一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法与流程

本发明涉及雷达定位技术领域，具体涉及一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法。

背景技术：

传统技术中的几何三角定位，指的是一种数学原理，是利用单线激光雷达在不同位置探测到的3个或者3个以上目标方位，然后运用三角几何原理确定单线激光雷达的位置和方位角。目前为止，三角定位方法是最常用的定位方法，因为它简单、迅速而且应用广泛，由于测量误差，使得该定位方法，难以应用于一些高精度的工业定位场景。为了降低偶然误差、水平畸变及运动畸变，增加参与定位计算的目标方位(不再是三角定位的三个)，提高定位精度，满足高精度工业定位场景需求，亟需一种将各种误差计算在内的精度更高的定位方法。

本发明提供的一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法是通过水平畸变纠偏和运动畸变纠偏，大大降低测量数据本身的误差，误差更小，计算本身有区别于三角定位的地方在于，是所有的目标方位都参与计算，得到一个最优解，而不是三角定位的只取三个点去计算，三个点的误差和精度会直接影响最后的计算结果，因此精度更高。

技术实现要素：

为了实现一种误差更小、精度更高的单线激光雷达二维定位方法，本方法包括以下步骤：

s1、对单线激光雷达的原始测量数据进行水平畸变，计算水平目标方位的实际位置；

s2、对单线激光雷达的原始测量数据进行运动畸变纠偏；

s3、将经步骤s2和步骤s3纠偏后的单线激光雷达的测量数据与步骤s1中目标方位实际位置的地图数据做全局的匹配。

进一步的，所述步骤s1中具体包括：获取某一时间段内的水平偏角变化，计算出水平目标方位的实际位置。

更进一步的，所述水平偏角的变化通过传感器的数据获得。

更进一步的，所述水平偏角的变化是连续和平均的。

进一步的，所述步骤s2中单线激光雷达的载体始终做的是匀加速直线运动或匀减速直线运动。

更进一步的，根据速度、加速度和时间差，计算某一时刻的位移量，修正单线雷达运动畸变数据。

进一步的，所述步骤s3具体包括：通过平移和旋转，获得一个匹配度最高的平移和旋转作为当前时刻的单线激光雷达方位和方位角。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

(1)误差更小：通过水平畸变纠偏和运动畸变纠偏，大大降低测量数据本身的误差；

(2)精度更高：计算本身有区别于三角定位的地方在于，是所有的目标方位都参与计算，得到一个最优解，而不是三角定位的只取三个点去计算，三个点的误差和精度会直接影响最后的计算结果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明的一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

偶然误差：偶然误差是由一些不确定的偶然因素引起，其特点是单个观测数据无规律，但许多观测数据却呈现一定的规律性，如舍入误差、测量误差、以及单线激光雷达本身的精度等。

水平畸变：在实际运用中，单线激光雷达都是随着载体(如：agv)一起运动的，在运动过程中，由于路面平整度、载体震动等原因造成的单线激光雷达不在初始的水平面，导致单线激光雷达测量的数据误差变大。

运动畸变：单线激光雷达测量一圈(即360°)数据，是需要一定时间的。如果在这个时间内，单线激光雷达的载体，发生一定的位移或者旋转，如果忽略运动造成的畸变的话，势必导致测量误差变大。

三角定位方法，从几何理论上来讲，可以计算出一个唯一的一个精确值。但在实际运用过程中，各种误差的加入，会使计算结果误差变大，定位精度变差，不能满足一些高精度定位场景的应用需求。

为了降低偶然误差、水平畸变及运动畸变，增加参与定位计算的目标方位(不在是三角定位的三个)，提高定位精度，满足高精度工业定位场景需求，本发明提供的一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法包括以下步骤：

步骤s1、对单线激光雷达的原始测量数据进行水平畸变纠偏，在这步骤中，通过其它传感器获取某一时间内的水平偏角变化，假设这个变化是连续的平均的，这样就可以简单的计算出水平目标方位的实际位置；

步骤s2、对单线激光雷达的原始测量数据进行运动畸变纠偏，在这个步骤中，假设单线激光雷达的载体始终做的是匀加速直线运动或匀减速直线运动。根据：速度、加速度和时间差，可以得到某一时刻的位移量，从而修正单线雷达运动畸变数据；

步骤s3、对单线激光雷达的测量数据与原始目标方位地图数据做全局的匹配，修正过后的即时扫描到的目标方位与目标方位地图数据，进行全局的匹配；通过平移和旋转，最终可以得到一个匹配度最佳的平移和旋转，就把此刻的平移和旋转作为当前时刻的单线激光雷达方位和方位角。

在本实施例中，利用同样的目标方位地图，同样的单线激光雷达载体，载体以1米/秒的速度匀速运动，对比三角定位和本方法定位的重复精度，三角定位的重复定位精度约为40mm，本方法的重复定位精度约为15mm。

本发明实施例公开了一种具体的基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法，具体的：

为了获取某一时间段内的水平偏角变化，计算出水平目标方位的实际位置，水平偏角的变化通过传感器的数据获得，水平偏角的变化是连续和平均的。

由于步骤s2中单线激光雷达的载体始终做的是匀加速直线运动或匀减速直线运动，可以根据速度、加速度和时间差，计算某一时刻的位移量，修正单线雷达运动畸变数据。

步骤s3具体包括：通过平移和旋转，获得一个匹配度最高的平移和旋转作为当前时刻的单线激光雷达方位和方位角。

在本发明提供的一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法具有以下优点：

(1)水平畸变纠偏：纠正原始测量数据；

(2)运动畸变纠偏：纠正原始测量数据；

(3)多目标方位定位：降低定位计算误差，提高定位结果精度。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法；S1、对单线激光雷达的原始测量数据进行水平畸变，计算水平目标方位的实际位置；S2、对单线激光雷达的原始测量数据进行运动畸变纠偏；S3、将经步骤S2和步骤S3纠偏后的单线激光雷达的测量数据与步骤S1中目标方位实际位置的地图数据做全局的匹配；本发明提供的基于反光柱或反光板的单线激光雷达二维定位方法，通过水平畸变纠偏和运动畸变纠偏，大大降低测量数据本身的误差，误差更小，计算本身有区别于三角定位的地方在于，是所有的目标方位都参与计算，得到一个最优解，而不是三角定位的只去三个点去计算，三个点的误差和精度会直接影响最后的计算结果，因此精度更高。

技术研发人员：杨超;罗安庆;姚斌
受保护的技术使用者：凌鸟(苏州)智能系统有限公司
技术研发日：2018.12.26
技术公布日：2019.06.07