[发明专利]基于数字地标地图的室内定位系统及室内定位方法

说明书

一种基于数字地标地图的室内定位系统及定位方法。系统包括传感器平台、数据传输线、控制传输线、主机系统和电源系统；其中，所述的传感器平台和主机系统通过数据传输线和控制传输线相连接；电源系统用于为主机系统进行供电，主机系统通过控制传输线为传感器平台进行供电。本发明优点：是一个定位与建图同时进行的系统，通过在机器视角下选取室内具有高辨识性的地标，构建室内数字地标地图，并选取有效的地标进行识别和匹配，来实现室内环境下快速、准确的定位，具有较高的应用价值。本系统定位简易，可以在很短时间内完成室内建图与定位，无需铺设额外的辅助设备，降低了成本，同时无需改变环境特征。

技术领域

本发明属于室内机器人定位技术领域，特别是涉及一种基于数字地标地图的室内定位系统及室内定位方法。

背景技术

近年来，越来越多的研究者开始研究能够改变人类日常生活的机器人，特别是室内机器人具有广阔的应用前景，目前机器人室内定位还存在巨大挑战，已经成为机器人研究的一个新的方向。

加州伯克利大学Avideh Zakhor教授及其团队提出了一种融合了地理坐标的三维室内地图的定位方法，该方法利用多个距离传感器和图像传感器获取室内环境的地理坐标信息和图像信息。但利用该方法进行定位，需要进行复杂的传感器融合计算，对三维地图建模要求较高的图形计算设备，且设备结构复杂，不容易进行维护。

东莞理工学院设计的一种基于超声波的室内定位系统，采用主机主控模块连接的超声波进行测距、NRF进行无线传输，该系统具有多个超声波发射探头，朝向不同以获得四周距离信息进行定位。但该系统实现定位需要多个超声波发射探头进行配合，若一个探头损坏，则整个系统无法进行正常定位，同时多个定位系统之间还会造成干扰。

杭州电子科技大学设计的一种基于移动终端的室内定位系统，通过在室内布置用于发射具有ID编码的灯光的光源，利用移动终端接收光源发射的灯光以获取相应的ID编码，同时获得自身位置信息；在云服务器上根据移动终端的ID编码及位置信息，最终确定精确坐标点。该系统的结构复杂，需要良好的传输环境，且其定位和导航依靠人工设定的路标，改变了工作环境。

北京邮电大学设计的一种基于基站室内定位系统及方法，该室内定位系统包括待测终端以及N个基站，待测终端发送的N个接收信号的强度指示值(RSSI)，选取在预设范围内的RSSI，确定所对应的基站分别与所述待测终端间的距离值，由此确定所述待测终端的位置坐标。但该系统需要额外建立多个基站，因此定位精度易受到室内环境大小及远近的影响。

上述及现有技术中的类似定位系统存在建图代价高昂、对环境的适应性差、定位设备昂贵等缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于数字地标地图的室内定位系统及室内定位方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于数字地标地图的室内定位系统包括传感器平台、数据传输线、控制传输线、主机系统和电源系统；其中，所述的传感器平台和主机系统通过数据传输线和控制传输线相连接；电源系统用于为主机系统进行供电，主机系统通过控制传输线为传感器平台进行供电。

所述的主机系统采用嵌入式工业计算机作为主控计算机，并且安装有图像采集卡，与传感器平台上的视觉传感器通过USB接口或232/485总线相连接。

所述的传感器平台包括外壳、视觉传感器和支架；其中，外壳的顶面上形成有多个走线孔，底面上形成有多个固定孔，同时前端面上两侧部位对称形成有一个传感器安装孔；支架的上端通过上述固定孔及连接装置固定在外壳的底面上，下端安装在需定位的移动设备上；每个视觉传感器包括一个长焦可变焦镜头和一个彩色摄像机，彩色摄像机设置在外壳的内部，并分别通过贯穿走线孔的数据传输线和控制传输线与主机系统电连接；长焦可变焦镜头则安装在传感器安装孔内。

所述的外壳采用铝板或玻璃钢材料制成。

所述的支架采用铝质材料制成。