[发明专利]定位与导航方法、装置及处理设备

说明书

本发明提供了一种定位与导航方法、装置及处理设备，涉及导航技术领域，该方法包括：通过视觉离线地图进行重定位，得到初始位姿信息；所述视觉离线地图为基于视觉装置与惯性测量单元融合建图获得；获取激光雷达装置建立的激光地图；根据所述初始位姿信息、目标位置信息和所述激光地图进行定位与导航。本发明实施例提供了一种定位与导航方法、装置及处理设备，通过激光雷达装置和视觉装置同时定位与建图，利用视觉定位较好的重定位性能为激光地图提供初始位姿，可以在未知环境中的定位与建图，以及在已建图场景中的定位与自主导航功能，具有较好的精度和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤其是涉及一种定位与导航方法、装置及处理设备。

背景技术

当前，室内机器人越来越多地应用于大型商场、仓库以及家庭等场景，如商场导购机器人、智能仓储机器人、家用扫地机等。在这些应用领域中，机器人需要完成自主导航，而完成自主导航首先需要机器人具备室内定位的功能，也就是说，机器人需要知道自己当前在场景中的位置信息以及去往目的地的位置信息。

目前尚无成熟的室内高精度定位方案。GPS(Global Positioning System，全球定位系统)方案在室内定位误差大；依赖于在场景中粘贴二维码标签来完成室内定位的方案，标签易被损坏，维护成本过高；纯视觉定位的方案对场景的要求过于苛刻，针对纹理性弱、光照强度变化大等场景的鲁棒性较差；激光雷达扫描的方案场景信息不丰富、重定位能力较差。

针对现有技术中室内导航方式导航效果较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定位与导航方法、装置及处理设备，通过多传感器融合的室内定位方法，可以在复杂场景下进行定位、建图以及自主导航。

第一方面，本发明实施例提供了一种定位与导航方法，包括：通过视觉离线地图进行重定位，得到初始位姿信息；所述视觉离线地图为基于视觉装置与惯性测量单元融合建图获得；获取激光雷达装置建立的激光地图；根据所述初始位姿信息、目标位置信息和所述激光地图进行定位与导航。

进一步，所述方法还包括：确定激光定位数据的置信度；当所述置信度小于预设置信度阈值时，将通过视觉离线地图进行重定位获得的位姿信息作为在所述激光地图中的当前定位值；当所述置信度大于或等于所述预设置信度阈值时，将所述激光定位数据获得的位姿信息作为在所述激光地图中的当前定位值。进一步，所述视觉离线地图通过以下方式建立：通过双目摄像装置实时采集图像，并根据所述图像计算初始位姿；通过所述惯性测量单元实时采集角速度信息和加速度信息，并根据所述角速度信息和所述加速度信息确定所述惯性测量单元的状态量；所述惯性测量单元的状态量包括：位移、速度、旋转和零偏值；以重投影误差和所述惯性测量单元的状态量误差为约束对所述初始位姿进行联合优化，得到优化位姿；提取所述图像信息的关键帧并计算地图点，以生成视觉离线地图。

进一步，所述根据所述图像计算初始位姿的步骤，包括：分别提取左图像和右图像的特征点，并进行特征点匹配；进行位姿解算得到初始位姿。

进一步，所述根据所述角速度信息和所述加速度信息确定所述惯性测量单元状态量的步骤，包括：提取所述图像中的多个帧；根据所述多个帧依次估算所述惯性测量单元中陀螺仪的零偏值和加速度计的零偏值。

进一步，所述以重投影误差和所述惯性测量单元的状态量误差为约束对所述初始位姿进行联合优化，得到优化位姿的步骤，包括：将视觉的重投影误差与所述惯性测量单元的状态量时间误差值的和作为约束，对所述初始位姿进行联合优化；利用非线性优化求解优化位姿。

进一步，激光雷达装置建立的所述激光地图与所述视觉离线地图在建图时保持时间一致性。

进一步，所述通过视觉离线地图进行重定位，得到初始位姿信息的步骤，包括：通过双目摄像装置采集图像，并与视觉离线地图进行匹配；当匹配成功时，进行闭环检测及后端优化以得到初始位姿信息。