[发明专利]一种基于硬件加速的激光重定位系统及芯片

说明书

本发明涉及一种基于硬件加速的激光重定位系统及芯片，该激光重定位系统采用硬件计算电路模块对读取过来的大批量的激光点云数据进行分块处理，并在此基础上按照AHB总线读写时序变化，对即时扫描获得的激光点云数据进行栅格位置概率进行分批量的遍历累加运算，再按照AHB总线读写时序变化自动写入专门的存储介质中以供CPU软件选择处理完成定位，代替CPU软件反复迭代处理数据，对CPU的主频要求不高，减少对外部存储介质的访问读写次数，比如不占用大量DDR带宽，还能兼顾激光探头旋转或激光重定位系统移动过程中产生的误差，整个激光重定位系统不在静止状态都保持较高的系统性能，提高客户的模组开发体验度。

技术领域

本发明涉及硬件电路加速的技术领域，具体涉及一种基于硬件加速的激光重定位系统及芯片。

背景技术

目前，针对扫地机利用激光地图进行重定位，业界多是采用的软件算法实现，进行大量迭代计算处理激光点云，从而求出在地图上的目标位置信息。这种方法会占用大量的硬件资源，而且对CPU的主频要求很高，并且会占用大量的DDR带宽，挤占系统中其他应用程序对于DDR的带宽需求，从而造成系统性能下降，客户体验变差。

比如，中国发明专利申请2019111761598公开一种定位恢复方法、装置、机器人及存储介质，结合设定时间内所处区域的分辨率和定位栅格的概率进行定位恢复操作，这种方法增加扫地机在导航行走过程中的计算量，并且会占用较多的DDR带宽，从而造成系统重定位的速度下降。而且机器人需要保持在静止状态下才能进行，具有一定的局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明技术方案采用硬件电路的方式，利用专用存储模块保存激光扫描出的分块地图，然后将重定位软件算法硬件化，利用硬件电路的方式完成对激光点云的换算，然后进行遍历求概率和，再将概率和写入专门的存储器件中，实现由软件仅仅通过概率和比较就得出目标点在地图上的位置信息。具体的技术方案如下：

本发明公开一种基于硬件加速的激光重定位系统，该激光重定位系统的外围连接有地图信息存储介质与概率和值存储介质，该激光重定位系统的外围接口装配有激光探头；该激光重定位系统包括读写状态控制器、AHB总线解析模块、激光点云寄存处理模块、横纵坐标计算模块以及栅格信息遍历累加模块；读写状态控制器与横纵坐标计算模块存在电性连接关系，读写状态控制器用于在AHB总线解析模块的传输控制作用下，将地图信息存储介质内部存储的激光点云数据突发读取入该读写状态控制器内部的缓存区，再传输给横纵坐标计算模块；其中，突发读取到的激光点云数据携带有采样信息；横纵坐标计算模块，用于在读写状态控制器每完成一次突发读取操作后，根据突发读取的一个突发传输长度的激光点云数据的采样信息和角度偏移信息换算出这批激光点云数据在预配置的栅格地图上发生角度偏移的参考坐标；激光点云寄存处理模块与横纵坐标计算模块存在电性连接关系，激光点云寄存处理模块用于以存储阵列的形式缓存横纵坐标计算模块换算出的参考坐标；读写状态控制器与激光点云寄存处理模块存在电性连接关系，读写状态控制器，用于在AHB总线解析模块的传输控制作用下，单次读取激光点云寄存处理模块缓存的参考坐标，并将其传输给栅格信息遍历累加模块；栅格信息遍历累加模块与读写状态控制器存在电性连接关系，栅格信息遍历累加模块还与横纵坐标计算模块存在电性连接关系，用于在读写状态控制器将激光探头旋转采样到的预设待测数量的激光点云数据全部突发读取进来、并经过横纵坐标计算模块换算处理、激光点云寄存处理模块缓存处理后，在读写状态控制器的单次读取操作作用下，遍历激光点云寄存处理模块内缓存的所有参考坐标，再将每个参考坐标在预配置的栅格地图上的定位概率累加处理，然后分别控制这些参考坐标沿着坐标轴方向偏移，使得这些参考坐标在所述横纵坐标计算模块的角度偏移信息的触发作用下，每完成一次偏移处理则执行累加以得到一个定位概率和值；读写状态控制器分别与概率和值存储介质和地图信息存储介质都存在电性连接，读写状态控制器，还用于在AHB总线解析模块的传输控制作用下，每当栅格信息遍历累加模块获得的定位概率和值的个数达到一个突发传输长度时，将这些定位概率和值突发写入概率和值存储介质；其中，预设待测数量的激光点云数据全部被处理为对应偏移位置处的定位概率和值并都写入概率和值存储介质后，外部CPU最终选择定位概率和值最大的一个对应的栅格位置作为所述激光重定位系统在预配置的栅格地图上定位恢复的位置。