[发明专利]无GPS信号下二维码、激光雷达与IMU融合定位系统及方法

说明书

本发明公开一种无GPS信号下二维码、激光雷达与IMU融合定位系统及方法，该方法以预先采集的高精地图为基准，对相机、激光雷达和IMU进行联合标定，通过识别二维码，结合激光雷达的探测距离，得到车辆在高精地图上的初始位置；在运动过程中，以IMU为主，激光雷达为辅，利用激光雷达探测到的位置数据去修正IMU解算出的导航参数，再将导航参数、激光雷达点云数据和车道线图像分别与高精地图进行匹配，完成车辆实时位置的更新。本发明解决了无GPS信号环境下无人车初始位置无法确定的问题，同时在运动过程中利用多传感器数据融合对惯性导航累积误差进行修正，提高了定位系统的可靠性、稳定性和精度，可广泛地应用于矿下以及GPS信号弱的室内、地下等多种场景。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，尤其涉及无人车在矿下场景的导航定位，具体为一种无GPS信号下二维码、激光雷达与IMU融合定位系统及方法。

背景技术

目前，室外导航定位技术已经发展的比较成熟，如全球卫星导航系统（GlobalNavigation Satellite System, GNSS）在室外场景中，能够提供准确的地理位置、行车速度等信息，给人们的日常生活带来极大的便利。但是在室内或地下等无GPS（GlobalPosition System，全球定位系统）信号环境下，由于障碍物的遮挡，GNSS无法提供可靠、连续的定位服务。而随着我国对在室内和地下等无GPS信号环境下的需求日益增多，如室内导航、室内移动测图系统、地下交通导航定位、地下作业安全等领域，因此，研究一种无GPS信号环境下的多源传感器融合的无人车定位方法对于地下隧道开挖、矿产资源的勘探、矿山开采和事故应急等应用具有重要意义。

经检索，公开号CN113566833A的中国专利于2021年10月29日公开了一种多传感器融合的车辆定位方法，该方法对于可以接收GPS信号的场景，则融合GPS装置和IMU惯性传感器进行车辆的定位，使用激光雷达进行障碍物检测，实现车辆的定位导航；对于不能接收GPS信号的场景，则使用激光雷达构建栅格地图，融合IMU惯性传感器和相机进行车辆的定位和障碍物检测，实现车辆的定位导航。该专利申请在无GPS信号场景下，需要重新构建栅格地图、再融合多传感器数据实现定位导航，计算量较大且实时性难以满足实际需求，不适用于矿下场景。

公开号CN113160400A的中国专利于2021年7月23日公开了一种地下地形的定位方法，包括：获取地下空间的三维实体化地图，所述三维实体化地图中记录有地下空间的空间特征信息；车辆在所述地下空间行驶时，获取所述车辆所在环境的空间特征；将所述空间特征与所述空间特征信息进行比对，根据比对结果确定所述车辆在所述地下空间的位置。该专利申请通过开采过程中根据井下实际环境探测到的空间特征信息的比对来定位车辆的实际位置，对于有相似空间特征信息的井下路径，则存在车辆实际位置难以准确定位的问题。

因此，提供一种无人车定位方法，能够实现矿下场景的准确定位导航是至关重要的。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种无GPS信号下二维码、激光雷达与IMU融合定位系统及方法，以解决矿下无人车辆的导航定位问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种无GPS信号下二维码、激光雷达与IMU融合定位系统，所述系统应用于矿下场景，所述系统包括：

采集模块，用于获取路侧端的二维码图像、车道线图像、车辆的激光雷达数据及IMU数据；

构建模块，用于根据车辆遍历矿下所有路径时所获取的激光雷达数据，构建矿下场景的高精地图；

车辆初始位置获取模块，用于根据采集的二维码图像识别当前二维码所处目标物在高精地图上的绝对位置，并基于所述绝对位置和车辆与目标物之间的相对距离得到车辆在高精地图中的初始位置；