[发明专利]一种基于双反光板的激光定位与导航方法

摘要

本发明公开了一种基于双反光板的激光定位与导航方法，与传统技术中的几何三角定位不同，本发明深入挖掘并充分利用了反射光的复数域信息，打破了传统意义上三块反光板的技术瓶颈，其运行条件为同时检测到两块反光板的数据即可，大大提高了激光导航技术的适用性；虽然本发明最低要求为检测到两块反光板，但实际应用时可能会同时检测到多个反光板，通过设计数据融合处理，能够最大化利用反光板的信息，从而进一步提高精度。

主权项

1.一种基于双反光板的激光定位与导航方法，其特征在于，该方法包括：(1)在工业环境中布置反光板，预设反光板世界坐标，生成反光板坐标列表；(2)安装在移动平台上的激光传感器向周围呈辐射状发射激光，并接收反射激光；(3)筛选来源于反光板的有效光束：通过检测反射激光强度I并与预设强度阈值σ相比较，判定激光照射物是反光板还是普通环境物体；(4)确定当前时刻照射到的反光板数量及其相对激光传感器的相对坐标：根据反射光束角度的连续性，判断是否为同一块反光板，或者，根据反射光束角度和距离的连续性，判断是否为同一块反光板；根据属于同一反光板的反射光束得到该反光板相对于激光传感器的相对坐标，并存入反光板列表；(5)初始化反光板列表，得到至少两个反光板的世界坐标：人工确定激光传感器所在初始位置对应的反光板列表中至少两个反光板的世界坐标；或者，激光传感器在初始位置获取至少三个反光板返回的角度和距离，计算两两反光板之间的距离，与根据反光板坐标列表生成的反光板距离信息相匹配，得到至少两个反光板的世界坐标；(6)在动态过程中计算期望反光板列表：根据上一时刻对当前时刻激光传感器位置和角度的预测，估计激光传感器与所有反光板之间的相对距离和角度，并存入期望反光板列表；(7)在动态过程中反光板列表的匹配：计算当前时刻反光板列表与期望反光板列表中同一个反光板对应的距离之差和角度之差，当距离之差和角度之差均满足预设阈值时，匹配成功；(8)基于双反光板数据的激光传感器位姿计算：利用激光传感器测量数据的复频域信息，在匹配成功的反光板中任选两块：第l个和第k个，并计算：z_k＝X_k+i*Y_kz_l＝X_l+i*Y_l其中，下标l和k分别代表第l和第k个反光板；α和ρ分别代表在激光传感器相对自身的极坐标系下，反光板的角度和距离；X和Y分别为反光板在X和Y轴的分量；z为反光板在世界坐标系下的复数坐标；z_k,l为根据第l和第k个反光板计算得到的激光传感器世界坐标，θ_k是根据第k块反光板的数据计算得到的激光传感器在世界坐标系下的角度。