[发明专利]一种利用Vicon的无人机激光定位的调试系统

说明书

本发明涉及激光SLAM领域，具体为一种利用Vicon的无人机激光定位的调试方法，包括激光数据、机载IMU数据及Vicon数据获取模块、数据融合模块、激光SLAM误差估计模块、位置环姿态环参数修正模块、输出模块。本发明通过激光、机载IMU及Vicon数据获取模块采集惯性坐标系中机体的位姿信息和Vicon坐标系中的机体位姿信息，再经数据融合模块获得各方向上的位置、姿态的误差，而后在激光SLAM误差估计模块中优化SLAM参数，之后在位置环姿态环参数修正模块中优化相应的控制参数，得出一组最优的控制参数，最后将SLAM的优化参数和两个环的控制参数通过输出模块输出，从而在保证高精确度要求的同时，快速的完成室内无人机激光定位的调试。

技术领域

本发明涉及激光SLAM领域，具体是一种利用Vicon作为参考的四旋翼无人机激光定位的调试方法。

背景技术

Vicon是一种高精度的动作捕捉系统，能够稳定且实时地获取目标的位置与姿态。Vicon数据通常被用作数据集中位置及姿态的真值，以评估和调试其他定位系统的精度。基于激光雷达的室内无人机自主定位及导航的方法较室内节点定位更加灵活，但是精度却缺乏评估，而且作为高精度的室内无人机位置环和姿态环的控制调试，需要得到实时的传感器测量误差和控制响应。无人机位置、速度及姿态都可通过Vicon系统进行评估。基于室内节点的定位调试方法存在一些缺点，具体如下。

1.传统的节点定位方法标定较为困难，而且系统本身存在较大的误差，不宜作为真值。

2.相对于Vicon的maker小球创建刚体，节点定位的盲节点加入步骤复杂。

发明内容

本发明针对现有室内无人机激光定位调试技术存在的不足，提供一种利用Vicon的无人机激光定位的调试方法，采用激光数据、IMU数据与Vicon数据融合，在Vicon位置参数控制下对SLAM定位误差的评估和参数优化，计算基于IMU无人机的姿态环修正参数，计算基于激光和IMU的SLAM位置环修正参数，最后在以上参数下修正位置环和姿态环的控制参数。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用Vicon的无人机激光定位的调试方法，包括：激光数据、机载IMU数据及Vicon数据获取模块、数据融合模块、激光SLAM误差估计模块、位置环姿态环参数修正模块、输出模块。

所述的激光数据、机载IMU数据及Vicon数据获取模块用以采集机体运动过程中的加速度、角速度、激光数据、和机体在Vicon坐标系下各种运动数据。

所述的数据融合模块与激光数据、机载IMU数据及Vicon数据获取模块连接，用以融合IMU和激光进行激光SLAM定位、融合SLAM定位数据和Vicon位置数据计算出SLAM定位误差和位置环误差、融合IMU和Vicon姿态数据计算姿态环误差。

所述的激光SLAM误差估计模块与数据融合模块连接，最小化位置误差，得到SLAM优化参数。

所述的位置环、姿态环参数修正模块与数据融合模块和激光SLAM误差估计模块连接，运用激光SLAM误差估计模块得到的优化参数进行无人机的定位，最小化位置环控制误差，优化姿态环的控制参数。

所述的输出模块与激光SLAM误差估计模块和位置环、姿态环参数修正模块连接，用以接收SLAM优化参数和无人机的两个控制环优化参数。

较优选的，所述的激光雷达数据、机载IMU数据和Vicon数据获取模块包括Pixhawk飞控集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计、单线激光雷达、lidar-lite和Vicon数据采集模块。所述的三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计用以测量机体坐标系下角速度、加速度和姿态角，激光数据获取模块用来获取机体坐标系下的周围障碍物环境信息以及机体的高度信息，Vicon数据采集模块用来获取机体在Vicon坐标系下的数据。