[发明专利]一种基于多导航模块的定位方法及移动机器人

说明书

技术领域

本发明涉及移动机器人导航定位的技术领域，尤其涉及一种基于多导航模块的定位方法及移动机器人。

背景技术

目前的移动机器人导航方式主要有卫星导航、激光导航和超声波导航等。单一导航系统都有各自的独特性能和局限性，由于机器人运行环境的不同，使用单一导航系统的机器人的运动在每一步运行中都存在系统误差，而基于多传感器信息的组合导航技术是对机器人自身携带的传感器所观察到的多种信息使用信息融合算法来综合消除单一导航系统存在的误差，估计环境地图和在此环境地图中机器人的移动轨迹。

在公开号为CN101576384的专利中描述了一种基于视觉信息和里程计信息对移动机器人进行定位的方法，该方法基于里程计数据预估机器人位置，再通过摄像头视觉信息对预估位置进行校正。该方法主要融合了视觉和里程计两种传感器数据，相对于单一导航系统稳定性和定位精度有所提高。但该方法仅在室内简单环境下有良好的定位效果，在较为复杂的环境下会产生较大的误差，且在室外强光环境下无法工作。

公开号为CN106017458A)的专利中描述了一种基于红外相机和惯导系统的组合导航方式，在设定的机器人移动路径的每一个控制点的位置上方设置位姿控制板，利用机器人上设置的红外照相机拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板的图像，并采用图像颜色识别技术，识别出图像中的位姿控制板确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位。该方法成本较低，但是需要机器人所带相机准确捕捉到控制板图像信息，稳定性较差，抗干扰能力一般。

公开号为CN105737820的专利中描述了一种基于红外射线仪与特殊路标的定位方法，红外LED发射红外线，经路标标签反射，在摄像机上成像，通过成像分析路标信息，路标位置即为小车位置。该方法中路标已事先标定，其坐标已知，此方法依赖于准确地发现路标，读取路标，但摄像机的视频范围有限，容易错过路标，系统实时性较差，定位效果一般。

公开号为CN104102222的专利中描述了一种基于激光测距仪和反射板的定位方法，激光测距仪发射的激光经反射板返回，机器人通过多个方向反射板与本体的距离计算得到机器人定位。该方法易于实现，算法简单，但需要在现场布设大量反射板，成本较高，且激光必须准确射到反射板才能有效工作，工作环境要求较高，而定位精度不高。

可见，上述组合导航的方式需要对现场进行特殊的布置，且存在定位不够精确等技术问题，影响导航的顺利进行。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于多导航模块的定位方法，及移动机器人，旨在无需在现场布设任何其他装置，实现对机器人本体的实时定位并提高定位精度。

为实现上述目的，本发明提出一种基于多导航模块的定位方法，应用于移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括GPS导航模块、惯性导航模块、激光雷达导航模块；所述方法包括：

通过所述GPS导航模块获取所述移动机器人在t-1时刻以及t时刻的经纬度坐标，并转换至XY坐标系下坐标值；通过所述惯性导航模块在t-1时刻和t时刻对应的信号信息得出所述移动机器人的偏航角变化；获取所述激光雷达导航模块在t-1时刻和t时刻的扫描数据；

根据预先建立的所述移动机器人的运动学模型、所述移动机器人在t-1时刻和t时刻的坐标值、所述偏航角变化得出所述移动机器人在t时刻的惯导位姿；

根据所述移动机器人在t-1时刻和t时刻的扫描数据计算所述移动机器人在t时刻的激光位姿；

结合环境路标信息对所述移动机器人的惯导位姿与所述激光位姿进行融合，得到所述移动机器人在t时刻对应的当前位姿。

可选地，根据预先建立的所述移动机器人的运动学模型、所述移动机器人在t-1时刻和t时刻的坐标值和所述偏航角变化得出所述移动机器人在t时刻的惯导位姿包括：

判断所述移动机器人在t-1时刻和t时刻的坐标值的差值是否在预设的合理范围内；

若是，则根据所述移动机器人在t时刻的坐标值、预先建立的所述移动机器人的运动学模型和所述偏航角的变化得出所述移动机器人在t时刻的惯导位姿；

若否，则通过所述惯性导航模块的t-1时刻和t时刻对应的信号信息得出所述移动机器人的运动距离和方向，并根据所述移动机器人在t-1时刻的坐标值、所述移动机器人的运动距离和方向以及预先建立的所述移动机器人的运动学模型、所述偏航角的变化得出所述移动机器人在t时刻的惯导位姿。