块、线段分割和线段表示得到的局部地图。

图4是本发明中线段范围的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明方案。

如图1所示，基于构造顺序的地图调用定位算法，包括如下步骤：

步骤1、采集环境数据

激光雷达LMS511采集环境数据，具体从左往右进行180度扫描，间隔0.5度，采集各个点与扫描仪的相对位置，并用激光雷达中心为极点的极坐标系表示局部坐标。

为了处理的方便，把这些以极坐标表示的数据转化为笛卡尔系下的全局坐标：