[发明专利]用于定位装置和里程计的标定方法、程序产品和标定装置

说明书

本发明提出一种用于标定自主移动设备的定位装置的定位装置标定方法，定位装置固定地安装在自主移动设备上并能够输出位姿信息，定位装置标定方法包括：使自主移动设备在平面上匀速地沿具有互不相等的半径的圆弧形的至少两条运动路径运动，其中，在沿每条运动路径运动的过程中，分别在一组至少两个不同的测量时刻记录由定位装置输出的一组位姿信息；以及根据定位装置输出的至少两组位姿信息，确定定位装置的标定参数，其中，定位装置的标定参数表示定位装置在自主移动设备中的位置和方向。本发明还涉及一种用于标定自主移动设备的里程计的里程计标定方法、一种计算机程序产品及一种标定装置。借助于本发明，能够高效且准确地标定定位装置和里程计。

技术领域

本发明涉及自主移动设备的定位领域，尤其涉及一种用于标定自主移动设备的定位装置的定位装置标定方法、一种用于标定自主移动设备的里程计的里程计标定方法以及相应的计算机程序产品和标定装置。

背景技术

随着经济快速增长、人力成本逐渐上升、劳动领域愈加复杂，自主移动设备、例如移动机器人得到越来越广泛的应用。自主移动设备确定其自身的位置是完成其各项任务的前提，也一直是学术界和工业领域研究的热点。这其中往往需要有里程计的参与，由里程计提供自主移动设备所发生的位移，并由此作为自主移动设备的位置或作为计算位置的输入条件。显然，越准确的里程计对于自主移动设备的定位所带来帮助越大，而提高里程计精度的方法之一就是进行准确的标定。

通常，为了对自主移动设备的里程计进行标定，可采用离线标定或在线标定。

离线标定需要通过人工测量的方式获取自主移动设备位姿(如通过直尺测量或从刻度纸上获取)，既可能人为引入测量误差，又无法自动化，效率较低。

在线标定通过设置在自主移动设备机身上的外部感知式定位装置(例如，激光定位传感器)对自主移动设备位姿进行实时估计，实现自动化标注。但由于外部感知式定位装置存在安装误差，从而在测量信息中引入了新的系统误差。因此，需要对外部感知式定位装置也进行标定。

目前，已公开了一种在线标定方法，其中，使用2个误差标定滤波器(EKF)对里程计系统误差和外部感知式定位装置安装误差进行迭代标定，标定其中一个误差时忽略另一个误差。该方法具有较强的非线性且操作过程较复杂；并且根据机器人运动模型将引起误差的6个参数分为线性与非线性，在进行参数的非线性估计时需要经过大量的非线性运算，且参数间耦合关系不易直观理解。

现有技术在用于自主移动设备的里程计和定位装置的标定方面仍然存在诸多不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的用于标定自主移动设备的定位装置和里程计的方法，以至少在一个方面克服上述现有技术的不足。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于标定自主移动设备的定位装置的定位装置标定方法，其中，所述定位装置固定地安装在自主移动设备上并设置成能够输出定位装置的位姿信息，其中，所述定位装置标定方法包括以下步骤：

使自主移动设备在平面上匀速地沿具有互不相等的半径的圆弧形的至少两条运动路径运动，其中，在沿每条运动路径运动的过程中，分别在一组至少两个不同的测量时刻记录由定位装置输出的一组位姿信息；以及

根据定位装置输出的至少两组位姿信息，确定定位装置的标定参数，其中，定位装置的标定参数表示定位装置在自主移动设备中的位置和方向。

可选地，定位装置的标定参数包括定位装置的坐标系原点在自主移动设备的坐标系下的横坐标^Rx_S和纵坐标^Ry_S以及定位装置的坐标系相对于自主移动设备的坐标系的角度θ_S。

可选地，定位装置的标定参数通过运动过程中定位装置在自主移动设备上的位姿保持不变的性质来确定。

可选地，各组测量时刻的数量分别大于2。