CN109889982A - 定位导航数据采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位导航数据采集系统及方法，该系统包括：一个或多个机器人，所述机器人用于获取场所的坐标信息，以及遍历所述场所中的多个关键点，其中，所述坐标信息包括所述关键点的坐标值；一个或多个数据采集设备，设置于所述机器人上，用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中采集定位导航数据；数据存储模块，用于记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息。利用本发明的定位导航数据采集系统及方法，实现了自动采集数据，能够极大地节省数据采集的时间和成本、提高效率，并能够大规模推广。

Description

定位导航数据采集系统及方法

技术领域

本发明涉及定位和导航技术领域，特别是涉及一种定位导航数据采集系统及方法。

背景技术

定位方法和导航方法主要基于无线信号指纹来实现。其基本做法是在前期的数据采集阶段，在场所选定足够密集的一系列关键点，在所有的关键点上采集无线信号信息，建立无线信号与关键点位置的映射(此即为前述的“无线信号指纹”)，形成一个映射的数据库；而在后续的定位和导航阶段，当用户在场所中佩戴移动设备时，移动设备接收到无线信号后，利用该映射数据库，通过算法将当前接收到的无线信号与数据库中已采集的无线信号进行匹配，找到在一定标准下最相近的无线信号，进而将数据库中该匹配中的信号所对应的位置作为当前移动设备所处的具体位置反馈至移动设备。当然在实际中，除无线信号外，还可以借助其他类型的数据进行无线定位与导航。由此可见，在整个过程中，前期数据的采集扮演着重要和根本的角色。

前期的数据采集过程包括对场所进行建图和测绘以获得所有关键点在某一给定坐标系中的数值坐标、以及在获得每个关键点的数值坐标后采集每个关键点的用于定位导航的数据，这两个步骤。关于第一步骤，现有方法是通过工作人员进行复杂的前期实地测量来完成，使得本过程耗时长，成本高，耗费大量的人力和工时。关于第二步骤，现有方法是派驻自己的工作人员到现场，逐个点地采集，使得本过程也非常耗时耗力，成本非常高。而对于大型场所，为了达到好的定位和导航目的，需要非常密集的关键点，关键点的个数可能成百上千，甚至更多，现有方法无法高效准确地获得关键点的数值坐标以及在关键点上收集无线信号。因此，如何高效率地采集关键点上的定位导航数据，是一项巨大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的定位导航数据采集系统及方法，实现了自动采集数据，能够极大地节省数据采集的时间和成本、提高效率，并能够大规模推广。

本发明的目的采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的定位导航数据采集系统，包括：一个或多个机器人，所述机器人用于获取场所的坐标信息，以及遍历所述场所中的多个关键点，其中，所述坐标信息包括所述关键点的坐标值；一个或多个数据采集设备，设置于所述机器人上，用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人的移动过程中采集定位导航数据；数据存储模块，用于记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息。

本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的定位导航数据采集系统，所述机器人具体用于：利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术对所述场所建图得到所述坐标信息；利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术进行自动导航并遍历所述关键点。

前述的定位导航数据采集系统，所述机器人包括第一建图单元和第一遍历单元；所述第一建图单元用于通过对设置于所述场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；其中，所述关键点标记是用于标识出所述关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记；所述第一遍历单元用于根据所述关键点的坐标值，自动导航并遍历所述关键点。

前述的定位导航数据采集系统，所述系统还包括：远程终端，与所述机器人和所述数据采集设备通信连接，用于展示所述机器人和所述数据采集设备的状态、展示采集到的数据、对所述机器人的运动和所述数据采集设备的数据采集进行远程监控、在出现故障时接管所述机器人和所述数据采集设备的控制、以及遥控所述机器人建图。

前述的定位导航数据采集系统，所述机器人包括第二建图单元、第二遍历单元的一个或多个；所述第二建图单元用于：根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；所述第二遍历单元用于：根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，在所述场所中移动并遍历所述关键点；所述数据采集设备具体用于：根据所述远程终端的控制指令，在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中采集定位导航数据。

前述的定位导航数据采集系统，所述数据采集设备包括无线信号采集单元、运动参数采集单元、视觉数据采集单元的一个或多个；所述无线信号采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集无线信号数据；所述运动参数采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集所述数据采集设备的运动参数；所述视觉数据采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集所述场所的视觉数据。

前述的定位导航数据采集系统，所述机器人还包括采集启动单元，用于在到达一个所述关键点后发送采集启动信号至所述无线信号采集单元，以触发对无线信号数据的采集；所述无线信号采集单元具体用于：在接收到所述采集启动信号后采集所述关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至所述机器人以触发所述机器人向下一个所述关键点移动；所述数据存储模块包括无线信号数据存储单元，用于记录所述无线信号强度信息和与所述无线信号强度信息对应的所述关键点的坐标值。

前述的定位导航数据采集系统，所述机器人具体用于按照指定的运动参数设定值进行移动来遍历每个所述关键点；所述运动参数采集单元具体用于：在所述机器人按照所述运动参数设定值进行移动的过程中，测量得到在所述机器人的带动下的所述数据采集设备的运动参数感应值；所述数据存储模块包括运动参数存储单元，用于记录所述运动参数感应值、与所述运动参数感应值对应的所述运动参数设定值、和与所述运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。

前述的定位导航数据采集系统，所述视觉数据采集单元具体用于：在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人遍历所述关键点的移动过程中，从一个或多个朝向采集所述场所中的标志场景或标志物的图像；所述数据存储模块包括视觉数据存储单元，用于记录所述图像、与所述图像对应的所述朝向信息、和与所述图像的采集位置对应的坐标值。

前述的定位导航数据采集系统，所述系统还包括定时启动单元，用于在指定的多个时间启动所述机器人和所述数据采集设备采集所述定位导航数据；所述数据存储模块还用于记录与所述定位导航数据对应的采集时间。

前述的定位导航数据采集系统，所述数据采集设备包括增强现实眼镜、移动电脑、智能手机或智能手表。

本发明的目的还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的定位导航数据采集方法，包括以下步骤：一个或多个机器人获取场所的坐标信息；其中，所述坐标信息包括所述场所中的多个关键点的坐标值；一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点；在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据；记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息。

本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的定位导航数据采集方法，所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：所述机器人通过对所述场所建图得到所述坐标信息，或所述机器人读取预先存储的所述坐标信息。

前述的定位导航数据采集方法，所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术对所述场所建图得到所述坐标信息；所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术进行自动导航并遍历所述关键点。

前述的定位导航数据采集方法，所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：所述机器人通过对设置于所述场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；其中，所述关键点标记是用于标识出所述关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记；所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：所述机器人根据所述关键点的坐标值，自动导航并遍历所述关键点。

前述的定位导航数据采集方法，所述方法还包括：利用远程终端进行，展示所述机器人和所述数据采集设备的状态、展示采集到的数据、对所述机器人的运动和所述数据采集设备的数据采集进行远程监控、在出现故障时接管所述机器人和所述数据采集设备的控制、以及遥控所述机器人建图的一个或多个。

前述的定位导航数据采集方法，所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：所述机器人根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，在所述场所中移动并遍历所述关键点；所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据包括：所述数据采集设备根据所述远程终端的控制指令采集所述定位导航数据。

前述的定位导航数据采集方法，所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据包括：在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集无线信号数据、采集所述数据采集设备的运动参数、采集所述场所的视觉数据的一个或多个。

前述的定位导航数据采集方法，所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集无线信号数据包括：所述机器人在到达一个所述关键点后发送采集启动信号至所述数据采集设备的无线信号采集单元，所述无线信号采集单元在接收到所述采集启动信号后采集所述关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至所述机器人以触发所述机器人向下一个所述关键点移动；所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述无线信号强度信息、和与所述无线信号强度信息对应的所述关键点的坐标值。

前述的定位导航数据采集方法，所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点具体包括：所述机器人按照指定的运动参数设定值进行移动来遍历每个所述关键点；所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集所述数据采集设备的运动参数包括：在所述机器人按照所述运动参数设定值进行移动来遍历所述关键点的过程中，所述数据采集设备的运动参数采集单元测量得到在所述机器人的带动下的所述数据采集设备的运动参数感应值；所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述运动参数感应值、与所述运动参数感应值对应的所述运动参数设定值、和与所述运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。

前述的定位导航数据采集方法，所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集所述场所的视觉数据包括：在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人遍历所述关键点的移动过程中，从一个或多个朝向采集所述场所中的标志场景或标志物的图像；所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述图像、与所述图像对应的所述朝向信息、和与所述图像的采集位置对应的坐标值。

前述的定位导航数据采集方法，所述方法还包括：在指定的多个时间启动所述机器人和所述数据采集设备采集所述定位导航数据；记录与所述定位导航数据对应的采集时间。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明提出的定位导航数据采集系统及方法至少具有下列优点及有益效果：

(1)本发明通过利用机器人获取场所的坐标信息，实现了快速测绘得到任意给定的关键点的坐标；另外，本发明通过机器人进行关键点导航并配以数据采集设备进行无线信号等数据的采集，实现了高效构建无线信号指纹等数据的数据库；而这两者的结合使得建图过程、遍历关键点过程和数据采集过程这些费时费力的工作不必人工参与，而由机器人完成，能够极大地节省数据采集的时间和成本，提高效率，并使得后续的定位和导航系统在大型场所中的部署成本大幅度降低，对一些不适宜人直接进行收集的场所仍然适用本发明提出的系统及方法，从而使其能够大规模推广；

(2)本发明通过利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术，机器人可以准确地自动对场所环境进行建图得到关键点的坐标，这一过程不需要人工参与，节省了人力成本，提高了效率；

(3)本发明通过设置远程终端、以及远程终端与机器人、数据采集设备之间进行信息传输，提出了一整套服务型的数据采集系统；在待采集场所的实地，机器人搭载着增强现实眼镜等数据采集设备对场所建图并采集数据，工作人员则可以在远端的办公室内，通过远程终端来监控机器人和数据采集设备的工作状况、获得实时采集到的数据、以及进行实时分析处理，同时当机器人和数据采集设备出现故障时，工作人员可以及时参与修复，从而实现了对整个场所进行高效便捷、省时省力的半自动和全自动的数据采集，并能够在各种场所中做大规模推广；

(4)本发明通过利用机器人进行数据采集，让机器人以指定的运动参数设定值进行移动，并采集多种类型的数据，有利于后续的训练算法、评测算法质量和调优算法；

(5)本发明通过采集多个时间段的数据，能够得到更丰富、更准确的信息，有利于后期研发。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一个实施例的定位导航数据采集系统的结构框图；

图2是本发明另一实施例的定位导航数据采集系统的结构框图；

图3是本发明一个实施例提供的数据采集设备的结构框图；

图4是利用本发明的定位导航数据采集系统进行数据采集的一个实施例的示意图；

图5是利用本发明的定位导航数据采集系统进行数据采集的另一实施例的示意图；

图6是本发明一个实施例的定位导航数据采集方法的流程框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的定位导航数据采集系统及方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本发明的定位导航数据采集系统100一个实施例的示意性结构图。请参阅图1，本发明示例的定位导航数据采集系统100，主要包括一个或多个机器人110、一个或多个数据采集设备120以及数据存储模块130。

其中，该机器人110用于获取该场所的坐标信息(或称为该场所的图)，以及自动地或半自动地遍历该场所中的多个关键点；其中，获取得到的场所的坐标信息包括这些关键点的坐标值。关键点是分布于场所的待利用数据采集设备120采集数据的位置；由于在采集一些数据时需要机器人110保持静止不动，因此也可以将关键点称为锚点。需注意，场所的坐标信息可以是二维平面坐标信息、或者也可以是的三维坐标信息，依据数据采集的需求和待采集场所的具体情况而决定。可选地，每个机器人110是半自动或全自动的、可编程的、包含自动导航和避障的机器人。

该数据采集设备120设置于每个机器人110上，随着机器人110的移动而移动。该数据采集设备120用于在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中进行数据采集得到定位导航数据。可选地，数据采集设备120包括增强现实眼镜(或称为AR眼镜、智能眼镜)或其它的增强现实设备(或称为AR设备)、虚拟现实设备(或称为VR设备)、移动电脑、智能手机、智能手表或其它的可穿戴设备、导航装置、或其它的可采集定位导航数据的设备；可以在机器人110上设置一种数据采集设备120，也可以同时设置多种数据采集设备120进行数据采集。其中的定位导航数据是用于后续的定位、导航等系统的算法研发、算法调优以及实际使用等过程中的数据。需注意，对采集的定位导航数据的类型不作限制，可以是无线信号数据，也可以是其它可用于定位导航的数据。例如，在一些实施例中，采集的定位导航数据包括无线信号数据、运动参数、视觉数据中的一个或多个。在后续的定位过程中可以以在关键点采集到的数据为基准来推断计算得出场所中的所有位置的信息。可选地，机器人110本身不采集定位导航数据，只负责获取坐标信息和带着数据采集设备120在场所中移动。

该数据存储模块130用于记录采集到的定位导航数据、和与该定位导航数据的采集位置对应的场所的坐标信息。可选地该数据存储模块130还用于记录其它的与该定位导航数据关联的信息。该数据存储模块130与机器人110和数据采集设备120通信连接，用于从机器人110、数据采集设备120接收待记录的数据。需注意，可以采用多种方式来记录采集到的数据。例如，在一些可选实施例中，数据存储模块130是数据库，机器人110和数据采集设备120还用于将待记录的数据发送至该数据库，该数据库接收并记录这些数据。在另一可选实施例中，数据存储模块130是包含于机器人110或数据采集设备120之中的存储器，用于接收并记录采集到的数据和其关联信息。

利用本发明示例的定位导航数据采集系统100，通过利用机器人110和数据采集设备120采集场所的数据，能够高效便捷、省时省力地完成对整个场所的数据采集，并能够在各种场所中做大规模推广。

需要说明的是，在一些实施例中，定位导航数据采集系统100包括多个机器人110，每个机器人110均携带有数据采集设备120，并将数据采集任务分摊到多个机器人110同时进行，从而进一步提高数据采集的效率。

可选地，通过机器人110对场所自动建图得到场所的坐标信息；或者，场所的坐标信息是预先得到的，机器人110包括坐标信息预存单元，该坐标信息预存单元用于存储已预先测量得到的场所的坐标信息，在采集定位导航数据时机器人110通过读取预先存储的数据得到该坐标信息。这种读取预存的坐标信息的方式特别适用于更新定位导航数据的情形。进一步地，在一些实施例中，机器人110同时包括用于建图的单元和坐标信息预存单元，从而能够对未曾建图的场所建图得到坐标信息，而对事先已建图的场所直接读取预存的坐标信息。

可选地，建图得到的场所的坐标信息可以仅包括所有关键点的坐标值，将这种方式称为“稀疏建图”；或者，建图得到的场所的坐标信息可以在包括关键点之外还包括其他点的坐标值，将这种方式称为“稠密建图”。另外，如果有一个关键点的坐标值未在机器人110自动建图时测量得到，可以通过该关键点附近的已知坐标值的位置来推算得到该关键点的坐标值。

可选地，可以利用即时定位与地图构建技术(simultaneous localization andmapping，简称SLAM)来实现机器人110的建图和自动导航。进一步地，可以利用视觉惯性里程计技术(visual-inertial odometry，简称VIO)实现机器人110的自动建图和自动导航。其中，SLAM技术是一种比较成熟的机器人定位建图技术。视觉惯性里程计技术也称为基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术，是结合诸如相机的视觉传感器采集到的信息以及诸如惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,简称为IMU)的惯性传感器采集到的信息来实现定位和建图的技术。

在一些具体实施例中，每个机器人110是采用基于VIO的SLAM技术的机器人，即机器人110设有视觉传感器和惯性传感器，机器人110的视觉传感器用于在建图和自动导航过程中采集场所的图像数据，机器人110的惯性传感器用于在建图和自动导航过程中采集机器人110的运动数据。机器人110的建图单元具体用于：利用基于VIO的SLAM技术，根据机器人110所采集到的场所的图像数据和机器人110的运动数据，得到场所中的多个点在一个内定的坐标系下的坐标值，作为前述的场所的坐标信息；其中的场所中的多个点包含所有关键点。机器人110的第一遍历单元具体用于：利用基于VIO的SLAM技术进行自动导航并遍历每个关键点。

需注意，在采用基于VIO的SLAM技术进行建图和自动遍历关键点的实施例中，机器人110和数据采集设备120可以分别具有视觉传感器和惯性传感器，机器人110的视觉传感器和惯性传感器用于建图和自动遍历关键点，数据采集设备120的视觉传感器和惯性传感器用于采集定位导航数据。另外，前述的机器人110设有视觉传感器和惯性传感器并非必须是机器人110本身具有视觉传感器或惯性传感器，也可以是在不具有视觉传感器或惯性传感器的机器人110上固定设置与该机器人110通信连接的视觉传感器或惯性传感器。

可选地，场所的坐标信息和关键点的坐标值是基于距离单位的坐标值。基于距离单位的坐标值指的是，该坐标值的单位是米、厘米、毫米等距离单位，而不是诸如“像素”这样的单位。举例来说，假设是以“米”为距离单位，如果一个关键点的坐标值是(5,3)，那么其意义就是说，在机器人110内定的坐标系下，这个关键点位于距离该坐标系原点的先向x-轴正方向移动5米，再向y-轴正方向移动3米的地方。

在一些可选实施例中，机器人110通过预先在场所中设置的关键点的标记来自动确定关键点的位置。具体地，机器人110包括第一建图单元和第一遍历单元。该第一建图单元用于：通过对设置于场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对场所建图得到该场所的坐标信息，该场所的坐标信息中包括每个关键点的坐标值，记录该场所的坐标信息，以便于机器人110基于该坐标信息进行导航。其中，关键点标记是用于在场所中标识出关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记中一种或多种。该第一遍历单元用于：根据建图得到的该场所的坐标信息来自动导航并遍历场所中的每个关键点。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

进一步地，在一些实施例中，前述的第一遍历单元具体用于：根据多个关键点的遍历顺序或连接多个关键点的遍历路线、以及根据获取得到的每个关键点的坐标值，来自动导航并依次遍历这些关键点。其中，关键点的遍历顺序或遍历路线可以按照多种方式来确定。例如，可以采用就近的方式，在采集一个关键点的定位导航数据后，机器人110根据关键点的坐标值来判断出并移动到距离最近的下个关键点；再如，可以在遍历关键点之前，预先设定多个关键点的遍历顺序或遍历路线；又如，可以在建图得到各个关键点的坐标值后，再将关键点的遍历顺序或遍历路线输入给机器人110。

需注意，关键点的位置分布和疏密程度是任意的，但一般会受到待采集场所的具体情况和所需要的精度等条件的影响。一个基本原则是，如果需要更高的定位精度，就需要在数据采集阶段设置更密集的关键点。例如，在场所是超市的应用场景，由于需要对每个货架甚至货架上的每层货物进行定位，因此需要较高的定位精度，故而应该设置较多较密集的关键点；而在场所是博物馆的应用场景，由于展品摆放一般较为稀疏，因此需要的定位精度较低，故而关键点也可以设置得较稀疏。另外，关键点的多少决定了数据采集所需要的时间和花费等成本。

可选地，对于一个给定的场所，先进行实地考察，绘制平面图或立体图，了解其结构和布局；同时与场所管理者进行交流，了解其对于不同子区域定位精度的需求，将该场所划分为多个小的子区域并确定每个子区域的关键点。可选地，该划分可以不必均匀，每个子区域可以是任意形状，但是要保证子区域没有重叠，同时能覆盖整个场所。可选地，取每个子区域的中心点为关键点。可选地，不仅取子区域的中心点为采集点，还取子区域中的其他地方的点作为采集点。这是因为无线信号的强度变化相对距离的变化是非常敏感的，一个子区域里相隔不远的两个点的无线信号强度值可能有较大差异。因此，为了达到较好的定位精度，需要在一个子区域中多取采集点。

为了便于工作人员之间的交流，关键点的位置信息先是以人类容易理解的自然语言来描述的，比如：“在店门前正中设置一个关键点”，或者“在走廊的第二个盆景下设置一个关键点”。但为了使得机器人110能够获取到关键点的位置，可以根据自然语言描述的关键点的位置信息来设置关键点标记，例如在每个关键点位置的地面上贴一个黄色的十字架标记。在所有关键点上都贴好标记后，才启动机器人110进行建图和遍历。机器人110去寻找的是这些十字架标记图像，它输出的是这些十字架标记的位置所对应的具体坐标，从而测量得到关键点的坐标值。

图2为本发明的定位导航数据采集系统100另一实施例的示意性结构图。请参阅图2，在一些实施例中，本发明示例的定位导航数据采集系统100还包括远程终端140。该远程终端140与机器人110和数据采集设备120通信连接，用于信息显示和远程控制。可选地，远程终端140还与数据存储模块130通信连接，或者远程终端140包括前述的数据存储模块130。

具体地，该远程终端140用于展示机器人110的状态、数据采集设备120的状态、和采集到的数据等信息，以及通过向机器人110和数据采集设备120发送控制指令，对机器人110的运动和数据采集设备120的数据采集进行远程实时监控、在出现故障时接管机器人110和数据采集设备120的控制、以及遥控机器人110进行建图或重新建图，用以一旦发现异常，可以及时介入修正。需注意，本发明不限制远程终端140的类型，例如可以是台式机计算机、笔记本计算机或各种移动设备等。可选地，该远程终端140包括交互界面，该交互界面包括多个可视化控件或按钮，该交互界面用于展示机器人110和数据采集设备120的状态、显示采集到的数据、以及根据操作人员的对该交互界面的操作对机器人110和数据采集设备120进行控制。可选地，该数据采集设备120是增强现实眼镜。

进一步地，远程终端140发送给数据采集设备120的控制指令主要用于控制数据采集设备120内的数据采集软件的一些功能，比如开启、关闭、重新启动、以及对特定数据、特定信号的采集进行控制，比如控制采样频率等。远程终端140发送给机器人110的控制指令主要用于控制机器人110的运动，例如当机器人110因为算法或者环境变化等原因其导航路线出现偏差时，可以利用远程终端140发出控制指令用以将机器人110纠正回正确的航道。另外当机器人110对场所建图失败的时候，也可以利用远程终端140来遥控指挥机器人110建图。

在一些可选实施例中，操作人员通过操作远程终端140遥控机器人110获取场所的坐标信息。具体地，机器人110包括第二建图单元，该第二建图单元用于根据远程终端140的控制指令所指定的关键点的位置，对场所建图得到关键点的坐标值。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

在一些可选实施例中，在机器人110获取场所的坐标信息后，操作人员通过远程终端140遥控机器人110在场所内移动，遥控数据采集设备120在何时何地采集何种数据。具体地，机器人110包括第二遍历单元，该第二遍历单元用于根据远程终端140的控制指令所指定的关键点在场所中的位置，在场所中移动并遍历关键点。数据采集设备120具体用于根据远程终端140的控制指令，在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中进行数据采集得到定位导航数据。可选地，为了能够得到关键点的坐标值，建图时可以获取尽量多的位置的坐标值；另外，如果有一个关键点的坐标值未在机器人110自动建图时测量得到，可以通过该关键点附近的已知坐标值的位置来推算得到该关键点的坐标值。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

可选地，机器人110包括前述的第一建图单元、第二建图单元、第一遍历单元、第二遍历单元的一个或多个，从而可以自动或半自动地建图以及自动或半自动地遍历关键点。需注意，机器人110并非必须同时包括第一、第二建图单元和第一、第二遍历单元，而是在不同实施例中，机器人110可以包括多种组合中的一种；例如在一个实施例中，机器人110可以仅包括第一建图单元和第二遍历单元，这时的机器人110能够自动地建图、并根据远程终端140的控制指令进行半自动地遍历关键点。

利用本发明示例的定位导航数据采集系统100，通过设置远程终端140、以及远程终端140与机器人110、数据采集设备120之间的信息传输，提出了一整套服务型的数据采集系统。在场所的实地，机器人110搭载着增强现实眼镜等数据采集设备120对场所建图并采集数据，工作人员则可以在远端的办公室内，通过远程终端140来监控机器人110和增强现实眼镜的工作状况、获得实时采集到的数据信息、以及进行实时分析处理，同时当机器人110或增强现实眼镜出现故障时(如机器人110偏离预定航道，收集到的无线数据出现问题等)，工作人员可以及时参与修复，从而实现了对整个场所进行高效便捷、省时省力的半自动和全自动的数据采集，并能够在各种场所中做大规模推广。

可选地，在机器人110到达关键点后数据采集设备120采集数据的实施例中，机器人110还包括采集启动单元，该采集启动单元用于在到达一个关键点后发送采集启动信号至数据采集设备120，以触发对定位导航数据的采集；而数据采集设备120用于：在接收到该采集启动信号后采集定位导航数据，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至该机器人110以触发该机器人110向下一个关键点移动；该机器人110还包括采集完毕单元，用于在接收到该采集完毕信号后移动至下一个关键点。进一步地，在采集多种定位导航数据的实施例中，数据采集设备120包括多种采集单元，该采集启动单元具体用于在到达一个关键点后发送采集启动信号至数据采集设备120的各种采集单元。需注意，在数据采集设备120包括多种采集单元的实施例中，机器人110需要等到在一个关键点的所有采集工作完毕后，即接收到所有的相应的采集完毕信号之后，再向下一个关键点移动。可选地，在利用远程终端140进行遥控采集的实施例中，在完成一个关键点的数据采集后，机器人110需要等到接收到远程终端140的控制指令后，再向下一个关键点移动。

可选地，在机器人110移动过程中数据采集设备120持续采集数据的实施例中，数据采集设备120用于每经过一段预设的时间间隔后自动采集一次数据。

需要说明的是，对于拍摄时间是数毫秒的图像或类似的所需采集时间很短的待采集数据、以及持续拍摄的视频或类似的可以持续采集的待采集数据，既可以在机器人110到达关键点后进行采集，也可以在机器人110移动过程中进行采集。而对于所需采集时间较长的待采集数据，由于机器人110的移动可能影响采集准确性，一般采用使机器人110在到达关键点后静止一段时间来采集数据的方式。

图3为本发明一个实施例提供的数据采集设备120的示意性结构图。请参阅图2和图3，在一些实施例中，本发明提供的数据采集设备120包括无线信号采集单元121、运动参数采集单元122、视觉数据采集单元123中的一个或多个。对应地，数据存储模块130包括无线信号数据存储单元、运动参数存储单元、视觉数据存储单元中的一个或多个。

其中，该无线信号采集单元121用于在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，采集无线信号数据。需注意，本发明不限制无线信号的类型，可以是无线保真信号(或称为Wi-Fi信号)、蓝牙信号(或称为Bluetooth信号)、紫蜂信号(或称为ZigBee信号)、或者任何其他无线信号。可选地，前述的无线信号数据包括无线信号强度信息，例如接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称为RSSI)。可选地，无线信号采集单元121包括采集Wi-Fi信号、蓝牙信号、ZigBee信号、或任何其他无线信号的芯片，用于采集不同类型的无线信号，在感知无线信号的同时可以获得无线信号强度信息。

在一些具体实施例中，机器人110还包括采集启动单元，用于在到达一个关键点后发送采集启动信号至设置于该机器人110上的数据采集设备120的无线信号采集单元121，以触发对无线信号数据的采集。无线信号采集单元121具体用于：在接收到该采集启动信号后采集该关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至该机器人110以触发该机器人110向下一个关键点移动。数据存储模块130包括无线信号数据存储单元，该无线信号数据存储单元用于记录采集到的无线信号强度信息和与该无线信号强度信息对应的关键点的坐标值。该机器人110还包括采集完毕单元，用于在接收到该采集完毕信号后移动至下一个关键点。

在实际中，场所中一般设有多个无线信号发射装置，购物中心等大型场所的无线信号发射装置数量更能达到数十数百。可选地，无线信号采集单元121采集就近的多个无线信号发射装置所发出的无线信号，而采集到的无线信号数据是多维数组，该多维数组的每一维对应一个无线信号发射装置。

本发明的定位导航数据采集系统100所采集到的无线信号数据可以用于构建场所的位置与无线信号强度的对应关系图谱(或称为无线信号指纹)，还可以应用于后续的定位、导航等系统的算法研发、算法调优以及实际使用等过程中。例如在定位系统中，可以基于场所中的不同位置的无线信号强度的差异来推断增强现实眼镜或智能手机等移动设备的位置，而本发明的定位导航数据采集系统100采集到的无线信号数据可以作为定位系统研发过程中的参考数据。

该运动参数采集单元122包括用于感应线速度、角速度、线加速度、角加速度等运动参数的传感器，例如包括惯性测量单元等元件。该运动参数采集单元122用于在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，采集数据采集设备120的运动参数。需注意，由于数据采集设备120设置于机器人110上并随机器人110一同移动，该运动参数采集单元122所采集的运动参数事实上也是机器人110的运动参数的实际值。

在一些具体实施例中，机器人110在遍历场所中的关键点过程中，具体用于：按照指定的运动参数设定值，通过一系列预设好的路线，来遍历每个关键点。设置于该机器人110上的数据采集设备120的运动参数采集单元122具体用于：在该机器人110按照该运动参数设定值进行遍历关键点的移动过程中，测量感应得到在该机器人110的带动下的该数据采集设备120的运动参数感应值。数据存储模块130包括运动参数存储单元，该运动参数存储单元用于记录采集到的运动参数感应值、与该运动参数感应值对应的运动参数设定值、和与该运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。其中，前述的运动参数包括线速度、角速度、线加速度、角加速度的一个或多个，还可以包括预设路线、预设路线初始位置、运动时间等其他信息。需注意，在一些示例中，该运动参数设定值是预先设定的并存储于机器人110，或者在另一些示例中，该运动参数设定值是由远程终端140设定的。

本实施例中的运动参数设定值和利用本发明的定位导航数据采集系统100所采集到的运动参数感应值可以用于后续的评测机器人110运动的稳定性与误差大小，更好地理解移动设备上的传感器的误差表现；还可以应用于后续的定位、导航等系统的算法研发、算法调优以及实际使用等过程中。在对运动参数进行滤波和融合的算法研究中，一直以来的一大难点是获得带有标签的传感器数据用于算法训练，同时也由于缺乏带标签的数据，很难去评测一个算法的质量和效果。在后续的机器学习算法研发中，可以将本发明的前述实施例中的运动参数设定值作为数据真值(ground truth)而用作数据的标签数据、将本发明的前述实施例中采集到的运动参数感应值作为“感应值”而用作数据的特征，从而能够训练算法和评测算法质量，调优运动参数滤波和融合算法。

该视觉数据采集单元123用于在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，采集场所的视觉数据。可选地，该视觉数据采集单元123包括摄像头。

图4为利用本发明的定位导航数据采集系统100进行数据采集的一个实施例的示意性图示。图4中的增强现实眼镜上方的多个箭头表示从多个拍摄朝向来采集视觉数据。请参阅图2、图3和图4，在一些具体实施例中，数据采集设备120是增强现实眼镜，增强现实眼镜的视觉数据采集单元123具体用于：在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，从一个或多个朝向来采集场所中的标志场景或标志物的图像。数据存储模块130包括视觉数据存储单元，该视觉数据存储单元用于记录采集到的图像、与该图像对应的朝向信息、和与该图像的采集位置对应的坐标值。可选地，该标志场景/该标志物是在场所中预先选取的场景/物体，一般是标志性的场景/物体，可以是一个或多个。在标志场景/标志物是多个的情形中，可以在每个采集位置采集多个标志场景/标志物的图像。可选地，通过机器人110一部分的转动来带动数据采集设备120进行转动，以改变数据采集设备120的视觉数据采集单元123的朝向，在每次机器人110转动结束后进行视觉数据的采集，并在一个朝向的采集完毕后再次转动，从而能够实现从多个朝向采集视觉数据。可选地，还可以计算采集到的图像的特征点和描述子，并记录该特征点和该描述子。

本发明的定位导航数据采集系统100所采集到的视觉数据可以用于后续的基于视觉的定位、导航等系统的算法研发、算法调优以及实际使用等过程中。例如，在某些条件下，基于无线信号和运动参数的方法可能不能给出足够的定位和导航精度，从而在后续的算法研发中可以将采集到的视觉数据作为基于视觉的定位算法的训练数据或匹配数据，在后续的定位系统实际使用过程中启动计算机视觉定位技术进行补偿，用以提高定位精度。

需注意，在一些实施例中，数据采集设备120并非必须同时包括无线信号采集单元121、运动参数采集单元122和视觉数据采集单元123，也不仅限于这三个采集单元，可以依据实际情况中的待采集数据的类型而增减。而且在采集过程中，并非必须在每个关键点都采集无线信号数据、运动参数和视觉数据，也可以在不同的关键点采集不同类型的数据。

需要说明的是，如果与采集到的定位导航数据对应的采集位置的坐标值未在机器人110自动建图过程中得到，则可以根据该采集位置附近的关键点的坐标值来推算得到该采集位置的坐标值。例如采用插值的方式，通过对附近关键点的坐标值进行插值来得到该采集位置的坐标值。

利用本发明示例的定位导航数据采集系统100，能够高效便捷、省时省力地完成对多种数据的采集，并能够在各种场所中做大规模推广。

图5为利用本发明的定位导航数据采集系统100进行数据采集的一个实施例的示意性图示。图5中的多个三角形是场所中的关键点；连接关键点的虚线是预先设定的遍历路线；虚线的箭头所指向的是关键点的遍历顺序，亦是机器人110的行进方向。请参阅图2、图3和图5，在一个实施例中，定位导航数据采集系统100包括机器人110、增强现实眼镜和远程终端140，其中增强现实眼镜包括无线信号采集单元121、惯性测量单元、摄像头以及数据存储模块130，增强现实眼镜设置于机器人110上，与远程终端140无线通信连接。在遍历关键点和数据采集的过程中，该机器人110用于：按照预先设定的在每段路线上的速度、加速度、以及两段路线间的转动角度等运动参数设定值，并沿着预先设定的用于遍历关键点的遍历路线，来遍历各个关键点。该增强现实眼镜用于：在机器人110遍历关键点的移动过程中，利用惯性测量单元测量得到运动参数感应值；在到达每个关键点时，利用无线信号采集单元121采集无线信号强度信息，并利用摄像头从多个朝向来采集场所中的标志场景或标志物的图像；将采集到的数据和对应的关联信息记录在增强现实眼镜的数据存储模块130；将采集到的数据和对应的关联信息传输至远程终端140。该远程终端140用于：接收采集到的数据和对应的关联信息；通过交互界面展示采集到的数据和对应的关联信息；向机器人110和增强现实眼镜发送控制指令。

在一些实施例中，本发明的定位导航数据采集系统100还用于在一天中的不同时间自动地或人为地进行多次数据采集，采集多个时间对应的定位导航数据，并在采集定位导航数据的同时获取并记录采集数据的时间。在一些具体实施例中，定位导航数据采集系统100还包括定时启动单元。该定时启动单元用于在指定的多个时间启动机器人110的第一遍历单元、启动机器人110的其他相关单元、以及启动数据采集设备120，以便在一天中的不同时间多次进行数据采集得到与多个采集时间对应的定位导航数据。数据存储模块130还用于：记录与采集到的定位导航数据对应的采集时间。需注意，该定时启动单元可以设置于机器人110，以自动启动机器人110和数据采集设备120进行数据采集；或者该定时启动单元也可以设置于远程终端140或该定时启动单元是一个单独的装置，用于通过自动地或人为地向机器人110和数据采集设备120发送控制命令，来启动机器人110和数据采集设备120进行数据采集。

场所中的同一地点的无线信号强度会受到场所环境结构、布局和人流密度等因素的影响。而在很多场所，特别是在公共场所，一天中的人流密度会有明显变化，从而无线信号强度值在不同的时间可能会不同。另外，场所的视觉数据也常常会随着时间变化而改变。因此，本发明的定位导航数据采集系统100通过采集多个时间段的数据，能够得到更丰富、更准确的信息，有利于后期研发。

图6为本发明的定位导航数据采集方法一个实施例的示意性流程框图。请参阅图1和图6，本发明示例的定位导航数据采集方法，适用于前述的定位导航数据采集系统100，该方法主要包括以下步骤：

步骤S11，一个或多个机器人110获取场所的坐标信息(或称为场所的图)，记录该坐标信息，以便于机器人110基于该坐标信息进行导航；其中，获取得到该坐标信息包括场所中的多个关键点的坐标值。关键点是分布于场所的待利用数据采集设备120采集数据的位置；由于在采集一些数据时需要机器人110保持静止不动，因此也可以将关键点称为锚点。需注意，场所的坐标信息可以是二维平面坐标信息、或者也可以是的三维坐标信息，依据数据采集的需求和待采集场所的具体情况而决定。

步骤S12，一个或多个机器人110遍历该场所中的多个关键点。

步骤S13，在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，利用设置于机器人110上的数据采集设备120进行数据采集得到定位导航数据。可选地，数据采集设备120包括增强现实眼镜(或称为AR眼镜、智能眼镜)、或其它的增强现实设备(或称为AR设备)、虚拟现实设备(或称为VR设备)、移动电脑、智能手机、智能手表或其它的可穿戴设备、导航装置、或其它的可采集定位导航数据的设备。可以在机器人110上设置一种数据采集设备120，也可以同时设置多种数据采集设备120进行数据采集。其中的定位导航数据是用于后续的定位、导航等系统的算法研发、算法调优以及实际使用等过程中的数据。需注意，对采集的定位导航数据的类型不作限制，可以是无线信号数据，也可以是其它可用于定位导航的数据。例如，在一些实施例中，采集的定位导航数据包括无线信号数据、运动参数、视觉数据中的一个或多个。在后续的定位过程中可以以在关键点采集到的数据为基准来推断计算得出场所中的所有位置的信息。可选地，机器人110本身不采集定位导航数据，只负责获取坐标信息和带着数据采集设备120在场所中移动。

步骤S14，记录采集到的定位导航数据、和与该定位导航数据的采集位置对应的场所的坐标信息。可选地，还记录其它的与该定位导航数据关联的信息。需注意，可以采用多种方式来记录采集到的数据。例如，在一些可选实施例中，步骤S14具体包括：机器人110和数据采集设备120将待记录的数据发送至数据库，该数据库接收并记录这些数据。在另一可选实施例中，步骤S14具体包括：将待记录的数据存储于机器人110或数据采集设备120的存储器之中。

利用本发明示例的定位导航数据采集方法，通过利用机器人110和数据采集设备120采集场所的数据，能够高效便捷、省时省力地完成对整个场所的数据采集，并能够在各种场所中做大规模推广。

需要说明的是，在一些实施例中，将数据采集任务分摊到多个机器人110，同时利用多个机器人110和数据采集设备120进行采集，从而进一步提高数据采集的效率。

可选地，在一些实施例中，前述的步骤S11包括：通过机器人110对场所自动建图得到场所的坐标信息；或者，场所的坐标信息是预先得到的，存储已预先测量得到的场所的坐标信息，在采集定位导航数据时机器人110通过读取预先存储的数据得到该坐标信息。这种读取预存的坐标信息的方式特别适用于更新定位导航数据的情形。进一步地，在一些实施例中，前述的步骤S11具体包括：机器人110对未曾建图的场所建图得到坐标信息，而对事先已建图的场所直接读取预存的坐标信息。

可选地，建图得到的场所的坐标信息可以仅包括所有关键点的坐标值，将这种方式称为“稀疏建图”；或者，建图得到的场所的坐标信息可以在包括关键点之外还包括其他点的坐标值，将这种方式称为“稠密建图”。另外，如果有一个关键点的坐标值未在机器人110自动建图时测量得到，可以通过该关键点附近的已知坐标值的位置来推算得到该关键点的坐标值。

可选地，可以利用即时定位与地图构建技术(simultaneous localization andmapping，简称SLAM)来实现机器人110的建图和自动导航。进一步地，可以利用视觉惯性里程计技术(visual-inertial odometry，简称VIO)实现机器人110的自动建图和自动导航。

在一些具体实施例中，每个机器人110是采用基于VIO的SLAM技术的机器人，即机器人110设有视觉传感器和惯性传感器，机器人110的视觉传感器用于在建图和自动导航过程中采集场所的图像数据，机器人110的惯性传感器用于在建图和自动导航过程中采集机器人110的运动数据。前述的步骤S11具体包括：利用基于VIO的SLAM技术，根据机器人110所采集到的场所的图像数据和机器人110的运动数据，得到场所中的多个点在一个内定的坐标系下的坐标值，作为前述的场所的坐标信息；其中的场所中的多个点包含所有关键点。前述的步骤S12具体包括：利用基于VIO的SLAM技术进行自动导航并遍历每个关键点。

在一些可选实施例中，机器人110通过预先在场所中设置的关键点的标记来自动确定关键点的位置。具体地，前述的步骤S11具体包括：一个或多个机器人110通过对设置于场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对场所建图得到该场所的坐标信息，该场所的坐标信息中包括每个关键点的坐标值，记录该场所的坐标信息，以便于机器人110基于该坐标信息进行导航。其中，关键点标记是用于在场所中标识出关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记中一种或多种。并且，前述的步骤S12具体包括：机器人110根据建图得到的场所的坐标信息来自动导航并遍历场所中的每个关键点。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

进一步地，在一些实施例中，前述的步骤S12具体包括：机器人110根据多个关键点的遍历顺序或连接多个关键点的遍历路线、以及根据获取得到的每个关键点的坐标值，来自动导航并依次遍历这些关键点。其中，关键点的遍历顺序或遍历路线可以按照多种方式来确定。例如，可以采用就近的方式，在采集一个关键点的定位导航数据后，机器人110根据关键点的坐标值来判断出并移动到距离最近的下个关键点；再如，可以在遍历关键点之前，预先设定多个关键点的遍历顺序或遍历路线；又如，可以在建图得到各个关键点的坐标值后，再将关键点的遍历顺序或遍历路线输入给机器人110。

在一些实施例中，本发明示例的定位导航数据采集方法还包括：利用远程终端140向机器人110和数据采集设备120发送控制指令以进行信息展示和远程控制。

可选地，前述的利用远程终端140向机器人110和数据采集设备120发送控制指令以进行信息展示和远程控制的步骤具体包括以下的一个或多个：利用远程终端140展示机器人110的状态、数据采集设备120的状态、和采集到的数据等信息，以及通过向机器人110和数据采集设备120发送控制指令，对机器人110的运动和数据采集设备120的数据采集进行远程实时监控、在出现故障时接管机器人110和数据采集设备120的控制、以及遥控机器人110进行建图或重新建图，用以一旦发现异常，可以及时介入修正。需注意，本发明不限制远程终端140的类型，例如可以是台式计算机、笔记本计算机或各种移动设备等。可选地，该远程终端140包括交互界面，该交互界面包括多个可视化控件或按钮，该交互界面用于展示机器人110和数据采集设备120的状态、显示采集到的数据、以及根据操作人员的对该交互界面的操作对机器人110和数据采集设备120进行控制。可选地，该数据采集设备120是增强现实眼镜。

进一步地，远程终端140发送给数据采集设备120的控制指令主要用于控制数据采集设备120内的数据采集软件的一些功能，比如开启、关闭、重新启动、以及对特定数据、特定信号的采集进行控制，比如控制采样频率等；远程终端140发送给机器人110的控制指令主要用于控制机器人110的运动，例如当机器人110因为算法或者环境变化等原因其导航路线出现偏差时，可以利用远程终端140发出控制指令用以将机器人110纠正回正确的航道。另外当机器人110对场所建图失败的时候，也可以利用远程终端140来遥控指挥机器人110建图。

在一些可选实施例中，操作人员通过操作远程终端140遥控机器人110获取场所的坐标信息。具体地，前述的步骤S11具体包括：机器人110根据远程终端140的控制指令所指定的关键点的位置，对场所建图得到关键点的坐标值。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

在一些可选实施例中，在机器人110获取场所的坐标信息后，操作人员通过远程终端140遥控机器人110在场所内移动，遥控数据采集设备120在何时何地采集何种数据。具体地，在前述的步骤S11之后还包括取消机器人110的自动导航。前述的步骤S12具体包括：机器人110根据远程终端140的控制指令所指定的关键点在场所中的位置，在场所中移动并遍历关键点。前述的步骤S13具体包括：数据采集设备120根据远程终端140的控制指令，在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，进行数据采集得到定位导航数据。可选地，为了能够得到关键点的坐标值，在本实施例的步骤S11中的建图时可以获取尽量多的位置的坐标值；另外，如果有一个关键点的坐标值未在自动建图时测量得到，可以通过该关键点附近的已知坐标值的位置来推算得到该关键点的坐标值。需注意，本实施例的建图过程和遍历关键点过程均可采用基于VIO的SLAM技术来实现。

可选地，在机器人110到达关键点后数据采集设备120采集数据的实施例中，前述的步骤S13包括：机器人110在到达一个关键点后发送采集启动信号至数据采集设备120，以触发对定位导航数据的采集；在采集完毕后数据采集设备120发送采集完毕信号至该机器人110以触发该机器人110向下一个关键点移动。进一步地，在采集多种定位导航数据的实施例中，数据采集设备120包括多种采集单元，在机器人110到达一个关键点后发送采集启动信号至数据采集设备120的各种采集单元。需注意，在采集多种定位导航数据的实施例中，机器人110需要等到在一个关键点的所有采集工作完毕后，即接收到所有的相应的采集完毕信号之后，再向下一个关键点移动。可选地，在利用远程终端140进行遥控采集的实施例中，在完成一个关键点的数据采集后，机器人110需要等到接收到远程终端140的控制指令后，再向下一个关键点移动。

可选地，在机器人110移动过程中数据采集设备120持续采集数据的实施例中，前述的步骤S13包括：每经过一段预设的时间间隔后，数据采集设备120自动采集一次数据。

在一些实施例中，前述的步骤S13具体包括：在机器人110到达关键点后、和/或在机器人110移动过程中，利用数据采集设备120，进行采集无线信号数据、采集数据采集设备120的运动参数、采集场所的视觉数据中的一个或多个。对应地，前述的步骤S14具体包括：记录采集到的无线信号数据和与该无线信号数据对应的坐标信息和其他关联信息、采集到的运动参数和与该运动参数对应的坐标信息和其他关联信息、采集到的视觉数据和与该视觉数据对应的坐标信息和其他关联信息中的一个或多个。

其中，本发明不限制无线信号的类型，可以是无线保真信号(或称为Wi-Fi信号)、蓝牙信号(或称为Bluetooth信号)、紫蜂信号(或称为ZigBee信号)、或者任何其他无线信号。可选地，前述的无线信号数据包括无线信号强度信息，例如接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称为RSSI)。前述的运动参数包括线速度、角速度、线加速度、角加速度等，可以通过相应的传感器来采集，如惯性测量单元等元件。需注意，由于数据采集设备120设置于机器人110上并随机器人110一同移动，采集到的数据采集设备120的运动参数事实上也是机器人110的运动参数的实际值。

在一些具体实施例中，前述的步骤S13中的采集关键点的无线信号数据的过程具体包括：机器人110在到达一个关键点后发送采集启动信号至设置于该机器人110上的数据采集设备120的无线信号采集单元121；该数据采集设备120的无线信号采集单元121在接收到该采集启动信号后采集关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至该机器人110以触发该机器人110向下一个关键点移动。前述的步骤S14具体包括：记录采集到的无线信号强度信息和与该无线信号强度信息对应的关键点的坐标值。

在一些具体实施例中，前述的步骤S12具体包括：机器人110按照指定的运动参数设定值，通过一系列预设好的路线，来遍历每个关键点。并且，前述的步骤S13中的采集数据采集设备120的运动参数的过程具体包括：在该机器人110按照该运动参数设定值进行遍历关键点的移动过程中，数据采集设备120的运动参数采集单元122测量感应得到在该机器人110的带动下的该数据采集设备120的运动参数感应值。前述的步骤S14具体包括：记录采集到的运动参数感应值、与该运动参数感应值对应的运动参数设定值、和与该运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。其中，前述的运动参数包括线速度、角速度、线加速度、角加速度的一个或多个，还可以包括预设路线、预设路线初始位置、运动时间等其他信息。需注意，在一些示例中，该运动参数设定值是预先设定的并存储于机器人110，或者在另一些示例中，该运动参数设定值是由远程终端140设定的。

在一些具体实施例中，前述的步骤S13中的采集场所的视觉数据具体包括：在机器人110到达一个关键点后、和/或在机器人110移动过程中，数据采集设备120的视觉数据采集单元123从一个或多个朝向来采集场所中的标志场景或标志物的图像。前述的步骤S14具体包括：记录采集到的图像、与该图像对应的朝向信息、和与该图像的采集位置对应的坐标值。可选地，该标志场景/该标志物是在场所中预先选取的场景/物体，一般是标志性的场景/物体，可以是一个或多个。在标志场景/标志物是多个的情形中，可以在每个采集位置采集多个标志场景/标志物的图像。可选地，通过机器人110一部分的转动来带动数据采集设备120进行转动，以改变数据采集设备120的视觉数据采集单元123的朝向，在每次机器人110转动结束后进行视觉数据的采集，并在一个朝向的采集完毕后再次转动，从而能够实现从多个朝向采集视觉数据。可选地，还可以计算采集到的图像的特征点和描述子，并记录该特征点和该描述子。

需注意，在一些实施例中，在前述的步骤S13中，并非必须同时采集无线信号数据、运动参数和视觉数据，也不仅限于采集这三种类型的数据，可以依据实际情况来增减待采集数据的类型。而且在采集过程中，并非必须在每个关键点都采集无线信号数据、运动参数和视觉数据，也可以在不同的关键点采集不同类型的数据。

需要说明的是，如果与采集到的定位导航数据对应的采集位置的坐标值未在机器人110自动建图过程中得到，则可以根据该采集位置附近的关键点的坐标值来推算得到该采集位置的坐标值。例如采用插值的方式，通过对附近关键点的坐标值进行插值来得到该采集位置的坐标值。

在一些实施例中，本发明的定位导航数据采集方法还包括在一天中的不同时间自动地或人为地进行多次数据采集，采集多个时间对应的定位导航数据，并在采集定位导航数据的同时获取并记录采集数据的时间。具体地，本发明的定位导航数据采集方法还包括：在指定的多个时间启动机器人110、数据采集设备120和数据存储模块130执行前述实施例的步骤S11至步骤S14的过程，以便在一天中的不同时间多次进行数据采集得到与多个采集时间对应的定位导航数据。并且在步骤S14中还包括：记录与采集到的定位导航数据对应的采集时间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (22)

1.一种定位导航数据采集系统，其特征在于，所述系统包括：

一个或多个机器人，所述机器人用于获取场所的坐标信息，以及遍历所述场所中的多个关键点，其中，所述坐标信息包括所述关键点的坐标值；

一个或多个数据采集设备，设置于所述机器人上，用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人的移动过程中采集定位导航数据；

数据存储模块，用于记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息。

2.根据权利要求1所述的定位导航数据采集系统，其特征在于，所述机器人具体用于：

利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术对所述场所建图得到所述坐标信息；

利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术进行自动导航并遍历所述关键点。

3.根据权利要求1所述的定位导航数据采集系统，其特征在于：

所述机器人包括第一建图单元和第一遍历单元；

所述第一建图单元用于通过对设置于所述场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；其中，所述关键点标记是用于标识出所述关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记；

所述第一遍历单元用于根据所述关键点的坐标值，自动导航并遍历所述关键点。

4.根据权利要求1所述的定位导航数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括：

远程终端，与所述机器人和所述数据采集设备通信连接，用于展示所述机器人和所述数据采集设备的状态、展示采集到的数据、对所述机器人的运动和所述数据采集设备的数据采集进行远程监控、在出现故障时接管所述机器人和所述数据采集设备的控制、以及遥控所述机器人建图。

5.根据权利要求4所述的定位导航数据采集系统，其特征在于：

所述机器人包括第二建图单元、第二遍历单元的一个或多个；

所述第二建图单元用于根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；

所述第二遍历单元用于根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，在所述场所中移动并遍历所述关键点；

所述数据采集设备具体用于根据所述远程终端的控制指令，在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中采集定位导航数据。

6.根据权利要求1到5中任意一项权利要求所述的定位导航数据采集系统，其特征在于：

所述数据采集设备包括无线信号采集单元、运动参数采集单元、视觉数据采集单元的一个或多个；

所述无线信号采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集无线信号数据；

所述运动参数采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集所述数据采集设备的运动参数；

所述视觉数据采集单元用于在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，采集所述场所的视觉数据。

7.根据权利要求6所述的定位导航数据采集系统，其特征在于：

所述机器人还包括采集启动单元，用于在到达一个所述关键点后发送采集启动信号至所述无线信号采集单元，以触发对无线信号数据的采集；

所述无线信号采集单元具体用于在接收到所述采集启动信号后采集所述关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至所述机器人以触发所述机器人向下一个所述关键点移动；

所述数据存储模块包括无线信号数据存储单元，用于记录所述无线信号强度信息和与所述无线信号强度信息对应的所述关键点的坐标值。

8.根据权利要求6所述的定位导航数据采集系统，其特征在于，

所述机器人具体用于按照指定的运动参数设定值进行移动来遍历每个所述关键点；

所述运动参数采集单元具体用于：在所述机器人按照所述运动参数设定值进行移动的过程中，测量得到在所述机器人的带动下的所述数据采集设备的运动参数感应值；

所述数据存储模块包括运动参数存储单元，用于记录所述运动参数感应值、与所述运动参数感应值对应的所述运动参数设定值、和与所述运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。

9.根据权利要求6所述的定位导航数据采集系统，其特征在于，

所述视觉数据采集单元具体用于：在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人遍历所述关键点的移动过程中，从一个或多个朝向采集所述场所中的标志场景或标志物的图像；

所述数据存储模块包括视觉数据存储单元，用于记录所述图像、与所述图像对应的所述朝向信息、和与所述图像的采集位置对应的坐标值。

10.根据权利要求1所述的定位导航数据采集系统，其特征在于，

所述系统还包括定时启动单元，用于在指定的多个时间启动所述机器人和所述数据采集设备采集所述定位导航数据；

所述数据存储模块还用于记录与所述定位导航数据对应的采集时间。

11.根据权利要求1所述的定位导航数据采集系统，其特征在于：所述数据采集设备包括增强现实眼镜、移动电脑、智能手机或智能手表。

12.一种定位导航数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

一个或多个机器人获取场所的坐标信息；其中，所述坐标信息包括所述场所中的多个关键点的坐标值；

一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点；

在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据；

记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息。

13.根据权利要求12所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：

所述机器人通过对所述场所建图得到所述坐标信息，或所述机器人读取预先存储的所述坐标信息。

14.根据权利要求12所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术对所述场所建图得到所述坐标信息；

所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：利用基于视觉惯性里程计的即时定位与地图构建技术进行自动导航并遍历所述关键点。

15.根据权利要求12所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述一个或多个机器人获取场所的坐标信息包括：所述机器人通过对设置于所述场所中的关键点标记进行自动寻找和识别，自动地对所述场所建图得到所述关键点的坐标值；其中，所述关键点标记是用于标识出所述关键点的视觉标记、红外标记或电磁标记；

所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：所述机器人根据所述关键点的坐标值，自动导航并遍历所述关键点。

16.根据权利要求12所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用远程终端进行，展示所述机器人和所述数据采集设备的状态、展示采集到的数据、对所述机器人的运动和所述数据采集设备的数据采集进行远程监控、在出现故障时接管所述机器人和所述数据采集设备的控制、以及遥控所述机器人建图的一个或多个。

17.根据权利要求16所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点包括：所述机器人根据所述远程终端的控制指令所指定的所述关键点的位置，在所述场所中移动并遍历所述关键点；

所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据包括：所述数据采集设备根据所述远程终端的控制指令采集所述定位导航数据。

18.根据权利要求12到17中任意一项权利要求所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用设置于所述机器人上的数据采集设备采集定位导航数据包括：

在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集无线信号数据、采集所述数据采集设备的运动参数、采集所述场所的视觉数据的一个或多个。

19.根据权利要求18所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集无线信号数据包括：所述机器人在到达一个所述关键点后发送采集启动信号至所述数据采集设备的无线信号采集单元，所述无线信号采集单元在接收到所述采集启动信号后采集所述关键点的无线信号强度信息，以及在采集完毕后发送采集完毕信号至所述机器人以触发所述机器人向下一个所述关键点移动；

所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述无线信号强度信息、和与所述无线信号强度信息对应的所述关键点的坐标值。

20.根据权利要求18所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述一个或多个所述机器人遍历所述场所中的所述关键点具体包括：所述机器人按照指定的运动参数设定值进行移动来遍历每个所述关键点；

所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集所述数据采集设备的运动参数包括：在所述机器人按照所述运动参数设定值进行移动来遍历所述关键点的过程中，所述数据采集设备的运动参数采集单元测量得到在所述机器人的带动下的所述数据采集设备的运动参数感应值；

所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述运动参数感应值、与所述运动参数感应值对应的所述运动参数设定值、和与所述运动参数感应值的采集位置对应的坐标值。

21.根据权利要求18所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，

所述在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人移动过程中，利用所述数据采集设备进行采集所述场所的视觉数据包括：在所述机器人到达所述关键点后、和/或在所述机器人遍历所述关键点的移动过程中，从一个或多个朝向采集所述场所中的标志场景或标志物的图像；

所述记录所述定位导航数据、和与所述定位导航数据的采集位置对应的所述坐标信息包括：记录所述图像、与所述图像对应的所述朝向信息、和与所述图像的采集位置对应的坐标值。

22.根据权利要求12所述的定位导航数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

在指定的多个时间启动所述机器人和所述数据采集设备采集所述定位导航数据；

记录与所述定位导航数据对应的采集时间。