[发明专利]定位设备和系统、用于即时定位与地图构建的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位设备和系统、即时定位与地图构建设备及方法。更具体地说，涉及能够对视野范围内的物体进行定位和引导的定位设备和系统、能够在所述定位设备和系统的协助下更快速定位且可持续进行即时定位与地图构建的设备以及对应方法。

背景技术

即时定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）是目前在机器人定位方面的热门研究课题。所谓SLAM就是将移动机器人定位与环境地图创建融为一体，即机器人在运动过程中根据自身位姿估计和传感器对环境的感知构建增量式环境地图，同时利用该地图实现自身的定位。

移动机器人的精确和快速定位是机器人导航的关键技术，特别是在GPS不可用且其他定位设施（如，使用Wifi）不够精确的室内环境中。

在现有技术中，通常机器人使用用于自身定位的SLAM功能。然而，由于存储容量和计算性能的限制，自开发式移动机器人在不丢弃其自身数据的情况下，不能在未知的、开放环境中长时间进行SLAM。并且，仅依靠机器人自身的能力，当SLAM遭受沉重的计算负荷时，即时定位与地图构建耗时较长且效果不好。

针对该问题，一种可能的解决方案是机器人采用外部光学摄像头和顶部彩色图案（on-top color pattern）来进行快速定位。但是，这种方案的缺点在于可扩展性差。这种系统专用于非常有限的应用或机制，如ROBOCUP，其中所有机器人均限于20平方米的区域内。

另一种可能的解决方案是机器人采用反射EM或声音信号来进行定位。但是，这种方案的缺点在于结果非常不精确，通常其偏差大于2米。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出了能够对视野范围内的物体进行定位和引导的定位设备和系统、能够在所述定位设备和系统的协助下更快速定位且可持续进行即时定位与地图构建的设备以及对应方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种定位设备，包括：

两个或更多个摄像头，用于观测和识别处于其视线范围内的物体，其中各摄像头的底座固定在一起，并且各摄像头之间的光轴夹角可调节；

定位处理单元，用于根据所述摄像头获得的数据确定定位结果；

通信接口，用于与外部设备进行数据传输。

根据本发明的另一个方面，提供了一种定位系统，包括：

多个定位设备，

其中多个定位设备中的每一个均包括：

两个或更多个摄像头，用于观测和识别处于其视线范围内的物体，其中各摄像头的底座固定在一起，并且各摄像头之间的光轴夹角可调节；

定位处理单元，用于根据所述摄像头获得的数据确定定位结果；

通信接口，用于与外部设备进行数据传输；

其中，以空间中的特定点作为基准点，预先设定所述多个定位设备中的每一个相对于该基准点的位置信息，并且

所述多个定位设备通过其中的通信接口相互通信以建立网络，共享各自的定位结果，进而获得预定区域范围内的局部定位结果。

优选地，在根据本发明的定位系统中，

所述定位设备进一步包括GPS模块，用于获得全局定位信息；并且

所述多个定位设备中的至少一个能够通过GPS模块获得全局定位信息，其他定位设备基于至少一个定位设备的全局定位信息以及相对于所述至少一个定位设备的位置信息，获得其自身的全局定位信息，进而获得预定区域范围内的全局定位结果。

根据本发明的又一个方面，提供了一种定位系统，包括：

多个定位设备，

服务器，用于接收来自所述多个定位设备的定位结果，获得预定区域范围内的局部定位结果，

其中多个定位设备中的每一个均包括：

两个或更多个摄像头，用于观测和识别处于其视线范围内的物体，其中各摄像头的底座固定在一起，并且各摄像头之间的光轴夹角可调节；

定位处理单元，用于根据所述摄像头获得的数据确定定位结果；

通信接口，用于与外部设备进行数据传输；并且

以空间中的特定点作为基准点，预先设定所述多个定位设备中的每一个相对于该基准点的位置信息。

优选地，在根据本发明的定位系统中，

所述定位设备进一步包括GPS模块，用于获得全局定位信息；并且

所述多个定位设备中的至少一个能够通过GPS模块获得全局定位信息，其他定位设备基于至少一个定位设备的全局定位信息以及相对于所述至少一个定位设备的位置信息，获得其自身的全局定位信息。