CN108571960A - 一种定位方法和定位设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子领域，提供了一种定位方法和定位设备。定位设备通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据，根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。采用地图局部匹配的方式，相对于现有技术使用复杂算法来定位的方式，提高了定位的效率，并且节省了定位所需的资源(例如计算资源和存储资源)。

Description

一种定位方法和定位设备

技术领域

本发明属于电子领域，尤其涉及一种定位方法和定位设备。

背景技术

定位设备(例如机器人)基本都通过预先设置的全局地图及传感器的实时定位数据来定位，并以此为基础完成路径规划和运动控制等任务。在应用中可能出现定位设备的位置与地图不匹配的情况，导致不匹配的原因可能是：定位设备在关机状态下被移动，或者定位模块或算法短时失效等。

基于地图定位的定位设备中，全局地图通常分为特征地图、拓扑地图、栅格地图和直接表征的地图。栅格地图由于结构简单、直观易懂，在较复杂的定位设备定位和导航系统中经常使用。基于栅格地图的定位算法较多，但是大都是迭代式的基于前一时刻的位置估计，在其位置附近进行局部匹配定位。这些算法要么不具备全地图定位的能力，要么进行全地图定位时资源消耗大幅增加，超出可控范围。例如栅格地图定位中广泛应用的粒子滤波算法，在采用大量粒子时也可以进行全地图的定位，但随着地图增大和粒子的增加，其资源消耗大幅增加，导致实施成本过高而不具可行性。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种定位方法和定位设备，以快速实现全地图定位。

一方面，本发明提供一种定位方法，所述方法包括：

步骤S101，定位设备通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据；

步骤S102，所述定位设备根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域；

步骤S103，所述定位设备将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；

步骤S104，如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

又一方面，本发明一种定位设备，包括：

定位数据获取单元，用于通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据；

区域生成单元，用于根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域；

匹配单元，用于将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；

位置确定单元，用于如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

本发明的有益效果是：定位设备通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据，根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。采用地图局部匹配的方式，相对于现有技术使用复杂算法来定位的方式，提高了定位的效率，并且节省了定位所需的资源(例如计算资源和存储资源)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的定位方法的一种示意性流程图；

图2是全局地图和区域地图的一种示意图；

图3是本发明实施例提供的定位设备的组成结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种具体应用场景，定位设备具有传感器，该传感器用于采集所述定位设备所处位置的定位数据。可见，此处对传感器的具体类型和是否附加其它功能不做限定，能用于采集定位数据的传感器均可。

该传感器可以是惯性传感器，例如陀螺仪、加速度传感器或者其它。

优选地，定位设备是指机器人，例如可以是可以智能地自主移动的机器人。

本实施例中，“第一”和“第二”仅用于相互区别，不具有具体含义，当然也不是作为排序。例如“第一区域地图”中的“第一”、“第二区域地图”中的“第二”均仅用于相互区别，不是作为“区域地图”的排序。类似地，“第一定位数据”中的“第一”、“第二定位数据”中的“第二”也均仅用于相互区别，不是作为“定位数据”的排序。

方法实施例

本实施例从定位设备角度提供一种定位方法，参见图1，包括步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104。

步骤S101，定位设备通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据。

定位设备具有传感器，该定位设备可以指示(例如指令)该传感器采集该定位设备所处位置的定位数据。此处的定位数据可以是二进制数据或者其它类型的数据。

该定位数据用于表征定位设备所处位置。

触发步骤S101的场景包括：

场景1，实时执行步骤S101；

场景2，当出现背景技术所述的定位设备的位置与全局地图不匹配，需要重新进行全地图定位时执行步骤S101。

步骤S102，所述定位设备根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域。

本发明实施例根据所述定位设备的定位数据可以定位出所述定位设备的所处的预设区域，该预设区域的大小根据该定位数据的数据量大小和该定位数据的特征而定，例如该定位数据包含的关键位置特征较多，可以精确绘制出相对更大的区域地图。

应理解，根据所述定位设备根据所述第一定位数据生成该第一区域地图是有预设精确度要求的，这样才能保证第一区域地图可以与全局地图进行匹配。

步骤S103，所述定位设备将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配。

此处对局部匹配的具体匹配方式，或者匹配算法不做限定，可以根据不同使用需求，选择相对应的匹配算法，或者对匹配算法做优化处理。

例如，所述定位设备采用遍历全局地图中的区域方式，将所述第一区域地图与全局地图遍历的每个区域进行局部匹配。在遍历过程中，如果匹配成功，例如匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，则停止匹配；如果遍历全局地图中的所有区域均未匹配成功，则代表匹配失败，可以输出最优的第一匹配结果，但该最优的第一匹配结果仍然小于预设阈值。

步骤S104，如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置，可以是直接在全局地图中确定该定位设备所在的区域或者所在的位置，例如可以是确定该定位设备在该全局地图中的坐标。

本发明实施例采用地图局部匹配的方式，相对于现有使用复杂算法来定位的方式，提高了定位的效率，并且节省了定位所需的资源(例如计算资源和存储资源)。

本发明实施例提供的定位方法中的可选技术方案，如果所述第一匹配结果小于预设阈值，所述定位设备移动，并跳回执行步骤S101获取移动后的所述定位设备所处位置的第一定位数据；然后，定位设备再依次执行步骤S102、步骤S103和步骤S104。

应知，定位设备的移动可以是任意的，比如随机探索，原地旋转或者直线向前移动等。定位设备移动的目的是增加传感器检测范围，更新生成的局部地图，提供匹配的概率。

此可选技术方案会放弃先前采集的可能错误的第一定位数据，避免错误的第一定位数据对定位造成干扰。

本发明实施例提供的定位方法中的可选技术方案，如果所述第一匹配结果小于预设阈值，所述定位设备移动，获取移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，并跳回执行步骤S102根据所述第二定位数据和所述第一定位数据更新生成所述定位设备所处区域的第一区域地图；然后，定位设备再依次执行步骤S103和步骤S104。

应知，定位设备的移动可以是任意的，比如随机探索，原地旋转或者直线向前移动等。定位设备移动的目的是增加传感器检测范围，更新生成的局部地图，提供匹配的概率。

此可选技术方案不丢弃先前采集的第一定位数据，通过第二定位数据增加定位数据的信息量，结合第一定位数据和第二定位数据来定位，能够有效利用历史数据，如果第二定位数据较少，避免仅适用较少的第二定位数据可能造成的定位错误。

本发明实施例提供的定位方法中的可选技术方案，所述定位设备移动，获取移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，根据所述第二定位数据生成所述定位设备所处区域的第二区域地图，将所述第二区域地图在所述全局地图中进行局部匹配，如果所述第二区域地图在所述全局地图中局部匹配所得的第二匹配结果大于或等于预设阈值并且所述第二匹配结果优于所述第一匹配结果，根据所述第二匹配结果确定所述定位设备的位置，并使用根据所述第二匹配结果确定的位置更新根据所述第一匹配结果确定的位置。

应知，定位设备的移动可以是任意的，比如随机探索，原地旋转或者直线向前移动等。定位设备移动的目的是增加传感器检测范围，更新生成的局部地图，提供匹配的概率。

此可选技术方案可以在先前已定位的基础上，如果发现更精确的定位，适用更精确的定位更正先前的定位，提高定位设备在后面定位的精确性、灵敏度和灵活度。

本发明实施例提供的定位方法中的可选技术方案，如果上述的区域地图和全局图像均为位图图像。

相应地，此处的区域地图为所述第一区域地图或者为所述第二区域地图。

所述定位设备将所述区域地图在全局地图中进行局部匹配的具体实现可以是：所述定位设备将所述区域地图包括的像素点在所述全局地图中进行匹配。

此可选技术方案提供了通过像素点进行局部匹配的技术方案，在图像识别领域好兼容。

设备实施例一：

需要说明的是，设备实施例提供的定位设备，与上述方法实施例一对应，可实现上述方法实施例，因此该定位设备包括的各个单元的具体实现，可参见方法实施例中对应的描述。

本设备实施例提供的定位设备，参见图3，所述定位设备包括：

定位数据获取单元311，用于通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据；

区域生成单元312，用于根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域；

匹配单元313，用于将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；

位置确定单元314，用于如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

可选地，所述定位数据获取单元311，用于如果所述第一匹配结果小于预设阈值，获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第一定位数据。

可选地，所述定位数据获取单元311，用于如果所述第一匹配结果小于预设阈值，获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，

所述区域生成单元312，用于根据所述第二定位数据和所述第一定位数据更新生成所述定位设备所处区域的第一区域地图。

可选地，所述定位数据获取单元311，用于获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，

所述区域生成单元312，用于根据所述第二定位数据生成所述定位设备所处区域的第二区域地图；

所述匹配单元313，用于将所述第二区域地图在所述全局地图中进行局部匹配，

所述位置确定单元314，用于如果所述第二区域地图在所述全局地图中局部匹配所得的第二匹配结果大于或等于预设阈值并且所述第二匹配结果优于所述第一匹配结果，根据所述第二匹配结果确定所述定位设备的位置，并使用根据所述第二匹配结果确定的位置更新根据所述第一匹配结果确定的位置。

可选地，区域地图和所述全局图像均为位图图像，所述区域地图为所述第一区域地图或者为所述第二区域地图；

所述匹配单元313，用于将所述区域地图包括的像素点在所述全局地图中进行匹配。

设备实施例二：

本设备实施例提供一种定位设备，包括处理器和存储器；

所述存储器存储计算机指令；

所述处理器执行存储器中的计算机指令，使得所述定位设备执行方法实施例提供的定位方法。

程序产品

本设备实施例提供一种存储介质，该存储介质可以是上述的存储器；该存储介质用于存储计算机指令；

所述定位设备的处理器执行该存储介质中的计算机指令，使得所述定位设备执行方法实施例提供的定位方法。

本设备实施例提供一种计算机程序，所述定位设备的处理器执行该计算机程序包含的计算机指令，使得所述定位设备执行方法实施例提供的定位方法。另外，该计算机程序可以存储在上述的存储介质中。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述定位设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的定位设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

步骤S101，定位设备通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据；

步骤S102，所述定位设备根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域；

步骤S103，所述定位设备将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；

步骤S104，如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，所述定位设备根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

如果所述第一匹配结果小于预设阈值，所述定位设备移动，并跳回执行步骤S101获取移动后的所述定位设备所处位置的第一定位数据。

3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

如果所述第一匹配结果小于预设阈值，所述定位设备移动，获取移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，并跳回执行步骤S102根据所述第二定位数据和所述第一定位数据更新生成所述定位设备所处区域的第一区域地图。

4.如权利要求1至3任一项所述的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

所述定位设备移动，获取移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，根据所述第二定位数据生成所述定位设备所处区域的第二区域地图，将所述第二区域地图在所述全局地图中进行局部匹配，如果所述第二区域地图在所述全局地图中局部匹配所得的第二匹配结果大于或等于预设阈值并且所述第二匹配结果优于所述第一匹配结果，根据所述第二匹配结果确定所述定位设备的位置，并使用根据所述第二匹配结果确定的位置更新根据所述第一匹配结果确定的位置。

5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，区域地图和所述全局图像均为位图图像，所述区域地图为所述第一区域地图或者为所述第二区域地图；

所述定位设备将所述区域地图在全局地图中进行局部匹配包括：

所述定位设备将所述区域地图包括的像素点在所述全局地图中进行匹配。

6.一种定位设备，其特征在于，包括：

定位数据获取单元，用于通过传感器获取所述定位设备所处位置的第一定位数据；

区域生成单元，用于根据所述第一定位数据生成所述定位设备所处区域的第一区域地图，所述定位设备所处的区域包括所述定位设备所处的区域；

匹配单元，用于将所述第一区域地图在全局地图中进行局部匹配；

位置确定单元，用于如果所述第一区域地图在全局地图中局部匹配所得的第一匹配结果大于或等于预设阈值，根据所述第一匹配结果确定所述定位设备的位置。

7.如权利要求6所述的定位设备，其特征在于，

所述定位数据获取单元，用于如果所述第一匹配结果小于预设阈值，获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第一定位数据。

8.如权利要求6所述的定位设备，其特征在于，

所述定位数据获取单元，用于如果所述第一匹配结果小于预设阈值，获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，

所述区域生成单元，用于根据所述第二定位数据和所述第一定位数据更新生成所述定位设备所处区域的第一区域地图。

9.如权利要求6至8任一项所述的定位设备，其特征在于，

所述定位数据获取单元，用于获取所述定位设备移动后的所述定位设备所处位置的第二定位数据，

所述区域生成单元，用于根据所述第二定位数据生成所述定位设备所处区域的第二区域地图；

所述匹配单元，用于将所述第二区域地图在所述全局地图中进行局部匹配；

所述位置确定单元，用于如果所述第二区域地图在所述全局地图中局部匹配所得的第二匹配结果大于或等于预设阈值并且所述第二匹配结果优于所述第一匹配结果，根据所述第二匹配结果确定所述定位设备的位置，并使用根据所述第二匹配结果确定的位置更新根据所述第一匹配结果确定的位置。

10.如权利要求9所述的定位设备，其特征在于，区域地图和所述全局图像均为位图图像，所述区域地图为所述第一区域地图或者为所述第二区域地图；

所述匹配单元，用于将所述区域地图包括的像素点在所述全局地图中进行匹配。