[实用新型]一种基于激光雷达成像的自主定位装置

说明书

本实用新型涉及一种基于激光雷达成像的自主定位装置，属于定位导航技术领域，装置包括壳体，且壳体内设有成像激光雷达、控制存储器和惯性测量单元，所述成像激光雷达、惯性测量单元分别与控制存储器通讯连接，所述控制存储器内设有时钟芯片、匹配定位模块和存储模块，所述匹配定位模块控制成像激光雷达、惯性测量单元工作，且成像激光雷达、惯性测量单元采集的数据上传至存储模块，本实用新型采用激光雷达成像技术和惯性导航技术，大幅度提高在复杂环境下运行的免疫能力，能在没有卫星系统、通信基站、无线电雷达等辅助定位系统支撑条件下，实现车辆在行驶过程中的无依托、全天候、全天时、全自主实时定位。

技术领域

本实用新型属于定位导航技术领域，具体地说涉及一种基于激光雷达成像的自主定位装置。

背景技术

在运输车辆长距离行驶时，运输车辆的位置是重要数据之一。当运输车辆处于卫星信号和无线电信号被严重干扰，如夜间、浓雾天气或暴雨恶劣环境，甚至没有卫星定位信号和无线电定位信号的恶劣环境时，运输车辆司机易迷失方向从而导致走错路，造成不能按时到达目的地等问题，运输任务拖延甚至失败，因此，需要对运输车辆进行无依托全自主定位。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种基于激光雷达成像的自主定位装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于激光雷达成像的自主定位装置，包括壳体，所述壳体内设有成像激光雷达、控制存储器和惯性测量单元，所述成像激光雷达、惯性测量单元分别与控制存储器通讯连接，所述控制存储器内设有时钟芯片、匹配定位模块和存储模块，所述匹配定位模块控制成像激光雷达、惯性测量单元工作，且成像激光雷达、惯性测量单元采集的数据上传至存储模块，所述匹配定位模块和存储模块通讯连接。

进一步，所述匹配定位模块控制成像激光雷达发射激光束，激光束从壳体上的出光窗口出光并按照扫描方向来回扫描，采集车辆前方的地物外形特征数据。

进一步，所述匹配定位模块控制惯性测量单元实时采集车辆运行过程中的线加速度和角加速度数据，通过航迹推算算法和大地坐标变换算法，计算车辆运行过程中的位置和姿态数据。

进一步，所述地物外形特征数据、位置和姿态数据通过数据线缆实时传送至存储模块。

进一步，所述时钟芯片对地物外形特征数据、位置和姿态数据进行采集时刻计时。

进一步，所述存储模块预先导入并存储有定位基准数据库，所述定位基准数据库中含有地物外形特征的先验数据。

优选的，通过局域网或移动存储介质将定位基准数据库导入到存储模块。

进一步，所述匹配定位模块将位置和姿态数据、地物外形特征数据通过辅助激光点云解算算法进行融合形成全局点云数据。

另，本实用新型还提供一种基于激光雷达成像的自主定位装置的定位方法，包括如下步骤：

S100、上电，成像激光雷达、控制存储器和惯性测量单元自动启动，并自动运行时钟芯片和匹配定位模块，获取全局点云数据，同时，所述匹配定位模块找出与全局点云数据中地物外形特征完全匹配的先验数据；

S200、所述匹配定位模块通过点云几何中心算法，计算车辆与地物的实际距离，并获得车辆在大地坐标系下坐标；

S300、对惯性导航漂移误差进行修正，误差修正后，根据实际需求继续输出车辆的位置与姿态数据，为行驶过程中的下一个特征匹配定位奠定基础。

进一步，步骤S100中，所述匹配定位模块通过检索方法读取定位基准数据库，通过点云特征匹配算法找出与全局点云数据中地物外形特征完全匹配的先验数据。