[发明专利]一种应用于机器人的RTK-GNSS外参标定方法

说明书

本发明公开了一种应用于机器人的RTK‑GNSS外参标定方法，包括步骤：(1)在机器人上分别配置有RTK移动站和SLAM传感器；(2)机器人根据RTK移动站发送的定位数据以及SLAM传感器获取的数据计算得到各个时刻其自身位姿数据，并构建残差方程；(3)使用LM算法计算得到残差方程的最优值，进而得到各优化变量的估计结果；使用估计结果更新机器人位姿、机器人建立的全局地图信息和RTK外参。本发明使用单天线RTK，深度嵌入到SLAM算法中，在SLAM过程在线标定了所需外参，可以充分利用RTK定位高精度的优点。

技术领域

本发明涉及定位领域，尤其涉及一种应用于机器人的RTK-GNSS外参标定方 法。

背景技术

RTK广泛应用于室外建图与定位系统中，其不会累计误差，并且在开阔场景可以达到1-3厘米的精度，可以有效消除各种里程计的累计误差。缺点是在周围由遮挡物时定位不准确，无法应对室内、隧道、周围由高大建筑物等场景。

SLAM(同步定位与建图)过程通过传感器(激光、摄像头、编码器、IMU 等)可以同步估计周围环境和机器人自身状态，广泛应用在无人驾驶、无人仓储、智能巡检等场景中，目前室外SLAM可以达到厘米级定位精度，缺点是在大型超大型应用场景中，在缺少回环的情况下仍然会累计误差，如果误差累计过大, 回环检测也难以修正。

针对上述定位方案的优缺点，可以发展融合RTK与SLAM的解决方案，只需要在RTK信息足够准确时利用RTK信息对SLAM过程的累计误差进行消除，可以提高SLAM过程的稳定性，使其可以在室外空旷，大型应用场景中使用。

为了融合RTK与SLAM过程，必须给出RTK所在坐标系与SLAM全局坐标系的转换关系，在目前的方案中存在以下缺点：

1.由于机器人定位需要给出位姿信息，大多数辅助里程计的方案都要求给出带有姿态的RTK信息，这就要求使用尺寸较大的双天线RTK，且双天线距离越远，给出方向越准确，但在体型较小的机器人(比如无人机)上是不可能实现的。

2.现有的离线标定算法需要首先给出地图与同步采集的RTK信息，才能进一步处理得到RTK与地图之间的外参，这样的方法无法应用RTK辅助建图过程，只能辅助进行定位。

3.现有标定方法在标定过程中没有考虑RTK天线与机器人车体坐标系不重合的问题，这样会带来无法消除的外参误差(最大为RTK天线到机器人中心距离 *2)。大多数情况下该外参误差已经超出了RTK本身的精度范围。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提供了一种应用于移动机器人的外参标定方法。

技术方案：

一种应用于机器人的RTK-GNSS外参标定方法，包括步骤：

(1)在机器人上分别配置有RTK移动站和SLAM传感器，RTK移动站与机器人进行通信，并配置一RTK基站通过调频信号与RTK移动站进行通信，通过RTK移动站完成RTK差分定位；

(2)机器人接收RTK移动站的定位数据，如果接收到的是第一帧RTK数据，则根据该信息在原地创建ENU坐标系，并将后续接收到的RTK数据转换到该坐标系下；

(3)机器人根据RTK移动站发送的定位数据以及SLAM传感器获取的数据计算得到各个时刻其自身位姿数据，并构建残差方程：