[发明专利]一种自动割草机卫星导航系统与SLAM融合定位方法

说明书

本发明公开了一种自动割草机卫星导航系统与SLAM融合定位方法，当卫星信号被遮挡，GPS定位不可用时，机器人系统自动切换到VSLAM系统在当前作业地图中的位置坐标，并进行后续的作业，在RTK定位恢复后，机器人系统再自动切换到RTK定位模块。由于机器人在利用Vslam导航运行过程中，存在累计误差的问题，因此不能长时间使用Vslam导航进行工作，本发明针对性地设定了校准流程，用于在不同情况下进行校准工作，减小了误差；本发明补偿系数的设定，可以进一步减小Vslam导航过程中的误差，补偿系数是采用机器GPS导航和VSLAM导航共同运行下的数据作为经验数据进行计算得到的实时经验值，具有较高的准确性，可以实时修正一定的偏差。

技术领域

本发明属于割草机技术领域，尤其涉及一种自动割草机卫星导航系统与SLAM融合定位方法。

背景技术

当前自动割草机分为有边界和无边界割草机两种方法，其中无边界割草机主要使用RTK和惯性导航两种技术方法，但是这两种方法及其组合的方式均存在不足。RTK定位方式在树木或建筑物遮挡时，卫星信号会被遮挡，导致定位丢失。惯性导航存在累计误差问题，导致其不能长时间提供稳定可靠的定位数据。这两种数据的融合定位在障碍物较多、建筑物或树木遮挡严重的区域也不能长时间稳定工作。

随着当前基于单目相机、双目相机、RGBD相机及激光技术发展及VSLAM和激光SLAM等算法的不断进步，其应用场景已逐步可以从室内向室外发展。

此外由于VSLAM或激光SLAM技术的使用场景中，参照物越丰富，则特征点越多，越有利于视觉定位或者激光定位。

所以卫星导航系统与VSLAM和激光SLAM技术存在技术互补性。通常情况下，在卫星导航信号良好稳定的时候，机器定位还是以卫星导航系统为主，但是当卫星导航信号缺失时，需要使用VSLAM或者激光SLAM进行弥补，但是VSLAM和激光SLAM相对于卫星导航来说，误差更大，而且上时间使用存在累计误差，这些都是需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种自动割草机卫星导航系统与SLAM融合定位方法，解决因为卫星被遮挡造成定位不可用时机器不能正常工作的问题，同时提供一种校准手段，提高采用VSLAM或激光SLAM时的定位精度。

实现上述目的的技术解决方案为：

一种自动割草机卫星导航系统与SLAM融合定位方法，当卫星信号被遮挡，GPS定位不可用时，机器人系统自动切换到VSLAM系统在当前作业地图中的位置坐标，并进行后续的作业，在GPS定位恢复后，机器人系统再自动切换到GPS定位模块。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

A.机器人启动后同时启动GPS导航系统和VSLAM导航系统，在GPS导航信号良好的情况下，将VSLAM建图数据中机器人的实时位置数据转换到卫星定位导航系统的坐标系内，并开始累计VSLAM位置数据，之后机器人开始运行，采用GPS导航信号运行；在GPS导航信号不满足用于导航的条件时，采用VSLAM导航进行运行，并开始累计VSLAM位置数据；

B.当机器人GPS导航信号由良好转化为不满足使用时，机器人此时停机，并记录信号丢失前最后一个GPS位置数据(x0，y0，α0)，机器人VSLAM导航系统进行重启，并将VSLAM建图数据中机器的实时位置数据转换到卫星定位导航系统的坐标系内，并利用VSLAM导航数据进行导航；

C.当机器人持续使用VSLAM导航数据进行导航超过预设时间t时，机器人停止，记录此时变换后的VSLAM位置数据(x’0,y’0,α’0),机器人VSLAM导航系统进行重启，并将VSLAM建图数据中机器人的实时位置数据根据(x’,y’,α’)进行转换，之后继续运行；

D.当机器人GPS导航信号恢复良好时，恢复使用GPS导航进行运行。

进一步地，所述步骤B具体为：