CN112556695B - 室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及存储介质，包括：根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。根据本发明的方法，可以解决室内定位和导航问题，还可以获得室内的高精度三维模型。

Description

室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及室内定位导航和三维建模技术领域，尤其涉及一种室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及介质。

背景技术

随着智慧城市进程的快速推进，以影像地图为基础的实景三维，是未来地理信息技术发展的新方向之一。高精度三维信息获取可以通过进行即时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)获取三维信息，利用一定的技术手段制作出高精度的三维实景地图。在室外，SLAM配合全球导航卫星系统定位(GlobalNavigation Satellite System，GNSS，例如北斗/GPS)是常用的方式。然而室内实景三维模型建设需要在未知环境下进行定位和制图，进而构建室内实景三维模型，面临着导航定位以及三维模型构建的技术难题。

Tiemann等人提出了一种基于SLAM-增强型UWB定位的无人机室内导航方法，其中SLAM-增强型UWB定位的误差为13.9cm。Rafael等人提出了一种利用一组平面标记的测图与定位，获得了比基于运动和视觉SLAM的结构方法具有更好的性能。Lim等人提出了一种基于人工地标的实时单摄像机SLAM方法，由于存在许多例外和假设，相关应用还不够成熟。

超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术，利用纳秒级的极窄脉冲传输数据，可以实现室内高精度定位，但UWB信号受非视距(Non Line of Sight，NLOS)条件影响严重，需要布置大量的基站设备。惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)采用加速度计和陀螺仪等惯性器件获取的数据经过积分运算可以获得位置、姿态以及速度等信息，但是，受限于器件工艺及积分计算原理，惯性导航定位精度随着时间推移会不断降低，难以独立导航。视频传感器作为一种流媒体技术，可以用于导航定位、三维建模等。然而，视觉室内定位和建模方法存在一些挑战，如图环境纹理稀疏、光线太亮或太暗等均会导致视觉定位失败。

发明内容

本发明提供一种室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及介质，用以解决室内定位和三维建模的问题。

第一方面，本发明提供一种室内定位与三维建模方法，包括：根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模方法，所述在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据，包括：进入第一组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；以及行进至第二组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模方法，所述在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据，还包括：在所述第一组超宽带基站和所述第二组超宽带基站之间的行进路径上，通过包括惯性导航和视觉融合的方式采集数据。

在定位过程中，仅通过惯性导航和视觉技术无法得到绝对空间基准，而超宽带技术可以提供绝对空间基准，解决装置的定位初始化问题。而且，惯性导航和视觉技术定位产生的误差，可以通过超宽带技术进行校正或抑制，以获取较高精度的摄像机三维位置和姿态信息。

通过超宽带/惯性导航/视觉融合技术，可以减少室内超宽带基站的数量，基于惯性导航可以在短时间内提供高精度位置和姿态信息等因素，可以保障在超宽带信号不覆盖区域保障高精度定位结果。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模方法，所述第一组超宽带基站和所述第二组超宽带基站包括至少4个基站设备。

可以测量设置的超宽带基站以得到其精确坐标，通过多个基站设备，优选4个基站设备的测量结果，可以得到超宽带定位标签的高精度(厘米级)三维位置信息。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模方法，所述初始信息包括室内地图。

第二方面，本发明提供一种室内定位与三维建模方法，包括：接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模方法，所述处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型，包括：使用通过超宽带和惯性导航方式获得的数据辅助实现三维建模。

第三方面，本发明提供一种室内定位与三维建模系统，包括自动导航装置和云平台，所述自动导航装置与云平台通信连接；所述自动导航装置，用于执行第一方面所述的室内定位与三维建模方法的步骤；所述云平台，用于执行第二方面所述的室内定位与三维建模方法的步骤。

第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的室内定位与三维建模方法的步骤，或实现如第二方面所述的室内定位与三维建模方法的步骤。

第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述室内定位与三维建模方法的步骤，或实现如第二方面所述的室内定位与三维建模方法的步骤。

第六方面，本发明还提供一种室内定位与三维建模装置，包括：传感器和集成电路；

所述传感器包括超宽带定位标签、惯性导航传感器和摄像机；

所述集成电路包括：时钟源，用于产生时钟信号；微控制器，用于使用所述时钟信号，对通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的数据进行时间同步；存储器，用于存储原始程序、原始数据和缓存数据；通信模块，用于向云平台发送数据和从云平台接收数据；供电模块，用于向包括传感器的各部分供电，并且根据不同传感器的所需进行电压和电流的调节。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模装置，所述时钟源包括晶体振荡器，所述晶体振荡器用于产生高于200HZ的震荡信号。

可选地，根据本发明提供的室内定位与三维建模装置，所述集成电路还包括接口模块，用于与外部设备连接以传输数据。

由上面技术方案可知，本发明实施例提供的室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及介质，通过融合应用超宽带、惯性导航和视觉技术，解决了以下至少部分问题，例如超宽带定位需要大量的基站设备，惯性导航定位的误差会随行进路程的增长而发散，以及视觉定位和建模受周围光学环境影响较大，缺乏精准定位基准等。

附图说明

图1是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的流程图；

图2是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的另一流程图；

图3是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的示意图；

图4是本发明提供的另一室内定位与三维建模方法的实施例的另一流程图；

图5是本发明提供的室内定位与三维建模系统的实施例的示意图；

图6是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的另一示意图。

图7是本发明提供的室内定位与三维建模装置的结构示意图。

图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现阶段国内外众多学者开展了基于UWB、RF(Radio Frequency，射频)、Wi-Fi、蓝牙、Vision、ZigBee和多传感器组合的室内定位技术研究，推动了相关技术的快速发展，基本可以实现亚米级定位精度，如表1所示：

表1常用室内定位技术对比

基于超宽带、惯性导航、视觉等室内定位技术取得较大进展，基本可以满足多数场景下的定位需求。但是受室内建筑布局、内部结构、材料、装修、温湿度、人流分布、商品摆放、光线变化、纹理等因素影响，高精度室内目标定位问题仍然极具挑战性，无法通过单一传感器解决室内外无缝定位问题，基于多传感器融合的方法成为了主流的技术路线。

室内视觉定位和建模方法受到图像的质量和清晰度影响，快速运动可能会使摄像机可见场景变得模糊，以及纹理稀疏，或者光线太亮或太暗等，会导致频繁的视觉定位和建模失败。

超宽带定位需要标签与基站配对使用，定位范围受基站数量和摆放位置影响较大，信号覆盖弱或者无覆盖的区域无法定位，另外超宽带定位频率较低，一般为1-5HZ。惯性导航受限于器件工艺及积分计算原理，定位精度随着时间推移会不断降低，因而独立的惯性导航系统很难满足长时间高精度导航定位要求。视觉室内定位方法存在一些挑战，如图环境纹理稀疏、光线太亮或太暗等均会导致视觉定位失败。超宽带/惯性导航融合定位在短时间内可以减少超宽带信号弱或者无覆盖区域定位问题，但是仍然依赖较多的超宽带基站。惯性导航/视觉融合定位时缺少绝对空间基准，在视觉定位失败后，误差会快速发散。超宽带/视觉定位依赖超宽带基站数量和位置严重，且在纹理稀疏或者光线变化强烈的区域，视觉定位容易失败，需要频繁的初始化。采用视觉进行室内三维建模时，通常获取的是室内的相对的三维模型，缺少绝对空间基准；且在定位失败后需要频繁的初始化，每次初始化后均会产生新的坐标系统，造成前后基准不统一。

为解决上述问题中的至少一种，本发明提供了一种室内定位与三维建模方法及其装置，下面将通过具体实施例对本发明提供的内容进行详细解释和说明。

图1是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的流程图。如图1所示，本发明提供的室内定位与三维建模方法可以包括以下步骤：

步骤101，根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；其中初始信息如室内地图，可能是建筑的设计平面图，包含基本的通道和墙壁等信息。可能包含有最近的超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域相关的信息，也可能不包含。在行进过程中，使用各种传感器采集周围的数据，包括使用摄像机采集周围的三维影像数据。

步骤102，对通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得云平台接收并处理时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；各个传感器获得的数据经过时间同步，编码后传输至云平台。摄像机的三维位置和姿态信息会被用来与摄像机采集的影像一起，用于构建三维模型，提高三维模型的精确度和建模效率。

步骤103，接收云平台反馈的摄像机的三维位置和姿态信息，根据摄像机的三维位置和姿态信息更新行进轨迹规划；完整的处理数据的模块可以设置在云平台上，借助4G/5G技术手段传输数据，同时获得高效的数据处理效率和精确的结果，并及时反馈到车辆以用于导航定位。当然车辆上也可以设置有数据处理模块，生成用于导航定位的数据和三维模型数据。

图2是本发明提供的室内定位与三维建模方法的另一实施例的流程图；如图2所示，本发明提供的室内定位与三维建模方法可以包括以下步骤：

步骤201，根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；

步骤202，进入第一组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

步骤203，行进至第二组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据。上述超宽带基站包括至少4个基站设备。

在超宽带信号全覆盖的区域，通过超宽带技术可以获取车辆的高精度三维位置和姿态信息，提供绝对空间基准，解决车辆定位初始化问题。已知基站的精确坐标，测得车辆相对于基站的相对位置，通过坐标换算就可以得到车辆的坐标等信息，即车辆的绝对位置。

离开超宽带信号全覆盖区域后，可能超宽带信号很弱或完全没有，这种情况下，可以依靠惯性导航和视觉采集到的数据继续完成导航定位的工作，在较短时间内，可以保持较高精度的位置和姿态信息数据，随着继续行进，受限于周围环境和装置本身的性能及定位原理，位置和姿态信息的数据相比于真实信息误差会变大，出错的概率会增高，直到到达另一超宽带信号全覆盖区域，在这里，再次获取高精度的三维位置和姿态信息，对原先的数据进行校准，包括导航定位数据和用于建模的影像数据。

下面介绍自动导航装置在室内行进过程中可能遇到的基站设备设置情况的实施例，图3是本发明提供的室内定位与三维建模方法的实施例的示意图；如图3所示，本发明提供的室内定位与三维建模方法可以根据以下方式实施。

各个超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域之间存在一定的行进路程，在这段路程上超宽带信号可能很弱也可能没有。这段路程可能较长也可能较短。

优选地，根据预计的设备在无超宽带信号的情况下，误差发散的速率设置超宽带基站，使得成本不会太高同时定位和建模效果也很好。超宽带基站的设置可能也受到建筑结构的限制。本发明提供的室内定位与三维建模方法可以减少室内超宽带基站的数量，且可以保障在超宽带信号不覆盖区域保障高精度定位结果。

一组超宽带基站中设置的基站设备可以不在同一平面上，以获取无异议的三维位置。基站本身的位置信息可以在设置按既定位置安装或之后测量获取。超宽带定位的测距方法可以包括如飞行时间测距法(Time Of Flight，TOF)，到达时间差法(Time Differenceof Arrival，TDOA)，双向飞行时间法(Two Way-Time Of Flight，TW-TOF)等。

下面从云平台的角度进一步描述本发明的实施例，图4是本发明提供的另一室内定位与三维建模方法的实施例的示意图；如图4所示，本发明提供的室内定位与三维建模方法包括以下步骤：

步骤401，接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；

步骤402，处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；

步骤403，发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

在本发明的实施例中，云平台接收通过4G/5G等等通信方式传来的自动导航装置的数据，这些数据经自动导航装置自带的时间同步装置处理，可以作为三维建模的数据来源，其中利用视觉技术获得的影像数据，配合云平台对超宽带和惯性导航传感器获得的三维坐标数据和姿态信息进行包括坐标系转换之类的解算获得的、时间同步的、精确三维坐标和姿态信息，可以进行效率较高的、结果较精确的SLAM计算，以获得室内的三维模型。与此同时，获得的三维位置和姿态信息再由4G/5G模块反馈传输至自动导航装置，用于自动导航装置的导航和定位。

下面参考图5详细描述本发明提供的室内定位与三维建模系统，图5是本发明提供的室内定位与三维建模系统的实施例的示意图；如图5所示，本发明提供的室内定位与三维建模系统包括自动导航装置501和云平台502，所述自动导航装置501与所述云平台502通信连接；

所述自动导航装置501，用于执行上述实施例中关于自动导航装置的室内定位与三维建模方法，如根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台502，以使得所述云平台502接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台502反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

所述云平台502，用于执行上述实施例中关于云平台的室内定位与三维建模方法，如接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置501根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

在本实施例中，通过自动导航装置501与云平台502的协作，使得可以同时高效地完成室内定位导航与同步三维建模功能，利用云平台502的高速运算能力，获得更精确的室内三维模型，同时精简自动导航装置501的结构，实现分布式数据处理。

图6是本发明提供的室内定位与三维建模方法的另一实施例的示意图；如图6所示，本发明提供的室内定位与三维建模方法可以根据以下方式实施。

可以在大型场馆、教室的走廊布设多组超宽带基站设备，每组4个基站设备，并量取基站的精确坐标。车辆在室内进行运动的过程中，在超宽带信号全覆盖区域，利用超宽带/惯性导航/视觉的组合获得摄像机的精确初始位置和姿态信息。在超宽带信号覆盖弱或者无覆盖的区域用惯性导航/视觉组合的方式解决车辆的定位和姿态获取的问题，等到车辆运行到有超宽带信号的区域对上述定位和姿态解决结果再进行约束，抑制误差发散的问题。另外在整个运行区域利用视觉SLAM技术对全部区域进行三维信息采集。上述获得的位置和姿态信息经过与视频流的精确时间同步后进行时空编码处理，用作影像的外方位元素的初始值，提高影像匹配的效率。上述所有的数据采集通过车载的超宽带/惯性导航/摄像机定位建模装置实现，采集的原始观测信息通过装置实现精确的时间同步，并将同步后的超宽带、惯性导航、视觉观测信息通过5G通道传输至云平台，云平台利用上述观测信息实现位置和姿态信息的解算以及坐标系统转换，并基于时间信息与视频流进行精确融合编码，然后辅助视频流进行SLAM计算，获得室内的三维模型。获得的位置和姿态信息再由5G模块反馈传输至车辆，用于车辆的导航和定位。

车辆在室内运行前，先利用室内地图进行车辆行进轨迹规划，然后在行进的过程中会根据上述导航定位信息利用设计轨迹自主运动。

图7是本发明提供的室内定位与三维建模装置的实施例的结构示意图；该装置安装于自主导航装置上，如图7所示，本发明提供的室内定位与三维建模装置可以根据以下方式实施。

该装置包括传感器与集成电路两个重要部分。其中传感器包括有超宽带定位标签，惯性导航传感器和摄像机，三者刚性连接。同时超宽带还集成有超宽带天线。集成电路是一种单片机，该单片机包括1)高精度晶振，用于解决时间基准问题，同时可以产生高于200HZ的震荡信号，用作多传感器的时间同步基准。2)包括STM32处理芯片，用于多传感器数据的时间同步。3)ROM和RAM存储模块，用于原始程序和缓存数据的存储。另外还包括存储卡，用于存储原始数据。4)5G模组和天线，用来传输原始观测数据到云平台，以及接收云平台回传的位置和姿态计算结果，用于车辆的导航控制。5)USB用于装置的配置以及数据的下载。6)锂电池+电源模块，用于设备的供电，电源模块主要根据不同传感器电压和电流需要进行调节。7)电路总线，用于各模块的供电以及数据传输。电路总线外接口包括2个串口，一个USB接口和1个SDI接口，其中两个串口分别用来来接超宽带和INS设备，SDI接口用于连接摄像机。车辆在室内运行时保持摄像头朝前，用于实时的获取视频流信息。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的室内定位与三维建模装置，通过设置供电模块，解决了各个传感器的供电问题。通过设置时钟源和微控制器等解决了多传感器数据的时间同步问题。通过设置存储模块和通信模块，解决了与云平台的数据传输问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

在本发明的描述中，搭载室内定位与三维建模装置的“车辆”可以是自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)、自动或半自动机器人或无人机等各类设备，因此本发明中的“车辆”泛指可自主移动的各类设备，而不是对本发明的限制。

图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行室内定位与三维建模方法，该方法包括：根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

或接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过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)执行本发明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。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的室内定位与三维建模方法，该方法包括：根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

或接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的室内定位与三维建模方法，该方法包括：根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集数据；对所述通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；以及接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

或接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和/或视觉融合的方式获得的；处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息；发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

此外，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，在本发明中，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针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种室内定位与三维建模方法，其特征在于，所述室内定位与三维建模方法由与云平台交互的车辆中的自动导航装置执行，并且包括：

根据初始信息，设计行进轨迹规划，并在按照所述行进轨迹规划行进的过程中通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据，包括：

进入第一组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

行进至第二组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

在所述第一组超宽带基站和所述第二组超宽带基站之间的行进路径上，通过包括惯性导航和视觉融合的方式采集数据，直到行进至超宽带信号全覆盖区域再对定位和姿态解决结果进行约束，以抑制误差发散；

对所述通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集的数据进行时间同步，并将时间同步后的数据传输至云平台，以使得所述云平台接收并处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息，包括：

利用所述时间同步后的数据实现位置和姿态信息的解算以及坐标系统转换，并基于时间信息与视频流进行融合编码，然后辅助视频流进行SLAM计算，获得所经区域的三维模型和所述摄像机的三维位置和姿态信息；以及

接收所述云平台反馈的所述摄像机的三维位置和姿态信息，根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

2.一种室内定位与三维建模方法，其特征在于，所述室内定位与三维建模方法由与车辆中的自动导航装置交互的云平台执行，并且包括：

接收时间同步后的数据，所述数据是在按照行进轨迹规划行进的过程中，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式获得的，包括：

进入第一组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

行进至第二组超宽带基站的超宽带信号全覆盖区域，通过超宽带、惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

在所述第一组超宽带基站和所述第二组超宽带基站之间的行进路径上，通过包括惯性导航和视觉融合的方式采集数据；

处理所述时间同步后的数据，获得所经区域的三维模型和摄像机的三维位置和姿态信息，包括：

利用所述时间同步后的数据实现位置和姿态信息的解算以及坐标系统转换，并基于时间信息与视频流进行融合编码，然后辅助视频流进行SLAM计算，获得所经区域的三维模型和所述摄像机的三维位置和姿态信息；

发送所述摄像机的三维位置和姿态信息，以使得自动导航装置根据所述摄像机的三维位置和姿态信息更新所述行进轨迹规划。

3.一种室内定位与三维建模系统，包括自动导航装置和云平台，所述自动导航装置与所述云平台通信连接；

所述自动导航装置，用于执行权利要求1所述的室内定位与三维建模方法的步骤；

所述云平台，用于执行权利要求2所述的室内定位与三维建模方法的步骤。

4.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现如权利要求1所述的室内定位与三维建模方法的步骤，或执行权利要求2所述的室内定位与三维建模方法的步骤。

5.一种非暂态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所述的室内定位与三维建模方法的步骤，或执行权利要求2所述的室内定位与三维建模方法的步骤。