一种检测2D激光定位丢失的方法及系统、存储介质与流程

本发明涉及激光定位技术，尤其涉及一种检测2d激光定位丢失的方法及系统、存储介质。

背景技术：

1、工业机器人在自动化生产中起着重要作用，准确的定位技术对于机器人的精确操作和高效生产至关重要。目前，室内环境通常采用2d单线激光进行建图、定位和导航。尽管基于单线激光的建图技术已成熟，但在特殊复杂环境下，如大范围环境变化、人流量较多、相似障碍物增多等环境条件下，2d激光定位技术容易出现定位丢失的风险。

2、而工业环境中一旦发生定位丢失，会带来严重问题。首先，产品损坏是一个重要风险，机器人定位丢失可能导致错位或姿态不正确，从而无法精确到达指定位置。其次，定位丢失会使机器人运动路径偏离预期，需要额外时间和操作来重新调整定位，导致生产效率下降，延长生产周期，甚至引发生产线停机等中断问题。

3、此外，定位丢失还存在安全事故的风险，机器人无法准确识别工作区域边界和障碍物，增加了碰撞、意外接触或夹伤的风险，可能导致人身伤害、设备损坏或其他安全事故，会降低用户对机器人系统的信心，影响产品市场竞争力和企业声誉。

4、因此，通过何种手段来准确、可靠地检测出工业机器人2d激光定位是否丢失，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为此本发明的主要目的在于提供一种检测2d激光定位丢失的方法及系统、存储介质，以供在复杂环境下，准确的判断出2d激光定位是否发生定位丢失。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种检测2d激光定位丢失的方法，步骤包括：

3、步骤s100将地图点进行高斯分布，生成似然高斯概率栅格地图，计算各激光点所处栅格与其最近地图点的匹配程度g，并计算匹配程度均值g；

4、步骤s200当判断存在激光穿透地图时，记录各穿透点位置处的地图点及激光点，以计算两者间的距离比例得分l；

5、步骤s300统计栅格地图整体穿透比例n，计算所有激光点与地图点的平均距离m；

6、步骤s400当检测到匹配程度均值g、距离比例得分l、穿透比例n满足丢失阈值判断条件时给出定位丢失判断结果，否则再判断穿透比例n、平均距离m是否超出反比阈值判断条件，以得出定位丢失判断结果。

7、在可能的优选实施方式中，其中步骤s100中计算匹配程度均值g的步骤包括：

8、步骤s110计算

9、；

10、其中为当前激光点所处栅格与其最近地图点的距离；

11、步骤s120将所有计算的匹配程度g相加，并除以激光点所处栅格总数，获取匹配程度均值g。

12、在可能的优选实施方式中，其中步骤s200中判断激光是否穿透地图的步骤包括：

13、步骤s210将地图坐标系按照斜率等分为数个区域，以当前所处位置为原点，各激光点为终点，采用bresenham划线算法构建激光射线；

14、步骤s220遍历各区域内激光射线上所有的纵、横坐标位置，判断是否存在与地图点重合的坐标，如存在则视为穿透地图。

15、在可能的优选实施方式中，其中步骤s220中遍历各区域内激光射线上所有的纵、横坐标位置的步骤包括：

16、步骤s221判断当前激光点与原点坐标之间的斜率，以确定激光射线所处地图坐标系的区域；

17、步骤s222根据激光射线所处地图坐标系的区域，进行坐标转换以变换到主区域中；

18、步骤s223设置比较表达式的增量及比较表达式的初始值，循环遍历激光射线上每一个横坐标，求出对应的纵的坐标。

19、在可能的优选实施方式中，其中计算穿透点位置处的地图点及激光点的距离比例得分l的步骤包括：

20、步骤s230设穿透点位置处的地图点坐标为（、），对应激光点的坐标为（），计算两者之间的距离

21、；

22、步骤s340计算所有穿透点位置的dist之和，并将其除以穿透点的总数，得到距离比例得分l

23、 。

24、在可能的优选实施方式中，其中步骤s400中所述丢失阈值判断条件包括：

25、当匹配程度均值g>0.7时，判断穿透比例n>0.25，距离比例得分l>0.3；

26、当匹配程度均值g<=0.7时，判断穿透比例n>0.18，距离比例得分l>0.2；

27、符合任一条件时判定当前定位丢失。

28、在可能的优选实施方式中，其中步骤s400中所述反比阈值判断条件包括：

29、当穿透比例n＜0.17，而平均距离m＞0.3时，判定当前定位丢失。

30、在可能的优选实施方式中，所述的检测2d激光定位丢失的方法中，步骤还包括：

31、步骤s500当判断激光信息和定位信息之间的时间戳不同步时，停止定位丢失判断。

32、为了实现上述目的，对应上述方法，根据本发明的第二个方面，还提供了一种检测2d激光定位丢失的系统，其包括：

33、存储单元，用于存储包括如上任一所述检测2d激光定位丢失的方法步骤的程序，以供处理单元，导航单元适时调取执行；

34、导航单元，用于将地图点进行高斯分布，生成似然高斯概率栅格地图，并获取激光雷达扫描帧，确定激光点在栅格地图上的位置，及当前所处定位位置；

35、处理单元，用于计算各激光点所处栅格与其最近地图点的匹配程度g，并计算匹配程度均值g；并当判断存在激光穿透地图时，记录各穿透点位置处的地图点及激光点，以计算两者间的距离比例得分l；统计栅格地图整体穿透比例n，计算所有激光点与地图点的平均距离m；之后当检测到匹配程度均值g、距离比例得分l、穿透比例n满足丢失阈值判断条件时给出定位丢失判断结果，否则再判断穿透比例n、平均距离m是否超出反比阈值判断条件，以得出定位丢失判断结果。

36、为了实现上述目的，对应上述方法，根据本发明的第三个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述检测2d激光定位丢失的方法的步骤。

37、通过本发明提供的该检测2d激光定位丢失的方法及系统、存储介质，能够巧妙的计算出激光和地图的匹配程度，并判断是否存在激光穿透地图的现象，同时综合该些特征对应的数值来综合评价当前定位是否丢失，从而可准确、可靠地实时检测出工业机器人2d激光定位是否存在丢失问题，籍此降低移动机器人的安全事故风险，提升用户对机器人自动化生产的信心。

技术特征：

1.一种检测2d激光定位丢失的方法，步骤包括：

2.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤s100中计算匹配程度均值g的步骤包括：

3.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤s200中判断激光是否穿透地图的步骤包括：

4.根据权要求3所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤s220中遍历各区域内激光射线上所有的纵、横坐标位置的步骤包括：

5.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中计算穿透点位置处的地图点及激光点的距离比例得分l的步骤包括：

6.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤s400中所述丢失阈值判断条件包括：

7.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤s400中所述反比阈值判断条件包括：

8.根据权要求1所述的检测2d激光定位丢失的方法，其中步骤还包括：

9.一种检测2d激光定位丢失的系统，其包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述检测2d激光定位丢失的方法的步骤。

技术总结
本发明提供了一种检测2D激光定位丢失的方法及系统、存储介质，其中方法步骤包括：将地图点进行高斯分布，生成似然高斯概率栅格地图，计算各激光点所处栅格与其最近地图点的匹配程度g，并计算匹配程度均值G；当判断存在激光穿透地图时，记录各穿透点位置处的地图点及激光点，以计算两者间的距离比例得分L；统计栅格地图整体穿透比例N，计算所有激光点与地图点的平均距离M；当检测到匹配程度均值G、距离比例得分L、穿透比例N满足丢失阈值判断条件时给出定位丢失判断结果，否则再判断穿透比例N、平均距离M是否超出反比阈值判断条件，以得出定位丢失判断结果。籍此以供在复杂环境下，准确的判断出2D激光定位是否发生定位丢失。

技术研发人员：孙天放,赵越
受保护的技术使用者：上海仙工智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15