[发明专利]一种基于信标的导航定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于信标的导航定位方法及系统。该方法包括：构建机器人的导航地图，并在所述导航地图中对若干信标的相应位置进行标定；捕捉周围场景的图像；识别所述图像中所捕捉到的信标的特征信息以及该信标与机器人的相对物理位置信息；根据该信标的特征信息确定该信标在导航地图中所标定的位置；根据该信标与机器人的相对物理位置信息以及该信标在导航地图中所标定的位置对机器人进行定位计算，确定机器人当前在导航地图中的准确位置；依据机器人当前在导航地图中的准确位置对机器人在导航地图上的位置进行校正。采用信标进行绝对定位，不存在累积误差，随时可以为机器人提供准确定位，且成本低。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于信标的导航定位方法及系统。

背景技术

现有机器人导航定位一般使用里程计、IMU完成机器人在地图上的定位。这其中：里程计提供机器人行走及转向信息，IMU用于修正里程计信息，一般采用卡尔曼滤波算法进行数据融合。这样的导航系统价格低廉，导航精度一般，用于一般实验室大小的环境内是可以被接受的。

在专利公告号为CN102538781B，名称为基于机器视觉和惯导融合的移动机器人运动姿态估计方法的专利中公开了一种基于机器视觉与惯导系统融合的导航方案：使用双目相机采集的左、右图提取尺度不变性转换特征，得到特征点运动方程，结合惯导系统得到的数据，使用卡尔曼滤波器更新机器人位置及姿态。

里程计的打滑误差、陀螺仪的零漂误差、启动漂移与随机噪声等误差都会导致定位的偏差，目前主要通过滤波算法进行惯导系统与机器视觉数据融合，但是这些定位方法都为相对定位，存在一定的误差；卡尔曼滤波器也只适用于对线性变换。因此当机器人移动的范围越大且距离越远的时候误差将无法忽略，容易造成机器人的定位丢失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于信标的导航定位方法及系统，该方法采用信标进行绝对定位，不存在累积误差，解决了现有机器人在大场景下无法单纯依靠惯导系统与机器视觉或激光雷达等相对定位传感器进行准确定位的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于信标的导航定位方法，包括以下步骤：(S1)构建机器人的导航地图，并在所述导航地图中对若干信标的相应位置进行标定；(S2)捕捉周围场景的图像；(S3)识别所述图像中所捕捉到的信标的特征信息以及该信标与机器人的相对物理位置信息；(S4)根据该信标的特征信息确定该信标在导航地图中所标定的位置；(S5)根据该信标与机器人的相对物理位置信息以及该信标在导航地图中所标定的位置对机器人进行定位计算，确定机器人当前在导航地图中的准确位置；(S6)依据机器人当前在导航地图中的准确位置对机器人在导航地图上的位置进行校正。

进一步地，所述步骤(S1)还包括以下步骤：对各信标逐一进行编号；并且将各信标的编号标定在导航地图上。

进一步地，所述步骤(S3)包含以下步骤：(S31)在图像中寻找信标；(S32)识别信标的特征信息；(S33)根据信标的四个顶点在图像中的坐标，计算得到信标的中心点坐标；(S34)根据信标的中心点坐标，计算得到该信标与机器人的相对物理位置信息。

进一步地，所述步骤(S4)包含以下步骤：(S41)将寻找到的信标的特征信息与预先存储的信标图像模板的信息进行比对，确定寻找到的信标的编号；(S42)依据所确定的信标的编号确定该信标在导航地图中所标定的位置。

进一步地，所述步骤(S5)还包含以下步骤：(S51)对机器人当前在导航地图中的位置信息进行粒子权重计算，得到粒子集合；(S52)对所述粒子集合进行分析，得到权重比例最大的粒子集合。(S53)对(S52)中计算得到的粒子集合进行重采样，重复(S51)、(S52)步骤，增加计算结果可靠性。