[发明专利]一种基于多源先验信息的点云匹配高精度定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多源先验信息的点云匹配高精度定位方法，智能平台通过IMU数据和GNSS数据获得智能平台t时刻的GNSS全局位姿，通过点云数据获得点云观测数据；根据GNSS全局位姿和点云观测数据创建各个三维先验体素子地图；根据各个三维先验体素子地图的拓扑连通关系建立全局拓扑关系，得到智能平台运行区域的全局先验地图；将GNSS数据与全局先验地图的多源先验信息进行初始数据匹配，得到智能平台在某一三维先验体素子地图中的相对位姿；智能平台运动过程中不断利用当前点云观测数据与三维先验体素子地图进行数据匹配，得到智能平台的局部位姿，然后利用距离智能平台最近的先验路标校正智能平台的位姿，最终得到智能平台的位姿。

技术领域

本发明属于定位技术领域，具体涉及一种基于多源先验信息的点云匹配高精度定位方法。

背景技术

定位技术是智能平台领域的关键技术之一，对于智能平台路径规划、运动控制和规避障碍有着重要的意义。

智能平台常用的定位技术有航迹推算定位技术、GNSS(GNSS为Global NavigationSatellite System的缩写，译为：全球卫星导航系统或全球导航卫星系统)定位技术以及多传感器融合定位技术。航迹推算定位技术在智能平台运动过程中会产生累积误差，导致智能平台无法获得准确的自身位姿。GNSS定位技术受天气、遮挡、信号干扰等因素的影响较大，不利于智能平台获取稳定的高精度定位信息。多传感器融合定位技术结合了GNSS定位技术和航迹推算定位技术的优点，但当卫星信号丢失时，该技术就会退化为航迹推算定位技术，因此该定位技术也无法为智能平台提供稳定的高精度定位信息。

发明内容

有鉴于此，针对常用的航迹推算定位技术、GNSS定位技术、多传感器融合定位技术无法为智能平台提供稳定的高精度定位信息的问题，本发明提供了一种基于多源先验信息的点云匹配高精度定位方法，智能平台通过融合IMU数据(IMU为Inertial MeasurementUnit的缩写，译为：惯性测量单元)、GNSS数据、激光雷达的点云数据等多源先验信息构建全局先验地图，然后通过点云观测数据匹配获得持续稳定的高精度定位信息。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于多源先验信息的点云匹配高精度定位方法，具体步骤如下：

步骤S1，通过安装于智能平台上的IMU、RTK-GPS设备以及激光雷达，在t时刻同步采集IMU数据、GNSS数据和点云数据，通过IMU数据和GNSS数据获得智能平台t时刻的GNSS全局位姿，通过点云数据获得点云观测数据；

步骤S2，根据GNSS全局位姿和点云观测数据创建各个三维先验体素子地图S_i，i＝1,2,3…；

步骤S3，根据步骤S2创建的各个三维先验体素子地图的拓扑连通关系建立全局拓扑关系，得到智能平台运行区域的全局先验地图，该全局先验地图保存有各个三维先验体素子地图的N帧多源先验信息；

步骤S4，将步骤S1的GNSS数据与全局先验地图的多源先验信息进行初始数据匹配，得到智能平台在某一三维先验体素子地图S_j中的相对位姿；

步骤S5，智能平台运动过程中不断利用当前点云观测数据与三维先验体素子地图S_j进行数据匹配，得到智能平台的局部位姿，然后利用距离智能平台最近的先验路标m_k校正智能平台的位姿，最终得到智能平台的位姿。

进一步的，在步骤S2中，根据GNSS全局位姿和点云观测数据创建各个三维先验体素子地图S_i的具体步骤如下：