CN111024062A - 基于伪gnss及ins的制图系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于制图技术领域，提供了一种基于伪GNSS和INS的制图系统，包括：运动规划模块，输入移动平台的移动路线，将移动路线发送至控制单元；设于移动平台上的视觉传感器，采集行驶区域的环境数据，提取当前帧环境数据中的路标；GNSS/INS定位单元，在GNSS友好环境中，定位移动平台的当前位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；伪GNSS/INS定位单元，在GNSSS拒绝环境中，基于构建的地图来获取移动平台当前的位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；制图单元，基于移动平台的当前位姿将当前帧中的未知路标纳入地图中；控制单元，控制移动平台按照设定移动路线移动；在GNSS拒绝环境，采用伪GNSS/INS定位单元实现实际GNSS/INS结构的功能，使得制图系在GNSS富裕环境下及GNSS拒绝环境均能实现制图功能。

Description

基于伪GNSS及INS的制图系统
技术领域
本发明属于制图技术领域，提供了一种基于伪GNSS和INS的制图系统。
背景技术
移动制图系统(MMS)不仅促进了不同环境的全面3D建图，而且还为该方向的应用研究的新领域铺平了道路。在MMS的众多基本模块中，定位和定向模块被认为是至关重要且昂贵的组件，这些模块与地图传感器组合可提供高质量地图。随着科学技术的迅猛发展，MMS技术及其支撑技术取得了巨大的进步，最具代表性的是GNSS/INS定位系统与各种地图传感器的全面集成应用于MMS技术。在开阔的室外环境中，利用GNSS获得近乎完美的性能，但将这些MMS扩展到GNSS限制的区域(例如室内环境)是非常具有挑战性的， GNSS/INS模块和地图传感器的集成会放大GNSS/INS单元的优缺点，生成的地理参考地图仅限于GNSS信号始终可用的区域，因此，这种MMS不适合 GNSS拒绝环境中的多种应用，例如室内测量和地下导航。
发明内容
本发明实施例提供一种基于伪GNSS和INS的制图系统，在GNSS富裕环境下及GNSS拒绝环境均能实现制图功能。
本发明是这样实现的，一种基于伪INS和GNSS的制图系统，所述系统包括：
运动规划模块，输入移动平台的移动路线，将移动路线发送至控制单元；
设于移动平台上的视觉传感器，采集行驶区域的环境数据，提取当前帧环境数据中的路标；
GNSS/INS定位单元，在GNSS友好环境中，定位移动平台的当前位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；
伪GNSS/INS定位单元，在GNSSS拒绝环境中，基于构建的地图来获取移动平台当前的位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；
制图单元，基于移动平台的当前位姿将当前帧中的未知路标纳入地图中，即计算未知路标在地图坐标系中的位置；
控制单元，控制移动平台按照设定移动路线移动；
未知路标是指未纳入地图坐标系中的路标。
进一步的，伪GNSS/INS定位单元包括：
全局坐标计算子单元，基于上一帧的位姿将当前帧中的路标映射到地图坐标系中，获取各路标在地图坐标系中的坐标，即为路标的全局坐标；
路标点匹配子单元，在地图中获取距各全局坐标最近的路标点，并计算全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离小于允许的距离偏差，则该全局坐标对应的路标为已知路标，距全局坐标最近的路标点即为对应路标在地图坐标系中的位置；
位姿计算子单元，基于当前帧中的已知路标来计算移动平台当前的位姿。
进一步的，所述制图单元包括：
全局坐标生成子单元，基于移动机器人的当前位姿将当前帧中的路标映射到路标地图中，获取各路标的全局坐标；
未知路标确定单元，计算各全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离大于距离阈值，则判定该全局坐标对应的路标为未知路标。
本发明提供的基于伪GNSS和INS的制图系统具有如下有益技术效果：1) 在GNSS拒绝环境，采用伪GNSS/INS定位单元实现实际GNSS/INS结构的功能，使得制图系在GNSS富裕环境下及GNSS拒绝环境均能实现制图功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于伪GNSS和INS的制图系统的结构示意图。
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。
图1为本发明实施例提供的基于伪GNSS和INS的制图系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该系统包括：
运动规划模块，输入移动平台的移动路线，将移动路线发送至控制单元；
视觉传感器，采集行驶区域的环境数据，提取当前帧环境数据中的路标；
GNSS/INS定位单元，在GNSS友好环境中，定位移动平台的当前位姿，将位姿发送至制图单元；
GNSS友好环境是指GNSS能正常定位的环境，GNSS拒绝环境是指GNSS 无法正常定位的环境；
伪GNSS/INS定位单元，在GNSSS拒绝环境中，基于构建的地图来获取移动平台当前的位姿，将位姿发送至制图单元；
制图单元，基于当前位姿将当前帧中的路标纳入地图中，即计算路标在地图坐标系中的位置；
控制单元，控制移动平台按照设定移动路线移动。
在本发明实施例中，伪GNSS/INS定位单元包括：全局坐标计算子单元、路标点匹配子单元，位姿计算子单元及地图构建子单元，其中；
全局坐标计算子单元，基于上一帧的位姿将当前帧中的路标映射到地图坐标系中，获取各路标在地图坐标系中的坐标，即为路标的全局坐标；
路标点匹配子单元，在地图中获取距各全局坐标最近的路标点，并计算全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离小于允许的距离偏差，则该全局坐标对应的路标为已知路标，距全局坐标最近的路标点即为对应路标在地图坐标系中的位置，若距离大于允许的距离偏差，则该全局坐标对应的路标为未知路标；
位姿计算子单元，基于当前帧中的已知路标来计算移动平台当前的位姿，位姿既包括移动平台在路标地图中的位置及姿态角。
在本发明实施例中，所述制图单元包括：
全局坐标生成子单元，基于移动机器人的当前位姿将当前帧中的路标映射到路标地图中，获取各路标的全局坐标；
未知路标确定单元，计算各全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离大于距离阈值，则判定该全局坐标对应的路标为未知路标。
本发明提供的基于伪GNSS和INS的制图系统具有如下有益技术效果：在GNSS拒绝环境，采用伪GNSS/INS定位单元实现实际GNSS/INS结构的功能，使得制图系在GNSS富裕环境下及GNSS拒绝环境均能实现制图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于伪GNSS和INS的制图系统，其特征在于，所述系统包括：
运动规划模块，输入移动平台的移动路线，将移动路线发送至控制单元；
设于移动平台上的视觉传感器，采集行驶区域的环境数据，提取当前帧环境数据中的路标；
GNSS/INS定位单元，在GNSS友好环境中，定位移动平台的当前位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；
伪GNSS/INS定位单元，在GNSSS拒绝环境中，基于构建的地图来获取移动平台当前的位姿，将移动平台的当前位姿发送至制图单元；
制图单元，基于移动平台的当前位姿将当前帧中的未知路标纳入地图中，即计算未知路标在地图坐标系中的位置；
控制单元，控制移动平台按照设定移动路线移动；
未知路标是指未纳入地图坐标系中的路标。
2.如权利要求1所述基于伪GNSS和INS的制图系统，其特征在于，伪GNSS/INS定位单元包括：
全局坐标计算子单元，基于上一帧的位姿将当前帧中的路标映射到地图坐标系中，获取各路标在地图坐标系中的坐标，即为路标的全局坐标；
路标点匹配子单元，在地图中获取距各全局坐标最近的路标点，并计算全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离小于允许的距离偏差，则该全局坐标对应的路标为已知路标，距全局坐标最近的路标点即为对应路标在地图坐标系中的位置；
位姿计算子单元，基于当前帧中的已知路标来计算移动平台当前的位姿。
3.如权利要求1所述基于伪GNSS和INS的制图系统，其特征在于，所述制图单元包括：
全局坐标生成子单元，基于移动机器人的当前位姿将当前帧中的路标映射到路标地图中，获取各路标的全局坐标；
未知路标确定单元，计算各全局坐标与相应最近路标点的距离，若距离大于距离阈值，则判定该全局坐标对应的路标为未知路标。
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