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CN114485682B - 一种基于slam技术的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SLAM技术的定位方法，包括：S1，在需要定位的物理空间内布置发光信号装置，并记录发光信号装置的三维地图坐标及其所在平面的法线；所述发光信号装置按照指定周期向外发射编码信号；S2，待定位设备在静止状态下以视频流方式采集一个完整周期内发光信号装置的编码信号；基于SLAM技术获取目标发光信号装置的SLAM坐标P1及其所在平面的法线N1，并根据编码信号获取目标发光信号装置的三维地图坐标P2及其所在平面的法线N2；S3，根据P1、P2、N1、N2计算待定位设备的在三维地图坐标系下的坐标及位姿。本技术方案不依赖GPS等卫星定位系统，结合SLAM技术能够适应各种复杂场景的定位，整体设备简单，成本大大降低。

Description

一种基于SLAM技术的定位方法
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种基于SLAM技术的定位方法。
背景技术
在汽车智能驾驶和机器人应用领域，准确的定位是关键的基础功能。GPS等定位在室内信号可能被阻断，在复杂背景的场合视频定位有不能准确识别位置的问题，普通的SLAM定位使用过程中存在丢失跟踪的风险。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种由发光二级管信号装置作为定位航标结合SLAM定位技术的系统方案，解决现有导航定位技术中存在的问题。该方案还可以作为交通信号灯的辅助装置，为智能汽车提供定位信息的同时提供红绿灯信号。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于SLAM技术的定位方法，包括：
S1，在需要定位的物理空间内布置发光信号装置，并记录发光信号装置的三维地图坐标及其所在平面的法线；所述发光信号装置按照指定周期向外发射编码信号；
S2，待定位设备在静止状态下以视频流方式采集一个完整周期内发光信号装置的编码信号；基于SLAM技术获取目标发光信号装置的SLAM坐标P1及其所在平面的法线N1，并根据编码信号获取目标发光信号装置的三维地图坐标P2及其所在平面的法线N2；
S3，根据P1、P2、N1、N2计算待定位设备的在三维地图坐标系下的坐标及位姿。
进一步的，所述步骤S2还包括：
待定位设备在运动状态下，根据自身运动状态，预测目标发光装置在视频流中每一视频帧中的位置，并根据一个完整周期内所采集的视频流获取目标发光信号装置的编码信号。
进一步的，所述发光信号装置的出射光光轴与所在平面的法线平行。
进一步的，若待定位设备检测到某一发光信号装置所在平面的法线与铅垂线平行，则需要再采集一个发光信号装置的SLAM坐标及其三维地图坐标进行定位，且过这两个SLAM坐标的连线不平行于铅垂线。
进一步的，所述发光信号装置通过控制光源的点亮熄灭状态以及发光时间长度，按照一定周期向外部发射编码信号，所述编码信号包括发光信号装置的标识信息。
进一步的，所述编码信息中还包括校验码。
进一步的，所述发光信号装置为发光二极管。
进一步的，所述发光信号装置组通过接收外部刺激信号启动工作，所述外部刺激包括特定的音频信号或光信号。
本发明的有益效果是：本技术方案不依赖GPS等卫星定位系统，能够适应各种复杂场景的定位，整体设备简单，成本大大降低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于SLAM技术的定位方法流程图；
图2为本发明实施例提供的定位系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例提供的一种基于SLAM技术的定位方法流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1，在需要定位的物理空间内布置发光信号装置，并记录发光信号装置的三维地图坐标及其所在平面的法线；所述发光信号装置按照指定周期向外发射编码信号。
发光信号装置应具备以下特征：
1，在需要定位的物理空间内均匀布置发光信号装置；
2，发光信号装置必须镶嵌在平面内，发光二级管发出的光线必须与该平面的法线平行；
3，对每个发光信号装置进行编号，该编号不重复；
4，测量和搜集每个发光信号装置的三维地图坐标P2和所在平面的法线N2；
5，每个发光信号装置通过控制发光二级管通过熄灭和发光状态及时间间隔，以固定地时钟频率F1，循环向外发出编码信号；
6，发光二极管发出的光的颜色RGB值在范围M以内；
7，编码信号的主要内容是发光信号装置的编号，同时也可包含其它信息，如交通灯状态、地理坐标等。
8，编码信号的编码必须有校验码机制，避免受到其它光源的干扰；
9，发光信号装置所在的三维地图坐标系和定位装置的SLAM坐标系都必须各有一个坐标轴平行于铅垂线。
除此之外，为节省电力或避免造成光线污染，发光信号装置还能可以通过声音和光照来控制工作状态，在接收到外部声音或光照刺激后，再发出编码信号。
S2，待定位设备在静止状态下以视频流方式采集一个完整周期内发光信号装置的编码信号；基于SLAM技术获取目标发光信号装置的SLAM坐标P1及其所在平面的法线N1，并根据编码信号获取目标发光信号装置的三维地图坐标P2及其所在平面的法线N2。
待定位设备具备SLAM功能，有完整的摄像头功能以及具备执行定位算法的能力。
待定位设备在摄像头接收的视频流中检测发光编码信号；检测到发光信号源，并记录一个编码信号周期以上的信号流，若图像中发光信号装置所在像素点的像素颜色RGB值范围M以内，且能够正常解码获取编码信息，记录视频流中该发光信号装置的SLAM坐标P1及其所在平面的法线N1。
S3，根据P1、P2、N1、N2计算待定位设备的在三维地图坐标系下的坐标及位姿。
根据解码获得的编码信息可以获得发光信号装置对应的编号，根据编号查询预先记录的发光信号装置的三维地图坐标P2和所在平面的法线N2。然后根据P1、P2、N1、N2计算待定位设备的在三维地图坐标系下的坐标及位姿。
这里还需注意的是，若待定位设备检测到某一发光信号装置所在平面的法线与铅垂线平行，则需要再采集一个发光信号装置的SLAM坐标及其三维地图坐标进行定位，且过这两个SLAM坐标的直线不能平行于铅垂线。
另外，通过检测上一帧画面内的RGB值范围在M内的光点L1，并计算L1的SLAM坐标P3，然后在下一帧画面内P3对应的像素位置观测RGB值范围是否在M内判断L1的亮灭状态，可以实现在待定位设备处于移动状态下的对包括尚未识别编号的发光信号装置的连续跟踪。可以解决待定位设备在移动时，发光信号装置在定位设备的画面中的像素位置变化的问题，实现对发光信号装置的连续观测并记录它发出的完整信号，进而实现对发光信号装置的编号识别和附加信息的读取。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于SLAM技术的定位方法，其特征在于，包括：
S1，在需要定位的物理空间内布置发光信号装置，并记录发光信号装置的三维地图坐标及其所在平面的法线；所述发光信号装置按照指定周期向外发射编码信号；
S2，待定位设备在静止状态下以视频流方式采集一个完整周期内发光信号装置的编码信号；基于SLAM技术获取目标发光信号装置的SLAM坐标P1及其所在平面的法线N1，并根据编码信号获取目标发光信号装置的三维地图坐标P2及其所在平面的法线N2；
S3，根据P1、P2、N1、N2计算待定位设备的在三维地图坐标系下的坐标及位姿；
所述发光信号装置的出射光光轴与所在平面的法线平行；
若待定位设备检测到某一发光信号装置所在平面的法线与铅垂线平行，则需要再采集一个发光信号装置的SLAM坐标及其三维地图坐标进行定位，且过这两个SLAM坐标的连线不平行于铅垂线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
待定位设备在运动状态下，根据自身运动状态，预测目标发光装置在视频流中每一视频帧中的位置，并根据一个完整周期内所采集的视频流获取目标发光信号装置的编码信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光信号装置通过控制光源的点亮熄灭状态以及发光时间长度，按照一定周期向外部发射编码信号，所述编码信号包括发光信号装置的标识信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述编码信号中还包括校验码。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光信号装置为发光二极管。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光信号装置通过接收外部刺激信号启动工作，所述外部刺激包括特定的音频信号或光信号。
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