[发明专利]基于视觉拓扑节点和惯性导航的定位方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉拓扑节点和惯性导航的定位方法，所述方法包括：读取地图以获得各个拓扑节点信息，基于拓扑路径规划得到驶向最终目标点的全局拓扑路径；当前机器人所在位置为P_t，当前在所述全局拓扑路径中由拓扑节点N_n驶向拓扑节点N_m的过程中，在全局路径规划下基于机器人所在环境进行局部路径规划；机器人接受并执行所述控制信息，执行结束后进行状态判断，当前的机器人定位信息与当前目标拓扑节点N_m进行比较，若判断未达到目标拓扑节点，继续进行局部路径规划和控制；若由当前的定位信息判断机器人目前已到达拓扑节点，调用视觉定位，利用视觉定位结果强制更新机器人定位，修正在拓扑节点N_n到N_m运行过程中产生的漂移。

技术领域

本发明属于移动机器人定位导航技术领域，特别是一种基于视觉拓扑节点和惯性导航的定位方法。

背景技术

移动机器人自主导航定位是指利用移动机器人负载的各类传感器对环境进行感知，估计机器人自身的位姿，机器人根据自身位姿，设定的目的地以及周围的环境信息规划路径，并在行驶过程中实时调整和优化路径，并能规避障碍物，达到目的地，完成任务。移动机器人的定位导航技术是用来解决机器人行走的问题，是移动智能体应用的基础。

目前，移动机器人的定位导航技术分为有标记和无标记两类，其中有标记导航技术通过人为地在地图中加入标记信息来进行定位，如专利《基于二维码导引与可见光定位的室内AGV导航方法及系统》(公布号CN107943051A)，利用二维码标识进行定位，专利《一种基于RFID的精准定位系统及方法》(公开号:CN108229605A),利用RFID进行定位，有标记导航技术需要对环境进行人为改造，仅能用在特定区域，不具有普适性；无标记技术通过算法寻找环境中的特征信息进行定位导航，对环境适应性更强，是目前被普遍接受的方法，无标记导航技术主要包括激光和视觉两大类：

1、激光定位导航：如专利《一种激光SLAM导航的临时障碍物处理方法(公开号CN108303986A)。通过激光传感器测定机器人所在环境的轮廓，将轮廓与已知地图进行匹配，从而估算机器人的位置。

2、视觉定位导航：如专利《一种基于Harris角点检测的视觉导航方法》(公开号CN110119670).通过检测环境中的Harris角点作为地标信息，通过几何方法匹配计算出机器人位姿。

以上提到的方案中仅使用单一传感器进行定位与导航，其导航精度完全受制于传感器，但由于传感器不可避免的含有噪声，因而在实际使用中，激光和视觉定位技术总会带来一定的漂移，为了减少传感器带来的漂移，目前的技术中，常在单一传感器系统中引入其他传感器进行滤波，由于激光传感器造价较高，且在室外条件下效果较差，视觉+其他传感器成为目前研究的主流，其也带来一个问题，基于视觉的导航方法要求机器人在每一个控制周期，都要计算视觉特征点，并将其进行匹配，此两步对计算量有较高的需求，极大的限制了自主定位导航技术在实际场景中的有效应用。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的计算量过大且无法进行避障的问题，本发明提出一种基于视觉拓扑节点和惯性导航的定位方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于视觉拓扑节点和惯性导航的定位方法包括以下步骤：

第一步骤中，读取地图以获得各个拓扑节点信息，记作N₁，N₂......N_n，拓扑节点具有以下数据结构：

N_n：{

E_mn，

NP_n，