[发明专利]一种基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法

说明书

本发明公开了一种基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法，首先对单线激光雷达扫描的原始数据进行坐标变换与空间滤波；然后进行扫描数据聚类处理、线段识别，构建局部2D环境地图；接着构建完整线段集，利用完整线段的长度作为匹配的参数，选择最长完整线段与已知的2D环境地图进行完整线段匹配对计算；最后进行激光雷达位姿估算、不同匹配对所对应扫描线段的重合长度计算，确定位姿。本发明通过计算匹配的完整线段的重合线段的长度来进行定位准确度的评价，解决了完整线段缺失时定位不准确的问题，具有适应性好、定位精度高、鲁棒性高等优势。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达定位方法，特别涉及一种基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法。

背景技术

室内定位是移动机器人自主导航中最基本的环节。现有技术多利用完整线段进行室内定位，如论文《基于激光雷达的移动机器人障碍物检测和自定位[D]》(项志宇，浙江大学，2002)利用激光雷达获取局部环境地图中的完整线段和全局图进行匹配，方法计算量小，鲁棒性好。但是在进行匹配准确度评价时，选取的是完整线段的参数进行评价，没有考虑完整线段数量不足的情况，这样会导致定位不准确。论文《室内自主移动机器人的定位研究[D]》(于克，燕山大学，2009)基于完整线段的长度关系建立匹配假设，根据完整线段与特征点的位置关系对匹配假设进行评价，得到匹配矩阵和标志矩阵，最后根据匹配矩阵和标志矩阵，提出最佳匹配搜索算法。该方法避免了频繁的坐标变换，降低了系统消耗，实时性较好，但是该方法没有考虑到特殊情况下完整线段和特征点数量不足的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法，克服了现有技术在完整线段缺失情况下定位不准确的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法，具体包括如下步骤：

步骤1、对单线激光雷达扫描的原始数据进行坐标变换与空间滤波；

步骤2、进行扫描数据聚类处理、线段识别，构建局部2D环境地图；

步骤3、构建完整线段集，利用完整线段的长度作为匹配的参数，选择最长完整线段与已知的2D环境地图进行完整线段匹配对计算；

步骤4、进行激光雷达位姿估算、不同匹配对所对应扫描线段的重合长度计算，确定位姿。

发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明利用快速近邻聚类算法对激光雷达点云数据进行区域分割，不再取相邻的两个点进行比较，而是隔一个点进行比较，大幅的减小了计算量，提高了点云数据分类的时效性；2)本发明在进行线段识别时，首先采用较小的阈值尽量排除欠缺分割的情况，然后在进行直线拟合后判断相邻线段间的夹角是否大于179°来确定相邻线段是否属于同一条线段，解决了过分割和欠分割问题；3)本发明通过计算匹配的完整线段的重合线段的长度来进行定位准确度的评价，解决了完整线段缺失时定位不准确的问题，具有适应性好、定位精度高、鲁棒性高等优势。

附图说明

图1为本发明基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位的方法流程图。

图2为本发明坐标变换的示意图。

图3为本发明完整线段判定的示意图。

图4为本发明激光雷达位姿估算的示意图。

图5为本发明重合线段重合部分长度的示意图。

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，基于扫描线段重合长度估计的激光雷达定位方法，具体包括如下步骤：

步骤1、对激光雷达扫描的原始数据进行坐标变换与空间滤波；