[发明专利]一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法

说明书

本发明属于移动对象的定位导航相关技术领域，并公开了一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法，包括：直接采用固设在移动装置上的车载传感器实时采集周围的环境信息，并得到反映环境信息的多个轮廓离散点；对离散点进行排序，得到对应的有序坐标点集合，并采用差分求导进行比较的方式来判定是否出现了角度特征；使用记录的角度特征，将其与标准环境地图中所存储的参考角度特征进行匹配，由此得到移动装置相对于标准环境地图的位置方向数据。通过本发明，可在无需对周围环境进行特殊改造且不使用大量专门辅助工具的条件下，即可执行多种工况下的位姿定位过程，并实现高效、高精度的移动装置位姿实时测量过程。

技术领域

本发明属于移动对象的定位导航相关技术领域，更具体地，涉及一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法。

背景技术

移动装置的位姿定位技术广泛使用于移动机器人，自主AGV，无人驾驶车辆，无人机等多个领域。目前的定位方案主要包括两类：一种是使用绝对定位的原理，譬如利用反光板等直接实现位姿定位；其定位精度较高，但是需要使用辅助装置反光板，或者使用激光雷达构建动态地图进行地图匹配算法，可以实现复杂环境的定位，但是对计算机性能有要求，同时在相似的环境中定位可能会出现较大的误差；另外一种是使用相对定位的原理，常见的方式譬如有IMU，其可使用惯性导航方式定位，但其随着时间的积累，定位精度通常会出现下降，并影响到实际效果。

现有技术中已经开展了一些基于角度特征识别进行定位的初步研究。但在实际使用中，仍然存在着一系列的缺陷，包括需要使用外界专门的辅助工具、需要对周围环境进行特殊改造，定位算法包含了大量复杂的运算且定位精确度不高等技术问题。相应地，本领域亟需提出更为妥善的解决方式，以满足目前日益提高的移动对象高效高精度的工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法，其中通过对角度特征的检测方式及定位算法重新进行设计，相应可在无需对周围环境进行特殊改造且不使用大量专门辅助工具的条件下，即可执行多种工况下的位姿定位过程，并实现高效、高精度的移动装置位姿实时测量过程。

相应地，按照本发明，提供了一种基于角度特征识别的移动装置位姿定位方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(1)环境信息的采集步骤

针对作为定位对象的移动装置，直接采用固设在该移动装置上的车载传感器实时采集周围的环境信息，并得到反映环境信息的多个轮廓离散点及形成点云图；

(2)离散点的角度特征获取步骤

将所述多个轮廓离散点在统一的动坐标系中进行排序，得到对应的有序坐标点集合P＝{(x_i,y_i)}，其中x_i表示编号为i的离散点在动坐标系中的X轴坐标值，y_i表示编号为i的离散点在动坐标系中的Y轴坐标值；对该有序坐标点集合进行差分求导以求出各有序坐标点的导数值，并且当所述导数值的差值超出预设的误差阈值时，则判定此处出现了角度特征并予以记录；

(3)移动装置的位姿识别步骤

使用步骤(2)所记录的角度特征，将其与标准环境地图中所存储的参考角度特征进行匹配，其中所述标准环境地图被定义有自身的地图坐标系，并已预存有各种参考角度特征与具体位置方向值之间的一一对应关系，由此得到移动装置相对于标准环境地图的位置方向数据，进而将移动装置的位姿坐标在标准环境地图中描述出来，相应完成整体的移动装置位姿定位过程。

作为进一步优选地，在步骤(3)中，所述位姿识别过程优选为单一角度特征下的位姿识别工况，其操作过程具体如下：