[发明专利]坐标系转换方法、装置及包含该装置的多源融合SLAM系统

说明书

本申请提出了用于包括第一SLAM系统和第二SLAM系统的多源融合SLAM系统的坐标系转换方法，其包括：通过第一SLAM系统获得运动载体在第一坐标系内的第一运动轨迹；通过第二SLAM系统获得运动载体在第二坐标系内的第二运动轨迹；基于第一运动轨迹和第二运动轨迹确定坐标系转换参数；以及根据坐标系转换参数进行坐标系转换。本申请还提出了坐标系转换装置以及包括该装置的多源融合SLAM系统。通过本申请的技术方案，能够不依赖先验信息，在SLAM系统的坐标系之间进行实时转换，满足实时性与鲁棒性的要求，还能提高系统的抗退化性能。

技术领域

本申请涉及导航定位技术领域，具体涉及SLAM技术领域，更具体地涉及用于多源融合SLAM系统的坐标系转换方法、用于多源融合SLAM系统的坐标系转换装置、以及包含该坐标系转换装置的多源融合SLAM系统。

背景技术

同时定位与建图(Simultaneous Location and Mapping,简称为SLAM)技术得到了越来越多的关注和应用，但是复杂应用场景可能导致传感器性能退化，从而使得基于该传感器的SLAM系统性能下降甚至失效。基于多传感器的多源融合SLAM系统则能有效地解决复杂应用场景带来的问题，并且能提高整体系统的性能。下面以激光雷达SLAM系统和基于超宽带(Ultra Wideband，简称为UWB)的SLAM系统为例，对此进行进一步说明。

作为一种常用的SLAM技术，激光雷达SLAM系统具有较大的视场(通常为360度)、更直观的地图表示、以及低光环境下更高的定位制图精度，因而被广泛应用于无人驾驶、AR、VR等领域。然而，在长直隧道等纹理不丰富或几何退化的环境下，激光雷达SLAM系统的精度会下降；而且激光雷达SLAM系统的累积误差随着时间的推移会逐渐增大并且无法被消除。此外，激光雷达SLAM系统的重定位能力也相对较差。

此外，作为一种基于无线信标测距的SLAM技术，基于UWB的SLAM技术是另一种常用的SLAM技术，其通过部署多个UWB传感器(定位节点)以组成定位节点网络。与激光雷达SLAM相比，基于UWB的SLAM系统不易受环境影响，具有较强的重定位能力，且不存在累积误差。然而，基于UWB的SLAM系统的精度通常低于激光雷达SLAM系统，并且其建立的拓扑地图也不如激光雷达SLAM得到的点云地图直观。

为了克服激光雷达SLAM系统和基于UWB的SLAM系统各自的局限性，并且可以实现更高的定位和制图精度，这两种SLAM系统的融合近年来越来越受到关注。包括激光雷达SLAM系统和基于UWB的SLAM系统的多源融合SLAM系统的一个技术前提在于，需将来自激光雷达SLAM系统和基于UWB的SLAM系统的数据统一到同一坐标系中，也就是说，需要在激光雷达SLAM系统的坐标系与基于UWB的SLAM系统的坐标系之间进行转换。

目前，在本技术领域所采用坐标系转换方法中，需要在激光雷达SLAM的全局坐标系下，提前测量UWB定位节点的位置，根据获得先验信息来预先确定坐标系的转换参数。然而，在某些应用场景下，提前测量UWB定位节点的坐标是非常困难的，甚至是不可能的。例如，在利用UWB定位节点传感器来导航水下探测器时，水流的影响可导致UWB定位节点的位置改变；在紧急救援或者火星探测这样的任务场景下，须实时部署而无法提前部署UWB定位节点，此时无法获得定位节点位置的先验信息，因而无法确定坐标系的转换参数，多源融合SLAM系统无法工作。现有技术中尚不存在一种合适的技术方案，能够不依赖先验信息，在激光雷达SLAM系统的坐标系与基于UWB的SLAM系统的坐标系之间进行实时转换。

事实上，现有技术中也不存在这样的技术方案，能够不依赖先验信息，在多源融合SLAM系统的组成SLAM系统的各自坐标系之间进行实时转换。

发明内容