一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，具体为一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法。


背景技术：

2.目前搭载以2d激光雷达为主体传感器的自主移动机器人大部分定位和导航都依赖于一张高精度的环境地图。通常在环特征较为丰富的情况下，通过激光扫描匹配比较容易获取高精度地图，但是在长廊这种结构特征相似的环境下，激光构图无法准确定位，最终导致构建出的地图和实际长廊的长度不一致。针对这种情况，通常采用的解决办法有几种，第一种增加轮式编码器，通过编码器信息获取机器人的移动距离，提供给激光扫描作为初值使用，这种方法的问题在于必须提供一个高精度的编码器，以及要求地面必须平整；另外一种就是增加视觉标签，通过视觉传感器获取标签信息，反向推断出机器人位姿进行定位，然后用激光信息进行构图，这种方法需要增加视觉传感器，视觉传感器对机器人处理器性能的要求高，也需要环境光照达到一定要求。
3.上述所述的两种方法均对机器人自身和环境提出了一定的要求，增加成本的同时，限制了使用环境。另外，利用激光雷达，采用在环境中放置反光板，通过三边定位的方法建图也是常用的方法，这种方法需要同时检测到三个以上才能定位，因此需要在环境中密集的摆放反光板。
4.为克服上述问题，本发明将公开一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，仅需在长廊中摆放少量的标签，利用激光雷达的信息就能构建出高精度的地图。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，可以解决现有的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法问题；本装置通过设置，有效解决问题。
6.为实现上述的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法目的，本发明提供如下技术方案：一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，所述方法包括如下步骤：
7.s1、在长廊头部标签位置附近检测长廊头部标签和中继标签，如果同时检测到则执行步骤s2，如果没有检测到，移动机器人继续寻找，直到同时检测到检测长廊头部标签和中继标签；
8.s2、根据激光雷达打到激光标签上返回的距离以及角度信息，计算出激光标签相对与机器人的位姿信息，执行步骤s3；
9.s3、根据两个激光标签相对于机器人的位姿关系计算出两个激光标签相对位姿变换关系；
10.s4、检测长廊尾部部标签，如检测结果为否，则检测上一个中继标签和下一个中继标签，返回步骤s2；若检测结果为是，根据s2中所述方法计算出标签之间的相对位姿变换之
后，执行s5；
11.s5、根据各激光标签之间的位姿关系，计算出长廊的的长度，将长度信息作为硬约束添加到位姿图中，进行优化。
12.进一步的，在机器人沿着长廊运动过程中，会不断的根据移动距离和角度信息，添加节点到位姿图中。
13.进一步的，激光标签由高强度反光材料构成，激光打在上面反射回来的强度信息相比普通环境高出1到5倍。
14.进一步的，每一次机器人检测激光标签由人工根据检测结果山筛选出相邻激光标签反馈给系统，然后系统再根据两个有效标签计算出相对位姿关系。
15.进一步的，添加到位姿图中的长廊长度信息作为一种硬约束，优化时必须保证长廊长度不变。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，具备以下有益效果：
17.本一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，根据激光信息，利用激光标签计算出长廊的长度信息，无需提供额外的传感器信息就能获取长廊准确的长度信息，提供到位姿图中进行优化，获取高精度的地图。
附图说明
18.图1为本发明结构示意图；
19.图2为本发明实施例提供的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，在本发明中，长廊的头部墙上贴上标签，长廊的尾部墙上贴上标签，在长廊中间根据长廊的长度以及激光传感器的可是距离贴上多个中继标签，标签和地面水平，中线要和机器人上的激光雷达处于统一高度。
22.图2为本发明实施例提供的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法流程图，该方法包括如下步骤：
23.s1、机器人在长廊中运动，首先检测长廊头部标签和第一个中继标签，机器人处于长廊头部标签和第一个中继标签中间，系统实时反馈检测出来的标签信息，通过人工判断的方式，确定长廊头部标签和相应的第一个中继标签；
24.s2、对于每一个标签，激光雷达通过过强度信息过滤掉环境中其他物体之后能得到打在每个标签上的激光点，这些点包含了距离信息以及方位信息，可以求出标签相对于机器人的位姿信息；
25.s3、获取了两个激光标签相对于机器人的位姿关系之后，通过变换矩阵，将前一个
激光标签作为初始位姿，求得后一个激光标签在前一个激光标签上的相对位姿，其中以长廊头部标签作为参考0位姿；
26.s4、机器人继续运动，检测中继标签，根据步骤s2和s3计算出各中继标签之间的相对位姿关系，各中继标签同样通过人工判断的方式进行确定，最后运动到接近长廊尾部的时候计算出最后一个中继标签kn和长廊尾部标签之间的相对位姿关系；
27.s5、长廊头部标签为初始位姿0位姿，通过中继标签与长廊头部便签、长廊中间各相邻中继标签以及最后一个中继标签kn之间的相对位姿关系求解出长廊的长度信息l，充分相信l，把l加入到后端优化的位姿图中。
28.激光雷达建图会构建一张位姿图，将前端的里程计信息以及回环检测的信息加入之中，最后进行优化，用来降低激光雷达扫描匹配产生的累计误差，提高建图的精度。长廊的长度l加入到后端的位姿图中之后，在优化的时候保证l不变。
29.本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法在使用时，可根据激光信息，利用激光标签计算出长廊的长度信息，无需提供额外的传感器信息就能获取长廊准确的长度信息，提供到位姿图中进行优化，获取高精度的地图。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，其特征在于,所述方法包括如下步骤：s1、在长廊头部标签位置附近检测长廊头部标签和中继标签，如果同时检测到则执行步骤s2，如果没有检测到，移动机器人继续寻找，直到同时检测到检测长廊头部标签和中继标签；s2、根据激光雷达打到激光标签上返回的距离以及角度信息，计算出激光标签相对与机器人的位姿信息，执行步骤s3；s3、根据两个激光标签相对于机器人的位姿关系计算出两个激光标签相对位姿变换关系；s4、检测长廊尾部部标签，如检测结果为否，则检测上一个中继标签和下一个中继标签，返回步骤s2；若检测结果为是，根据s2中所述方法计算出标签之间的相对位姿变换之后，执行s5；s5、根据各激光标签之间的位姿关系，计算出长廊的的长度，将长度信息作为硬约束添加到位姿图中，进行优化。2.根据权利要求1所述的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，其特征在于：在机器人沿着长廊运动过程中，会不断的根据移动距离和角度信息，添加节点到位姿图中。3.根据权利要求1所述的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，其特征在于：激光标签由高强度反光材料构成，激光打在上面反射回来的强度信息相比普通环境高出1到5倍。4.根据权利要求1所述的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，其特征在于：每一次机器人检测激光标签由人工根据检测结果山筛选出相邻激光标签反馈给系统，然后系统再根据两个有效标签计算出相对位姿关系。5.根据权利要求1所述的一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，其特征在于：添加到位姿图中的长廊长度信息作为一种硬约束，优化时必须保证长廊长度不变。

技术总结
本发明涉及自动控制技术领域，且公开了一种长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，包括如下步骤：S1、检测长廊头部标签和中继标签，如果同时检测到则执行步骤S2，如果没有检测到，移动机器人继续寻找；S2、计算出激光标签相对与机器人的位姿信息，执行步骤S3；S3、根据两个激光标签相对于机器人的位姿关系计算出两个激光标签相对位姿变换关系；S4、检测长廊尾部部标签；S5、根据各激光标签之间的位姿关系，计算出长廊的的长度。该长廊环境下激光路标辅助激光雷达建图方法，根据激光信息，利用激光标签计算出长廊的长度信息，无需提供额外的传感器信息就能获取长廊准确的长度信息，提供到位姿图中进行优化，获取高精度的地图。获取高精度的地图。获取高精度的地图。


技术研发人员：何世政 吴杰
受保护的技术使用者：南京驭领科技有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/4/20