一种基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法 .pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN110196044A

(43)申请公布日2019.09.03

(21)申请号CN201910453204.3

(22)申请日2019.05.28

(71)申请人广东亿嘉和科技有限公司

地址523808广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区新竹路4号新竹苑(总部一

号)17幢2单元5楼503室

(72)发明人林欢张利平万杰

(74)专利代理机构南京知识律师事务所

代理人刘丰

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种基于GPS闭环检测的变电站巡

检机器人建图方法

(57)摘要

本发明属于智能机器人技术领域，

公开了一种基于GPS闭环检测的变电站巡

检机器人建图方法，包括：机器人按照指

定路线行驶，行驶中获取激光点云数据；

在全局坐标系中，利用相邻两帧激光中位

姿间转换关系和上一帧激光点云数据，对

帧间激光点云数据进行拼接；瓦片式建图

的步骤；选取子图的指定帧为关键帧；根

据GPS数据实时定位出机器人的当前位

置，以该位置为圆心，指定距离为半径，

界定闭环候选区域；筛选闭环候选区域中

各子图中各个位候选位姿，当某位姿符合

筛选条件时，将该位姿对应的激光帧与关

键帧进行闭环连接。采用本发明的基于

GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方

法，定位相关计算量大大降低，定位效率

和定位精度得到明显提高。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法,其特征在于,包括:

获取激光点云数据的步骤:

机器人按照指定路线行驶,在行驶过程中记录二维激光数据、里程计数据、惯性导

航单元(IMU)数据和GPS数据;

对机器人的位姿初值进行估算;

求取相邻两帧激光数据中位姿转换关系;

将二维激光数据处理处理为激光点云数据;

计算激光点云在激光传感器坐标系中的位姿;

拼接激光点云数据的步骤:

在全局坐标系中,利用所述相邻两帧激光中位姿间转换关系和上一帧激光点云数据,

对帧间激光点云数据进行拼接;

瓦片式建图的步骤:

利用连续的激光点云数据生成子图,连续的指定帧数的激光数据生成一张子图,后一

子图中包含前一子图中在后指定帧数的激光点云数据;

闭环检测的步骤:

选取子图的指定帧为关键帧;

根据GPS数据实时定位出机器人的当前位置,以该位置为圆心,指定距离为半径,界

定闭环候选区域;

筛选闭环候选区域中各子图中各个位候选位姿,当某位姿符合筛选条件时,将该位姿

对应的激光帧与关键帧进行闭环连接。

2.根据权利要求1所述的基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法,其特征

在于,所述对机器人的位姿初值进行估算的方法包括:

根据里程计数据、IMU数据建立机器人的位姿预测方程,用于更新粒子的状态;

利用里程计数据、二维激光传感器数据、GPS数据建立观测模型,用于计算粒子的

权重;

通过计算粒子群的加权平均值得到机器人位姿的初值估算值。

3.根据权利要求1所述的基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法,其特征

在于,所述瓦片式建图的步骤中,子图采用栅格地图的形式表示,区别表示每个栅格是

空闲还是占据状态。

4.根据权利要求1所述的基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法,其特征

在于,所述瓦片式建图的步骤中,每建立一张子图,进行一次闭环检测。

5.根据权利要求1所述的基于GPS闭环检测的变电站巡检机器人建图方法,其特征

在于,所述筛选的具体方法为:

计算闭环候选区域中各子图的置信度,计算公式如下:

其中,m为该子图中某一帧激光数据对应的激光点云占据的地图栅格总数,设第n个

地图栅格的地图坐标为(x

n

,y

n

),则该地图栅格置信度是

根据每个子图中机器人的每个位姿