[发明专利]二维激光雷达SLAM中探测环境发生突变的检测方法

说明书

本发明公开了二维激光雷达SLAM中探测环境发生突变的检测方法。依次采集传感器数据，惯性递推，进行激光雷达数据匹配，最后对比惯性递推求解的载体位置变化量与激光雷达数据匹配配求解的载体位置变化量的差值，若大于阈值则激光雷达探测的环境发生突变。在应用二维激光雷达SLAM方法时，通过本发明公开的方法，能够准确地检测出环境是否发生突变。

技术领域

本发明属于机器人自主导航技术领域，特别涉及了二维激光雷达SLAM中探测环境发生突变的检测方法。

背景技术

在无GPS(Global Positioning System)环境中，通常利用同步定位与地图构建(SLAM，Simultaneous Localization and Mapping)技术给机器人进行自主导航。激光雷达能够获取高精度的测距信息，且不依赖于外界环境的光照条件，常作为SLAM的传感器。

目前大多二维激光雷达SLAM方法应用于静态环境中，即所探测的环境不变，而实际应用环境大多为动态环境，环境会随时间发生变化，造成传统的SLAM方法定位误差较大。比如二维激光雷达SLAM方法应用于飞行器时，不同高度的二维水平面环境一般不同，当飞行器的高度变化后，导致探测的二维水平面环境发生突变，造成SLAM方法的定位误差变大。因此，在实际应用中激光雷达SLAM方法需要考虑到探测的环境发生突变的情况对SLAM进行改进，其中激光雷达探测的环境是否发生突变的检测方法尤其重要。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供二维激光雷达SLAM中探测环境发生突变的检测方法，在应用激光雷达SLAM方法时能够准确地检测出环境是否发生突变。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

二维激光雷达SLAM中探测环境发生突变的检测方法，包括以下步骤：

(1)采集惯性传感器数据和激光雷达数据；

(2)根据惯性传感器数据递推载体的二维位置变化量；

(3)利用激光雷达数据进行匹配求解载体的二维位置变化量；

(4)对比步骤(2)惯性递推的二维位置变化量与步骤(3)匹配求解的二维位置变化量，若二者差值的绝对值大于预设阈值，则认为所探测的环境发生突变。

进一步地，二维激光雷达SLAM中全局坐标系的建立方法为，以初始时刻载体的位置为原点，以二维激光雷达所在二维水平面为X-O-Y平面，其中X轴和Y轴分别与初始时刻载体的右向和前向重合，Z轴为天向；航向角为载体的前向与全局坐标系的Y轴方向的夹角，以顺时针方向为正。

进一步地，所述惯性传感器数据包括陀螺仪数据和加速度计数据，陀螺仪和加速度计固定在载体上，且其安装与载体坐标系重合。

进一步地，步骤(2)的过程如下：

上式中，当前时刻记为k时刻，为k时刻载体的天向角速度，和为k时刻载体的右向和前向的加速度，和依次为从机器人组合导航系统中得到的k-1时刻载体在全局坐标系下X轴、Y轴方向的速度和航向角，和依次为k时刻载体在全局坐标系下X轴、Y轴方向的速度和航向角，Δt为从k-1时刻到k时刻的时间，和分别为k时刻载体在Δt内全局坐标系下X轴和Y轴方向的位置变化量，为递推出的载体从k-1时刻到k时刻的位置变化量。