[发明专利]一种光学惯性融合空间定位方法及定位系统

权利要求书

1.一种光学惯性融合空间定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(S1)在待定位空间中布设红外特征点，基于布设方式编码；

(S2)通过对所述红外特征点进行标定，获取所述红外特征点的精准三维坐标，并存储于计算单元；

(S3)红外相机实时获取所述红外特征点的图像信息，并上传至计算单元；

(S4)红外相机中惯性传感器实时获取目标物惯性数据，初步计算后上传至计算单元；

(S5)计算单元基于图像信息，匹配识别所拍摄到红外特征点的编码及其精准三维坐标，基于两个或者多个红外特征点的三维坐标确定红外相机在定位空间中的位置，从而获得光学位置信息；

(S6)计算单元将所述光学位置信息及所述惯性数据基于卡尔曼滤波器进行融合，获得目标物在所述定位空间中的位置，

其中，所述红外特征点以组为单位进行编码，每组红外特征点包含在同一直线上的4个红外特征点，每组红外特征点以每组红外特征点所包含的红外特征点间距离的交比值作为编码，所述交比值表示为：

其中，A、B、C、D分别表示每组红外特征点所包含的红外特征点，AB表示红外特征点A与红外特征点B之间的距离，BC表示红外特征点B与红外特征点C之间的距离，CD表示红外特征点C与红外特征点D之间的距离，

所述红外相机绑定在所述目标物上，

其中，步骤(S5)包括：

(S5-1)计算单元对获取的图像信息进行特征点匹配处理，识别红外特征点编码，将图像信息所拍摄到的红外特征点与定位空间中实际存在的红外特征点对应起来；在计算单元自身存储的红外特征点标定结果中取出对应的红外特征点三维坐标；

(S5-2)计算单元基于三角定位原理，根据两个或者多个红外特征点的三维坐标确定红外相机在定位空间中的位置，从而获得光学位置信息；

其中，在步骤(S1)中，所述红外特征点布设成多条直线等间距横纵相交的阵列式形态，具体如下：

取相邻交点间的线段为一组红外特征点，每一组红外特征点数目固定，通过控制特征点之间的间距，使得红外特征点组具有唯一的编码；

同一条横直线或者同一条纵直线上，重复排布同一组红外特征点组；不同横直线、不同纵直线上排布不同的红外特征点组；保证每一条横直线、纵直线均具有唯一的编码。

2.根据权利要求1所述的光学惯性融合空间定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

(S7)获取目标物的实时位置信息后，计算单元再利用平滑滤波进行处理，从而输出平滑的目标物轨迹信息，进行应用。

3.根据权利要求2所述的光学惯性融合空间定位方法，其特征在于，在步骤(S7)中，采用的平滑滤波为双指数滤波。

4.根据权利要求1所述的光学惯性融合空间定位方法，其特征在于，在步骤(S2)中，采用外部测量的方法对所述红外特征点进行标定；

所述红外特征点的标定需要在定位空间搭建好后一次性标定完成，红外空间特征点实际位置不变，则不再另行标定。

5.根据权利要求1所述的光学惯性融合空间定位方法，其特征在于，在步骤(S6)中，所述卡尔曼滤波器包括扩展卡尔曼滤波器EKF、无迹卡尔曼滤波器UKF、平方根容积卡尔曼滤波SCKF。