CN111982115A - 基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置以及介质 - Google Patents

基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置以及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置以及介质，所述基于惯性导航系统的特征点地图构建方法包括：搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从所述惯性导航系统获取所述移动平台的定位数据；根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；根据所述多条拟合线提取得到多个特征点；根据所述多条拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图。该特征点地图构建方法可通过对惯性导航系统定位误差修正，在不增加其他硬件设备的情况下，有效地提高了特征点地图定位的精度，降低了对特征点地图构建的成本。

Description

基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置以及介质
技术领域
本发明涉及地图构建领域，尤其涉及一种基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置以及介质。
背景技术
相关技术中，针对于地图的构建方法主要有两种，方法一：通过获得建筑物的实体建筑图，将其数字化获得对应的电子地图；方法二：通过激光雷达采集点云数据，进行数据处理、地图标注以及编译后得到地图。但是方法一获取实体建筑图的途径困难，且由于建筑图与实际场景有偏差，导致地图数字化后无法进行匹配及误差修正，造成定位数据误差大，地图精度低；方法二虽然可以最直接地获取高精度地图，但激光设备昂贵，导致成本增加，且时效性差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种惯性导航系统的特征点地图构建方法，以在提高地图定位精度的同时，降低地图构建的成本。
本发明第二方面实施例提出一种基于惯性导航系统的特征点地图构建装置。
本发明第三方面实施例提出一种计算机可读存储介质。
本发明第四方面实施例提出一种电子设备。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于惯性导航系统的特征点地图构建方法，所述方法包括以下步骤：搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从所述惯性导航系统获取所述移动平台的定位数据；根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；根据所述多条拟合线提取得到多个特征点；根据所述多条拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图。
本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法，通过搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从惯性导航系统获取移动平台的定位数据；并根据定位数据进行拟合处理，以得到多条拟合线；进一步根据多条拟合线提取得到多个特征点；从而根据多条拟合线和多个特征点，生成待测场地的特征点地图，由此以提高地图定位的精度，同时降低地图构建的成本。
另外，本发明上述实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线，包括：按照所述预设轨迹和/或预设时间将所述定位数据分为多组；分别对每组定位数据进行拟合处理，得到所述多条拟合线。
根据本发明的一个实施例，所述拟合线为拟合直线，其中，所述根据所述多条拟合线提取得到多个特征点，包括：获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；判断所述差值是否大于预设差值阈值；如果所述差值大于所述预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为所述特征点。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述多个拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图，包括：根据所述多个拟合直线和所述多个特征点合成得到定位轨迹；根据所述定位轨迹生成所述待测场地的特征点地图。
根据本发明的一个实施例，所述移动平台为车辆或者可移动机器人。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于惯性导航系统的特征点地图构建装置，所述所述装置包括：获取模块、拟合模块、提取模块和生成模块，获取模块，搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从所述惯性导航系统获取所述移动平台的定位数据；拟合模块，用于根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；提取模块，用于根据所述多条拟合线提取得到多个特征点；生成模块，用于根据所述多条拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图。
本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建装置，通过获取模块获取惯性导航系统获取移动平台的定位数据；在获取定位数据后，拟合模块根据定位数据进行拟合处理，以得到多条拟合线；并利用提取模块根据多条拟合线提取多个特征点，进而生成模块根据多条拟合线和所述多个特征点，生成待测场地的特征点，由此以提高地图定位的精度，同时降低地图构建的成本。
另外，本发明上述实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述拟合模块，具体用于：按照所述预设轨迹和/或预设时间将所述定位数据分为多组；分别对每组定位数据进行拟合处理，得到所述多条拟合线。
根据本发明的一个实施例，所述拟合线为拟合直线，其中，所述提取模块，具体用于：获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；判断所述差值是否大于预设差值阈值；如果所述差值大于所述预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为所述特征点。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种基于惯性导航的特征点地图构的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于惯性导航的特征点地图构建方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述基于惯性导航的特征点地图构建方法对应的计算机程序被处理器执行时，有助于提高地图定位的精度，同时降低地图构建的成本。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电子设备，电子设备包括包存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的基于惯性导航的特征点地图构建方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建装置的结构框图；
图3是本发明一个实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法中得到多个特征点的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法、装置1以及存储介质。
在本发明实施例中，图1是本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法的流程图。
如图1所示，基于惯性导航系统的特征点地图构建方法包括以下步骤：
S1，搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从惯性导航系统获取移动平台的定位数据。
在该实施例中，待测场地可以是停车场，如地下停车场。移动平台可为车辆或者移动机器人，移动的车辆或者移动机器上设置有惯性导航系统，在移动的车辆或者移动机器人的移动过程中，惯性导航系统可根据车辆或者移动机器人的移动轨迹，生成移动平台的定位数据。其中，移动平台的定位数据可以是移动平台运动轨迹上对应的坐标。
S2，根据定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线。
具体地，可按照预设轨迹和/或预设时间将定位数据分为多组；并分别对每组定位数据进行拟合处理，从而得到多条拟合线。其中，可以对多组定位数据进行一阶线性拟合，从而多条拟合线可以为拟合直线。
作为一个示例，可将移动平台每移动预设距离，惯性导航系统检测的数据分为一组；也可将移动平台每移动预设时间如10s-180s，惯性导航系统检测的数据分为一组。由此，按照预设轨迹和预设时间将定位数据分为多组，依据惯性导航系统在短时间内定位准确，并且短时间内定位轨迹图能反映(室内)建筑地图的部分信息的特点。对短时间惯性导航输出的定位数据按照实际场地的情况进行划分，进行一阶直线拟合。其中，预设距离可根据移动平台的移动速度进行设定，预设距离与移动速度正相关；预设时间可按照惯性导航系统地图定位的更新频率进行设置，如预设时间可设置为1分钟、2分钟等。
S3，根据多条拟合线提取得到多个特征点。
作为一个示例，如图3所示，步骤S3可包括S31：获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；S32，判断差值是否大于预设差值阈值；S33,如果差值大于预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为特征点。
具体地，在得到多条拟合线后，每条拟合线均为直线，且每条拟合线在对应的坐标系中具有对应的斜率，可以选取相邻的两条拟合线的斜率，并计算相邻两个拟合直线的斜率之间的差值(如Ka＝Kb-Kc，其中，Ka代表任意相邻两条拟合直线的斜率差，Kb代表任意相邻两条拟合直线中其中一条拟合直线的斜率，Kc代表任意相邻两条拟合直线中其中另一条拟合直线的斜率)，将得到的差值与预设差值阈值进行比较，如果该差值大于预设差值阀值，则两条拟合直线的交点为特征点，反之，则不取交点为特征点。
其中，可根据预设轨迹建立坐标系，例如，以预设轨迹为纵轴，垂直于预设轨迹的线为横轴建立坐标系，由此可以得到多个坐标系，在得到拟合直线后，可在对应的坐标系中计算各拟合直线对应的斜率；也可仅建立一个坐标系，在该坐标系中计算各拟合直线对应的斜率。
S4，根据多条拟合线和多个特征点，生成待测场地的特征点地图。
具体地，在得到多个特征点后，将多个特征点与多个拟合直线进行合成，例如，按照拟合直线对应的时间先后顺序，对基于拟合直线得到的特征点进行连线，得到定位轨迹，并根据定位轨迹生成待测场地的特征点地图。由此，通过提取出斜率相差较大的相邻两段直线的交点为特征点，并进行连线得到定位轨迹，可有效的消除惯性导航系统的定位累积误差，从而实现了高精度定位。
综上，本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法，通过对移动平台的多组定位数据进行拟合处理，以得到多个特征点，并将多个特征点与多个拟合直线进行合成以生成待测场地的特征点地图，用助于消除惯性导航系统的误差累积，提高地图定位的精度，同时该方法是基于惯性导航系统，并未添加其他设备，从而节省了地图构建的成本。
图2是本发明一个实施例的特征点地图构建装置1的结构框图。
如图2所示，特征点地图构建装置1包括，获取模块10、拟合模块20、提取模块30和生成模块40。
具体地，搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，获取模块10从惯性导航系统获取移动平台的定位数据；拟合模块20用于根据定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；提取模块30用于根据多条拟合线提取得到多个特征点；生成模块40用于根据多条拟合线和所述多个特征点，生成待测场地的特征点地图。
在本发明的一个实施例中，拟合模块20具体用于：按照预设轨迹和/或预设时间将定位数据分为多组；并分别对每组定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线。提取模块30具体用于：获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；判断差值是否大于预设差值阈值；如果差值大于预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为特征点。
需要说明的是，本发明实施例的特征点地图构建装置1的其他具体实施方式，可参见本发明上述实施例的特征点地图构建方法的具体实施方式。
综上，本发明实施例的基于惯性导航系统的特征点地图构建装置1，通过设拟合模块20对移动平台的多组定位数据进行拟合处理，以得到多个特征点，并由生成模块40将多个特征点与多个拟合直线进行合成以生成待测场地的特征点地图，用助于消除惯性导航系统的误差累积，提高地图定位的精度，同时该装置1是基于惯性导航系统，并未添加其他设备，降低了地图构建的成本。
进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质。
在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于惯性导航系统的特征点地图构建方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述基于惯性导航系统的特征点地图构建对应的计算机程序被处理器执行时，可实现对惯性导航系统的误差进行修正，避免导航系统的误差累计，提高了地图定位的精度。
更进一步地，本发明还提出一种电子设备。
电子设备包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中基于惯性导航系统的特征点地图构建方法的步骤。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于惯性导航系统的特征点地图构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从所述惯性导航系统获取所述移动平台的定位数据；
根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；
根据所述多条拟合线提取得到多个特征点；
根据所述多条拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线，包括：
按照所述预设轨迹和/或预设时间将所述定位数据分为多组；
分别对每组定位数据进行拟合处理，得到所述多条拟合线。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述拟合线为拟合直线，其中，所述根据所述多条拟合线提取得到多个特征点，包括：
获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；
判断所述差值是否大于预设差值阈值；
如果所述差值大于所述预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为所述特征点。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图，包括：
根据所述多个拟合直线和所述多个特征点合成得到定位轨迹；
根据所述定位轨迹生成所述待测场地的特征点地图。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动平台为车辆或者可移动机器人。
6.一种基于惯性导航系统的特征点地图构建装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，搭载惯性导航系统的移动平台在待测场地按照预设轨迹运动过程中，从所述惯性导航系统获取所述移动平台的定位数据；
拟合模块，用于根据所述定位数据进行拟合处理，得到多条拟合线；
提取模块，用于根据所述多条拟合线提取得到多个特征点；
生成模块，用于根据所述多条拟合线和所述多个特征点，生成所述待测场地的特征点地图。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述拟合模块，具体用于：
按照所述预设轨迹和/或预设时间将所述定位数据分为多组；
分别对每组定位数据进行拟合处理，得到所述多条拟合线。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述拟合线为拟合直线，其中，所述提取模块，具体用于：
获取每条拟合直线的斜率，并计算相邻两拟合直线的斜率之间的差值；
判断所述差值是否大于预设差值阈值；
如果所述差值大于所述预设差值阈值，则将该差值对应的两拟合直线的交点为所述特征点。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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