[发明专利]一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统，该方法包括：获取时间戳同步的惯性测量单元IMU数据和多个光传感器数据；对惯性测量单元IMU数据进行预处理；根据预处理后的惯性测量单元IMU数据获取每个光传感器在设备坐标系中的3D位置；对多个光传感器数据进行预处理；利用透视n点算法得到被定位设备分别相对于第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据；对第一激光雷达和第二激光雷达的平移和旋转数据进行融合，从而确定被定位设备所在的位置。本发明提供的定位跟踪方法解决了现有技术中定位精度低，延迟高的问题。

技术领域

本发明涉及虚拟现实和空间定位技术领域，特别涉及一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统。

背景技术

室内定位跟踪系统用于测量刚体的6自由度，是虚拟现实世界中一个非常基础和重要的技术领域。它可以为用户提供一种沉浸感和交互性。而准确的跟踪将进一步强化这种体验，甚至会让用户产生“错觉”。用户认为自己是在虚拟环境中，通过跟踪系统在虚拟世界中无意识地进行交互。所以精确和低延迟对于任何虚拟现实系统都是至关重要的。六自由度是指刚体在三维空间中的运动自由度。具体地说，身体可以自由地改变位置，如向前/向后(喘振)、向上/向下(起伏)、在三个垂直轴上的左/右(摇摆)平移，以及通过围绕三个垂直轴旋转(通常称为俯仰、偏航和横摇)来改变方向。

现有常用的位置跟踪技术包括GPS定位、WIFI定位、红外光学定位等。

(1)全球定位系统(GPS)，全球定位系统(GPS)是一个全球导航卫星系统(GNSS)，在所有天气条件下提供位置和时间信息。GPS的空间部分由24颗GPS工作卫星组成，这些GPS工作卫星构成GPS卫星星座。导航卫星21颗，备份卫星3颗。GPS卫星不断地传送它们当前的时间和位置。GPS接收机对多颗卫星进行监测，求解方程，确定接收机的精确位置及其与实时的偏差。至少，四颗卫星必须与被定位设备相对，才能计算出四个未知量，其定位服务比较完备，而且免费，可谓是非常理想的室外定位系统。但是其缺点也相当明显：信号受建筑物影响较大，衰弱很大，定位精度相对较低，民用GPS定位精度在10米左右，不适合虚拟现实应用。

(2)WIFI定位，每个无线接入点AP都有一个MAC地址，并且假设AP在一段时间内不会移动，因此使用这些功能，WIFI也可以做一个粗略的定位。AP定位最常用和最广泛的定位技术是基于测量接收信号的强度(接收信号强度指示或RSSI)和“指纹识别”方法。用于定位Wi-Fi热点或无线接入点的典型参数包括SSID和接入点的MAC地址。但其定位精度不高，不适合虚拟现实应用。

(3)红外光学定位，在该方案中，跟踪目标包含大量隐藏的红外标记。红外摄像机采集图像并传输到计算机上，通过特定的算法对设备的三维模型进行拟合，最终得到位置信息。这类定位系统有着非常高的定位精度，如果使用帧率很高的摄像头的话，延迟也会非常微弱，能达到非常好的效果。它的缺点是造价非常昂贵，系统复杂，应用成本极高。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法、装置及系统以解决相关技术中精度低和延迟高的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于激光雷达的室内定位跟踪方法，应用于室内定位跟踪系统的定位处理设备,所述室内定位跟踪系统还包括第一激光雷达、第二激光雷达和被定位设备，所述第一激光雷达和第二激光雷达同步且交错的向定位空间发送水平和垂直的红外激光扫描光束，所述被定位设备上设有惯性测量单元IMU和多个光传感器，所述光传感器用于接收所述红外激光扫描光束，所述室内定位跟踪方法包括：包括：

获取时间戳同步的惯性测量单元IMU数据和多个光传感器数据；

对所述惯性测量单元IMU数据进行预处理；

根据预处理后的惯性测量单元IMU数据获取每个光传感器在设备坐标系中的3D位置；