本申請(qǐng)涉及導(dǎo)航定位領(lǐng)域,且更為具體地,涉及一種多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置。
背景技術(shù):
1、隨著北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的成功組網(wǎng),全球衛(wèi)星高精度定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪高精度地圖等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域,衛(wèi)星高精度定位技術(shù)通常用到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位接收機(jī)(rtk,real-t?ime?ki?nemat?ic),但空間環(huán)境被遮擋的環(huán)境如樓宇內(nèi)部、茂密的樹蔭下、隧道內(nèi)部等場(chǎng)景下rtk接收機(jī)的使用受到限制,且rtk接收機(jī)需要通過(guò)對(duì)中桿等輔助設(shè)備才能將獲取待測(cè)量目標(biāo)位置。
2、基于上述rtk接收機(jī)的固有缺點(diǎn),在實(shí)際生產(chǎn)中,基本通過(guò)rtk接收機(jī)+全站儀的組合測(cè)量方式對(duì)室內(nèi)樓宇等衛(wèi)星信號(hào)被遮擋的場(chǎng)景下進(jìn)行測(cè)量。rtk接收機(jī)無(wú)法提供高精度航向信息,只能通過(guò)長(zhǎng)基線傳遞航向信息,進(jìn)而使用全站儀遞推出衛(wèi)星信號(hào)受限條件下的位置信息,作業(yè)難度大、效率低下,且不能提供衛(wèi)星信號(hào)受限條件下特征環(huán)境的三維信息和表面紋理顏色等信息。
3、因此,為了能夠高效率的完成導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)受限條件下的特定目標(biāo)的厘米級(jí)定位和待測(cè)目標(biāo)特征環(huán)境的三維點(diǎn)云和色彩紋理信息,提供一種多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,提出了本申請(qǐng)。本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,該裝置包括:初始化模塊,用于對(duì)多源傳感器進(jìn)行初始化操作;初始位姿確定模塊,用于確定整個(gè)裝置的初始位姿;周圍環(huán)境特征獲取模塊,用于對(duì)測(cè)量點(diǎn)周圍環(huán)境特征進(jìn)行掃描和測(cè)量,繪制出周圍環(huán)境特征的高精度三維空間位置和顏色信息;高精度位姿確定模塊,用于綜合處理多源傳感器融合數(shù)據(jù),從而獲得在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受限情況下的設(shè)備位姿。本發(fā)明能夠高效率的完成導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)受限條件下的特定目標(biāo)的厘米級(jí)定位和待測(cè)目標(biāo)特征環(huán)境的三維點(diǎn)云和色彩紋理信息。
2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面,提供了一種多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其包括:
3、初始化模塊,用于對(duì)多源傳感器進(jìn)行初始化操作;
4、初始位姿確定模塊,用于確定整個(gè)裝置的初始位姿;
5、周圍環(huán)境特征獲取模塊,用于對(duì)測(cè)量點(diǎn)周圍環(huán)境特征進(jìn)行掃描和測(cè)量,繪制出周圍環(huán)境特征的高精度三維空間位置和顏色信息;
6、高精度位姿確定模塊,用于綜合處理多源傳感器融合數(shù)據(jù),從而獲得在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受限情況下的設(shè)備位姿。
7、可選地,所述初始化模塊,包括:動(dòng)態(tài)定位單元,用于利用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位接收機(jī)在測(cè)量點(diǎn)附近相對(duì)空曠的場(chǎng)地利用接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行高精度定位和高精度測(cè)速;初始航向偏差角計(jì)算單元,用于利用慣性導(dǎo)航器件的加速度信息計(jì)算慣性導(dǎo)航器件相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的初始航向偏差角;外參初始值確定單元,用于確定激光雷達(dá)、高精度雙目攝像頭與慣性導(dǎo)航器件之間的外參初始值。
8、其中,所述外參初始值確定單元,進(jìn)一步包括:根據(jù)所述激光雷達(dá)在對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中通過(guò)激光匹配算法獲取到的設(shè)備的相對(duì)位置、速度變化和慣性器件的加速度、旋轉(zhuǎn)信息利用激光-慣性導(dǎo)航器件安裝角優(yōu)化算法完成激光雷達(dá)和慣性導(dǎo)航器件的平移旋轉(zhuǎn)精確值的修正;以及根據(jù)所述高精度雙目攝像頭在對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中通過(guò)圖像匹配算法獲取到的設(shè)備的相對(duì)位置、速度變化和慣性導(dǎo)航器件的加速度、旋轉(zhuǎn)信息利用圖像-慣性導(dǎo)航器件安裝角優(yōu)化算法完成高精度攝像頭和慣性導(dǎo)航器件之間的平移旋轉(zhuǎn)精確值的修正。
9、可選地,所述初始位姿確定模塊,包括:利用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)接收機(jī)基于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)來(lái)獲取高精度位置和速度信息;運(yùn)用所述高精度位置和所述速度信息計(jì)算出設(shè)備行進(jìn)方向的高精度姿態(tài)信息;結(jié)合所述設(shè)備行進(jìn)方向的姿態(tài)信息、所述慣性導(dǎo)航器件相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的初始航向偏差角、以及所述各個(gè)傳感器之間的安裝關(guān)系,計(jì)算各傳感器行進(jìn)方向的姿態(tài)信息;以及基于所述各傳感器行進(jìn)方向的姿態(tài)信息,完成整個(gè)裝置初始對(duì)準(zhǔn),進(jìn)而確定裝置的初始位姿。
10、可選地,所述周圍環(huán)境特征獲取模塊,包括:激光雷達(dá),用于掃描測(cè)量點(diǎn)周圍環(huán)境并獲取距離信息;高精度雙目攝像頭,用于捕捉測(cè)量點(diǎn)周圍環(huán)境的顏色和紋理信息。
11、可選地,所述高精度位姿確定模塊,包括:基于所述三維空間位置信息和所述顏色信息,運(yùn)用慣性-圖像匹配算法、慣性-激光匹配算法和捷聯(lián)解算算法獲取多傳感器位姿更新信息;以及通過(guò)聯(lián)合濾波結(jié)算獲取在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受限情況下的設(shè)備位姿
12、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面,提供了一種多源傳感器高精度位置測(cè)量方法,其包括:
13、對(duì)多源傳感器進(jìn)行初始化操作;
14、確定整個(gè)裝置的初始位姿;
15、對(duì)測(cè)量點(diǎn)周圍環(huán)境特征進(jìn)行掃描和測(cè)量,繪制出周圍環(huán)境特征的高精度三維空間位置和顏色信息;
16、綜合處理多源傳感器融合數(shù)據(jù),從而獲得在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受限情況下的設(shè)備位姿。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,除了定位功能,它還注重環(huán)境特征的三維重建,利用激光雷達(dá)和雙目攝像頭獲取周圍環(huán)境的三維空間位置和顏色信息。也就是,該裝置不僅解決了傳統(tǒng)定位技術(shù)在衛(wèi)星信號(hào)受限環(huán)境中的局限性,還提供了更加豐富和準(zhǔn)確的環(huán)境感知能力,為多種應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)了顯著的優(yōu)勢(shì)。
1.一種多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,所述初始化模塊,包括:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,所述外參初始值確定單元,進(jìn)一步包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,所述初始位姿確定模塊,包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,所述周圍環(huán)境特征獲取模塊,包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多源傳感器高精度位置測(cè)量裝置,其特征在于,所述高精度位姿確定模塊,包括:
7.一種多源傳感器高精度位置測(cè)量方法,其特征在于,包括: