[发明专利]一种基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法

权利要求书

1.一种基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提取环境几何特征，通过激光雷达对环境信息进行感知，按照一定的采样频率将离散化的点云数据信息收集起来；

(2)环境结构化信息分块，以测量开始的第一个点为待处理的第一个点，依次计算顺序测得的两个点之间的距离并根据距离值进行区域分块，直至处理到周期测量的最后一个点；

(3)基于几何先验信息进行重定位，将分块后的环境结构化信息与几何地图进行匹配，获得粗匹配点，基于粗匹配点和点云数据进行重定位；

在所述步骤(2)中，进一步包括如下步骤：

(a)计算两个连续测量点之间的距离；

(b)计算分块，设定动态阈值，如果上述两个连续测量点之间的距离大于所述动态阈值，则认定这两个点是不连续的，以这个点为分割点，将这个点分割成和前一个点所在区域不同的区域；

(c)判断每个区域内的测量点的个数是否少于预设值，如果是，将该区域的测量点放弃；

(d)判断所有的区域块中的第一个点与前一个区域块中的最后一个点的距离是否小于所述阈值,如果是，则将后一个区域块和前一个区域块进行合并；

(e)预先设定一个最大偏离阈值，并基于最小二乘拟合和所述阈值对步骤(d)中区域块继续分割，形成一个统计线性区域M；

(f)对步骤(e)中获得的区域M采用最小二乘法拟合为直线；

在所述步骤(a)中，计算两个连续测量点之间的距离的公式为：

其中j_max为激光雷达在圆周360°内的最多可见点数；

在所述步骤(e)中，进一步包括，采用最小二乘拟合算法对区域块继续分割，预先设定一个最大偏离值的阈值，步骤如下：

S1：在区域Qi中，j＝区域中第一个点Ps，k＝区域中最后一个点Pc，其中i为区域的编号；

S2：经过j点和k点做一条直线Lj,k；

S3：从j+1点开始寻找，判断是否有到直线Lj,k的距离大于阈值的点；若是，k＝距离大于阈值且到直线距离最大的点，返回步骤S2；否则进入步骤S4；

S4：j到k的点形成一个统计线性区域M；

S5：判断j是否为Pc；若否，j＝k+1为新的起点，k＝Pc，返回步骤S2；若是，流程结束。

2.根据权利要求1所述的基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，所述激光雷达安装在机器人上。

3.根据权利要求1所述的基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，将上述拟合为直线的区域几何结构信息保存在机器人存储器中。

4.根据权利要求3所述的基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，机器人不断重复执行上述步骤(1)-(2)，并根据SLAM模块给出的定位合并重复的地图信息且添加新的地图信息，最终可以形成一个包含着几何结构信息的几何特征地图。

5.根据权利要求1所述的基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，进一步包括步骤：

(3.1)机器人到达一个新的环境中，先旋转一周，获取周围的所述分块后的环境结构信息，并且采用区域分割的方式将其归一化到多条直线的状态；

(3.2)将机器人周围的所述分块后的环境结构化信息与几何地图进行匹配，获得粗匹配点；

(3.3)将所述的点云数据散落在粗匹配点之上，利用粒子滤波来进行重定位。

6.根据权利要求5所述的基于几何先验信息下的室内机器人快速重定位的方法，其特征在于，在步骤(3.2)中，所述的匹配为非精确匹配。

7.一种非易失性存储介质，其特征在于，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述权利要求1-6任一项所述的方法。