[发明专利]一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法

权利要求书

1.一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在

于，该方法包括：

步骤1：将移动机器人看做刚体，创建局部坐标系和全局坐标系并进行坐标转换；

步骤2：通过安装在移动机器人上的激光测距传感器获得数据信息以完成对周围环境的认知；

步骤3：采用动态阈值法将激光测距传感器采集的离散数据点分割成不同的区域；

步骤4：利用小波变换阈值法对不同区域的数据点进行去噪处理；

步骤5：对去噪后每个区域的数据点通过最小二乘法拟合成线段，找到该区域数据点的最佳函数匹配，去掉偏差大的线段，对各分割区域的拟合直线进行合并，得到当前的局部地图；

步骤6：通过特征点求出连续两帧局部地图的偏移矩阵R，通过偏移矩阵R将两个不同坐标系下的局部地图变换到同一坐标系下，将所有的局部地图数据融合；

步骤7：找到连续两帧中线段与线段之间的相关性，对全局地图进行更新；

步骤8：重复步骤2--步骤7，得到实时的几何地图。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤1中将移动机器人看做刚体，创建局部坐标系和全局坐标系并进行坐标转换；算法如下：

步骤1：全局坐标(x-y)系以全局地图左下角为原点，(x₀,y₀)为机器人在全局坐标系中的位置；

步骤2：局部坐标系(x′-y′)以机器人中心点作为原点；

步骤3：y轴的正方向为车体的正方向，(x′₁,y′₁)为车体坐标系下的激光数据点，α为机器人与全局坐标系x轴之间的夹角；

步骤4：(x′,y′)为激光数据点在全局坐标系中的表示：

3.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤2中的数据为激光传感器扫描到的周围环境中各个障碍物相对于机器人的距离与角度。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤3中将测得的所有数据点看作一个点的集合，利用动态阈值法将其分割为不同的区域；通过计算连续两点之间的距离和前后两点之间所成线段之间的角度差来划分区域；动态阈值为数次实验得出的经验值；区域分割的步骤包括：

步骤1：点(X_i，Y_i)作为当前区域的终点，点(X_i+1，Y_i+1)作为下一区域的起点，通过如下公式来计算连续两点之间的距离

步骤2：判断D_j与阈值δ之间的关系，如果D_j<δ,则认为这两个点是连续的，执行步骤3；如果D_j>δ,则认为这两个点是不连续的，点(x,y)即为两区域的分割点；

步骤3：通过公式4来计算与前后两点之间所成线段的夹角(点(X_i+1，Y_i+1)作为上一区域的终点)：

步骤4：判断Δθ与阈值之间的关系，如果则认为这两点在一条直线上；如果则认为这两个点分别在两条不平行的直线上。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤4利用小波变换阈值法去除激光传感器采集数据中的噪声；

步骤1：对传感器输出的信号进行多尺度小波变换，选择合适的小波和小波分解层数N，对含噪声信号进行小波分解至N层，得到相应的小波分解系数；

步骤2：对分解后的小波系数进行阈值处理；

步骤3：进行小波逆变换，将阈值处理后的小波系数进行小波重构，得到去噪后的信号。