[发明专利]一种基于激光雷达栅格地图耦合的视觉靶点布置方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达栅格地图耦合的视觉靶点布置方法，其特征在于，首先，引入激光跟踪仪测量设备，实现激光雷达构建的栅格地图坐标系与激光跟踪仪坐标系耦合；其次，基于坐标耦合不确定度、测量不确定度与运动不确定度，确定视觉靶点的布置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，AGV领域中栅格地图坐标系与激光跟踪仪坐标系的耦合方法是：在运行场景中，激光跟踪仪布设在场景中靠近中心且遮挡较少的区域；以激光跟踪仪为原点，建立右手笛卡尔坐标系，称之为激光跟踪仪坐标系，亦为实际场景坐标系；在AGV上放置数个激光跟踪仪的靶球座，用以放置靶球；激光跟踪仪不断测量靶球座上所载靶球，需保证靶球座几何中心与AGV运动中心重合；激光跟踪仪测量AGV在各个站位上的若干个靶球，得到靶球在激光跟踪仪下坐标；在场景中，布置若干分散站位，记测量站位i处AGV位姿p_i，靶球数目为N_bq，则测量得到的第i次测量得到的AGV位姿为：

式中，表示第i次测量AGV位姿中第k个靶球坐标的测量值；

全部测量完成后，得到激光跟踪仪测量的AGV的位姿为其中，p_i表示AGV在激光跟踪仪坐标系下位姿，P为激光跟踪仪测量坐标集合，N_p表示匹配测量点的数量；

经AMCL概率方法，获得AGV在栅格地图坐标系下的位姿其中，x_i表示AGV在栅格地图坐标系下的坐标、X为AGV在栅格坐标系下坐标集合；

两坐标系耦合，即求解旋转矩阵为R、平移向量为t，使得两坐标系耦合误差函数E(R,t)最小：

求解得到旋转矩阵为R、平移向量为t。

式中U、V由求解过程中产生的正定矩阵H经SVD分解得到的验证旋转矩阵|R|＝1；当|R|＝-1或所测两坐标系点云存镜像关系，则：

耦合误差记为σ_Transform，则该方法的耦合误差为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，视觉靶点布置包括如下内容：

视觉靶点粘贴在地面或天花板处，视觉靶点位姿由激光跟踪仪与T-Probe结合测量得到，若AGV欲识别视觉靶点达到定位精度σ，则：

记X方向运动不确定度为σ_xmm/m，Y向运动不确定度为σ_ymm/m，X方向运动距离为d_x，Y方向运动距离为d_y，则AGV运动不确定度为

视觉靶点的边长为d_Tag，测量得到相机识别视觉靶点不确定度为σ_cam，相机矩形视场边长d_FOV；AGV在X方向运动距离为d_x，Y方向运动距离d_y的运动不确定度为序号A_i的视觉靶点在激光跟踪仪系统下的测量不确定度为则视觉靶点最大布置间隔的d约束方程为：

设定精度保障裕度系数C，则确定视觉靶点的最大布置间隔为d求解得：

视觉靶点在激光跟踪仪与视觉靶点测量下，得到的位姿为N_bq表示靶点的数目，m_i表式标号i的视觉靶点。

式中，表示标号i的靶点第k次的T-Probe测量数据，n表示该靶点总的测量次数。

将视觉靶点耦合到栅格地图坐标系，得到视觉靶点在栅格地图中的位姿，记为激光跟踪仪坐标系与栅格地图坐标系耦合的旋转矩阵为R、平移向量为t，则：

M'＝R·M+t (10) 。