CN113281775A - 一种基于激光扫描信息的充电座定位方法、芯片及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于激光扫描信息的充电座定位方法、芯片及机器人，所述充电座定位方法包括：根据激光雷达扫描并保存的每相邻两个扫描点的间距，对获取的扫描点进行分簇；利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一个簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出定位线段；将由预设存储空间内连续排列第一预设数量的高强度的扫描点组成为高强度区间，将由预设存储空间内连续排列第二预设数量的低强度的扫描点组成为低强度区间，再将相邻分布的一对高强度区间和低强度区间设置为突变区间；在所述定位线段上利用突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。

Description

一种基于激光扫描信息的充电座定位方法、芯片及机器人

技术领域

本发明涉及机器人激光定位的技术领域，尤其涉及一种基于激光扫描信息的充电座定位方法、芯片及机器人。

背景技术

目前，扫地机器人在正常清扫作业的过程中，通常是朝前进方向移动，扫地机器人在机身后侧总是缺少必要的传感器，因此扫地机器人在以倒退的方式与充电座对接时仅能使用平面激光雷达辅助定位导航，而充电座表面能够提供的定位特征信息较少，成为目前激光回充算法设计面临的挑战。

中国发明专利CN110221617A公开机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法，该自动回充方法公开：基于相应的距离阈值，判断相邻两个扫描点之间的距离、首尾两个扫描点之间的线段的长度对进行扫描点分组，用以判断是否扫描到标识区；当扫描到标识区，计算位于所述机器人充电座的特定方位的过渡点位的坐标；控制所述可移动底盘运动，使所述机器人整体运动至所述过渡点位；然后再次基于相应的距离阈值，判断相邻两个扫描点之间的距离、首尾两个扫描点之间的线段的长度对进行扫描点分组，用以判断是否存在若干线段的长度及间距的排列规律与所述标识区的强反射区与弱反射区的宽度排列规律契合以获取匹配线段，当判断到选取的扫描点到所述匹配线段的距离与所述强反射区与弱反射区之间的距离相符，则说明标识区位于计算位置处；当标识区位于所述计算位置处，控制所述可移动底盘向所述机器人充电座运动，使所述充电触片与所述电能输出导体对接。

中国发明专利CN110221617A需额外设置标识区和过渡点位的坐标，并需反复计算扫描点之间的线段长度以进行强反射区与弱反射区的距离排列规律的匹配，才能确定充电座的具体位置信息；然而，基于扫描点的离散分布特性，且容易受到环境内的障碍物遮挡的影响，计算出的扫描点之间的线段长度的规律性较弱，不容易匹配上所述标识区的强反射区与弱反射区的宽度排列规律，且利用相邻两个扫描点之间的距离、首尾两个扫描点之间的线段的长度进行匹配判断容易存在误判，导致充电座的定位结果不正确。

发明内容

为了解决上述对充电座的准确定位问题，本发明公开一种基于激光扫描信息的充电座定位方法、芯片及机器人，本发明使用带有激光强度信息的激光雷达，在充电座上设计一种带激光强度特征的反射区，融合激光强度信息和激光点云中的直线拟合信息以提高定位识别的准确度。以下是具体技术方案：

一种基于激光扫描信息的充电座定位方法，该充电座定位方法适用定位的充电座包括座体和信号反射区，信号反射区设置在座体上；所述充电座定位方法包括：根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇；利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一个簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段；在所述定位线段对应的参与拟合的扫描点中，将由预设存储空间内连续排列第一预设数量的高强度的扫描点组成为高强度区间，将由预设存储空间内连续排列第二预设数量的低强度的扫描点组成为低强度区间，再将相邻分布的一对高强度区间和低强度区间设置为突变区间；利用突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，从所有的突变区间相对应的候选定位坐标中选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。

与现有技术相比，本技术方案在机器人不发生移动的前提下，利用激光雷达扫描周围环境获取的扫描点进行合理距离层面上的分簇处理，再在分簇出的分离程度较小的扫描点之间拟合相应的反射区处的线段以进一步地将充电座上设置的信号反射区仅拟合为一条定位线段，避免间隔较大的扫描点对定位结果的影响，不易受到环境内的障碍物遮挡的影响，然后在所述定位线段中信号强度变化较大的区间中，挑选出信号强度值最大的坐标信息作为充电座最终的定位结果，从而融合激光强度信息和激光点云中的直线拟合信息以提高定位识别的准确度，也克服现有技术所遵循的线段长度及间距的规律性较弱的问题。

进一步地，所述根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇的方法具体包括：步骤11、在激光雷达获取到扫描点后，按照激光雷达扫描的先后顺序，控制获取到的扫描点逐个存入预设存储空间，再按照相应的数据索引遍历扫描点；其中，先后存入预设存储空间的扫描点对应配置的数据索引是递增的；步骤12、判断当前遍历的扫描点与上一个遍历的扫描点之间的距离是否小于或等于自适应间距阈值，是则进入步骤13，否则进入步骤14；其中，自适应间距阈值是配置为上一个遍历的扫描点对应的测量距离与第一预设比例的乘积；步骤13、确定当前遍历的扫描点和上一个遍历的扫描点都属于当前一个簇；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点；再返回步骤12；步骤14、以当前遍历的扫描点为分割点，完成分出当前一个簇，并将所述当前遍历的扫描点划归为下一个簇；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点；再返回步骤12。该技术方案以预先存入的扫描点的位置信息为基准，在遍历扫描点的过程中动态地调节间距阈值，从相邻两个扫描点中选择当前遍历的间距大于对应间距阈值的一个扫描点为分割点完成一次分簇，从而选择合适的阈值将目标点和离群点分离，使得不同簇对应的扫描点之间存在明显的间隔，避免因采样到的扫描点间隔较大且邻域内的点云稀疏而在相关的激光定位算法处理过程中将有效的定位目标点当成噪声丢失掉。

进一步地，所述利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段的方法包括：步骤21、将每个簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点连成一条待拟合线段，其中，每个簇内的首端的扫描点是对应簇内的数据索引最小的扫描点，每个簇内的尾端的扫描点是对应簇内的数据索引最大的扫描点；步骤22、在每个簇内，将除了首端的扫描点与其尾端的扫描点之外的扫描点设置为待拟合的扫描点，选择其中对应的数据索引最小的待拟合的扫描点设置为当前待拟合的扫描点；步骤23、判断当前待拟合的扫描点到待拟合线段的几何垂直距离是否小于或等于预设离散幅度阈值，是则进入步骤24，否则进入步骤25；其中，预设离散幅度阈值是所述待拟合线段的长度与第二预设比例的乘积；步骤24、确定当前待拟合的扫描点、同一个簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点拟合出的线段为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23，如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段的首尾端依次连接为一条定位线段；其中，每一个簇内对应拟合出的子拟合线段都在同一条直线上；步骤25、将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的首端的扫描点连接为第一分割线段，同时将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的尾端的扫描点连接为第二分割线段；步骤26、若第一分割线段对应的一个簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第一分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点；再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段依次连接为所述定位线段；步骤27、若第二分割线段对应的一个簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第二分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点；再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段依次连接为所述定位线段；其中，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的一个簇内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点；每个簇内的所述子拟合线段是最新一次更新得到的所述待拟合线段。

在步骤25至步骤27中，将第一分割线段和第二分割线段都设置为所述待拟合线段，当前待拟合的扫描点、同一簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点都设置为所述待拟合线段对应的拟合点；然后将下一个待拟合的扫描点更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23；如此迭代拟合出每个簇内的扫描点对应的一条拟合线段，再将这些拟合线段连接为用于表征所述信号反射区的定位线段。

本技术方案分别针对该基准线段的近处的点集、该基准线段的远处的点集选择不同的基准线段进行拟合，在迭代拟合点集合的过程中最终将充电座的信号反射区拟合成一条定位线段，从而在每个簇内以首尾两个扫描点的连线为基准线段迭代分割该线段对应的簇内的扫描点的集合，以将充电座的信号反射区反馈的扫描点拟合为一条线段，方便充电座的识别和定位操作。减少计算耗时。

在执行完步骤25之后，先执行步骤26，再执行步骤27，其中，步骤26内用于拟合处理第一分割线段的待拟合的扫描点所对应的数据索引的最大值是小于步骤27内用于拟合处理第二分割线段的待拟合的扫描点所对应的数据索引的最小值。使得本技术方案在当前待拟合的扫描点偏离步骤21所述的待拟合线段过远时，在步骤25连接出第一分割线段和第二分割线段的前提下，控制参与拟合的扫描点按照对应数据索引由小到大的顺序，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段。

进一步地，若第一反射区与第二反射区不在同一平面，且已经将获取到的扫描点按照前述激光雷达扫描的先后顺序存入预设存储空间内时，包括以下步骤：判断当前遍历的反馈自第一反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值，是则进入所述步骤13，否则进入所述步骤14；其中，所述自适应间距阈值等于上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点对应的测量距离与第一一预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；判断当前遍历的反馈自第二反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值，是则进入所述步骤13，否则进入所述步骤14；其中，所述自适应间距阈值也等于上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点对应的测量距离与第一二预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点是属于同一平面反馈出来的；然后通过执行所述步骤21至所述步骤27来将反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点都拟合到同一条线段上；其中，信号反射区包括若干个高反射区与若干个低反射区，高反射区与低反射区依次间隔设置；第二反射区是所述高反射区时，第一反射区是所述低反射区或其它高反射区；第二反射区是所述低反射区时，第一反射区是所述高反射区或其它低反射区。

与现有技术相比，在该技术方案中，充电座的座体的信号反射区具备凹凸特征或是曲面，不将低反射区和高反射区设置在同一平面上，且设置低反射区和高反射区之间具备一定的平面距离，从而通过自适应地调节相关的比例系数，将不在同一平面但相邻设置的第二反射区和第一反射区内反馈的扫描点划分到同一个簇内，进而便于将充电座的信号反射区拟合为一条线段。提高算法的可操作场景的适应性和鲁棒性。

进一步地，在步骤23至步骤27迭代拟合出的每一条子拟合线段对应的待拟合的扫描点中，按照对应的数据索引将第一预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的高强度的扫描点组成所述高强度区间，按照对应的数据索引将第二预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的低强度的扫描点组成所述低强度区间；其中，第一预设数量和第二预设数量大于预设数量阈值；所述低强度区间排列在所述高强度区间对应的存储区域的相邻区域时，这一对相邻分布的所述低强度区间和所述高强度区间组合设置为所述突变区间，并保存所述突变区间内的高强度区间内的扫描点；其中，信号反射区包括若干个高反射区与若干个低反射区，高反射区与低反射区依次间隔设置；低强度的扫描点是信号强度值小于第一强度阈值的扫描点，且反馈自所述低反射区；高强度的扫描点是信号强度值大于第二强度阈值的扫描点，且是反馈自所述高反射区；第二强度阈值大于第一强度阈值。

本技术方案将相邻设置的所述高强度区间和所述低强度区间设置为所述突变区间，选择出信号强度变化较大的有效稳定的信号区域作为充电座的候选定位区域，提取出的扫描点拟合线段区间对应的信号强度值的变化规律明显，增强定位信息的可靠性。

进一步地，所述利用突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，从所有的突变区间相对应的候选定位坐标中选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息的方法具体包括：步骤41、计算每一个所述突变区间内的高强度的扫描点的信号强度值的均值，并标记为对应的突变区间的局部最大值；步骤42、计算步骤23至步骤27迭代拟合出的每一条子拟合线段上相邻的局部最大值对应的坐标点的间距；步骤43、若一条步骤42所述的子拟合线段上存在三个局部最大值，且每相邻两个局部最大值对应的坐标点的间距都位于预设宽度阈值范围内，则确定当前存在的三个局部最大值对应的坐标点组成一组候选定位坐标；步骤44、从所述定位线段上确定的所有组候选定位坐标对应的坐标点中，选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。该技术方案基于区间的间距和信号强度的极值点信息，筛选出并排分布的三个局部最大值对应的扫描点作为候选定位坐标，并在此基础上在拟合出的定位线段中将信号强度峰值最为集中的一组候选定位坐标设置为所述充电座的定位位置信息，基本上克服信号强度误差的影响，且留有冗余的定位空间。

进一步地，在步骤23至步骤27迭代拟合出的所有拟合出的子拟合线段对应的待拟合的扫描点中，若判断到不存在所述低强度区间、和/或判断到不存在所述高强度区间、和/或判断到不存在一对相邻分布的所述高强度区间和所述低强度区间，停止执行所述充电座定位方法。该技术方案用于判定激光雷达是否扫描出所述信号反射区。

进一步地，所述预设存储空间是以数组或集合的数据结构的形式存在，用于存储扫描点的反馈数据，其中，扫描点的反馈数据包括扫描点的坐标信息、测量距离与反射的激光信号的强度信息。实现扫描点的分段聚集，加快激光点云特征的提取速度。

一种芯片，该芯片用于存储程序，该程序是所述充电座定位方法，融合激光强度信息和激光点云中的直线拟合信息，提高充电座定位识别的准确度。

一种机器人，机器人的机体顶面安装激光雷达，该机器人装配所述的芯片，用于控制所述机器人定位出所述的充电座，机器人使用能够接收所述充电座的信号反射区反馈的激光强度信息的激光雷达，来实现自动回充；融合激光强度信息和激光点云中的直线信息对充电座的信号反射区进行识别，提高识别准确度。

附图说明

图1是一种基于激光扫描信息的充电座定位方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。本发明实施例的方法程序的执行主体是激光导航机器人，这个激光导航机器人上可以设置激光传感器，该激光传感器可以检测障碍物，一般场景下，激光导航机器人在室内移动过程中，可以通过设置在该激光导航机器人上的激光传感器检测周围是否存在障碍物，当检测到墙壁障碍物时，机器人沿该墙壁障碍物执行沿边行为导航至目标位置。

本实施例提供一种专供带激光雷达的机器人使用的充电座，充电座包括座体和信号反射区，信号反射区安装在座体的外露部位，用于向周围的环境反射激光信号，尤其是向带激光雷达的机器人反射激光信号，让激光雷达接收到相应的反射区的反馈信息。具体地，在所述充电座上，信号反射区包括若干个高反射区与若干个低反射区，高反射区与低反射区依次间隔设置，即每两个相邻的高反射区之间均设置有一个低反射区，且每两个相邻的低反射区之间均设置有一个高反射区，其中，高反射区是由贴在所述座体上的高反光率的激光反射板形成，激光反射板对激光具有较强的反射作用，激光雷达扫描高反射区时收到的反馈信号的强度远大于扫描一般物体时收到的反馈信号的强度；低反射区是由贴在所述座体上的低反光率的激光反射板形成，激光反射板对激光具有较弱的反射作用，激光雷达扫描低反射区时收到的反馈信号的强度小于扫描一般物体时收到的反馈信号的强度。

所述低反射区可以是普通材料表面(低反射区自身的外表面，或者在座体上对应于低反射区的位置贴普通的标识材料)，但优选地，低反射区可以由贴在所述座体上的吸光材料形成，吸光材料对激光的反射率较低，激光雷达扫描后收到的返回信号的强度会低于一般物体。如此，通过对信号反射区进行特殊设计，使得信号反射区被设计为一种带激光强度特征的反射区，选择的材料需要使两个相邻反射区域在强度信息中能呈现出明显的区别，即将低反光率材料和高反光率材料在同一水平面上横向间隔排布。

优选地，高反射区与低反射区在座体的同一水平面上横向间隔排布，每个反射区的宽度相等，一共有四个低反射区和三个高反射区。在本实施例中，所述信号反射区的两端为两个低反射区，中间为高、低、高、低、高的布局，为了方便机器人对激光雷达扫描的数据，主要是对扫描点的反馈数据进行处理，本实施例将每个反射区的宽度都设置为相等；为了方便机器人对激光雷达扫描的数据识别区分，本实施例将每个高反射区的宽度都设置为互不相等，将每个低反射区的宽度也设置为互不相等。

优选地，所述座体上具有若干凹陷部，每个凹陷部的底部均设置为高反射区，即对应于每个高反射区的位置，所述座体上均设置有凹陷部，所述信号反射区不仅具有反馈信号强度且有别于一般物体的特征，而且还具有凹凸特征，可方便机器人寻找充电座时对充电座进行进一步确认，此处，凹陷部的深度是高反射区与低反射区之间的平面距离。优选地，当所述信号反射区是曲面时，相邻设置的低反射区和高反射区也不在同一平面上。

本发明实施例公开一种基于激光扫描信息的充电座定位方法，该充电座定位方法是用于控制机器人定位前述实施例的充电座。本实施例中的机器人的机体前方安装激光雷达。所述充电座定位方法包括如图1所示的步骤S101至步骤S104。

在执行步骤S101之前，优选地，控制机器人原地旋转一周，激光雷达以设定频率发出激光并接收物体的反馈信号，如此机器人旋转一周后激光雷达扫描得到了若干扫描点的坐标信息与反馈的激光信号强度信息。

激光雷达扫描周边环境后，得到的扫描点反馈的数据以(Li，Ai，Si) 表示，其中，i大于或等于0，i小于或等于0，n是激光雷达扫描一周可以获取的数据数目，Li为第i个扫描点的测量距离，Ai是该次测量到第i个扫描点与雷达正方向(激光雷达出厂设置规定的正方向)的夹角，Si是第i个扫描点返回的信号强度。在一些定位实施场景中，激光雷达只需要扫描机器人正前方一定角度就可以进行提取必要的定位信息，无需扫描一周，可以设置一定的扫描角度以及对应的扫描步距，即每隔一个采样角度去采集一个扫描点以获取扫描点的反馈数据。

如图1所示，步骤S101、根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇；然后进入步骤S102。每相邻两个扫描点是存入所述预设存储空间的相邻的两个位置上的扫描点。

在步骤S101中，无论激光雷达是否扫描到所述信号反射区，都将激光雷达扫描接收到的扫描点存入预设存储空间；激光雷达扫描接收到的成批量的扫描点（比如一帧激光点云数据）在物理空间中不是连续的而是离散分布的，本实施例将这些扫描点按照按照预设顺序存入预设存储空间，并按照先后存入所述预设存储空间的数据的顺序给每个扫描点配置对应的数据索引，使得每一个扫描点有唯一的数据索引并与扫描点的反馈数据一一匹配，即前述实施例的‘i’，可以记录为当前一个存入所述预设存储空间的扫描点、上一个存入所述预设存储空间的扫描点、下一个存入所述预设存储空间的扫描点。优选地，所述预设存储空间是以数组或集合的形式保存扫描点的反馈数据，其中，每一个扫描点都配置有对应的数据索引，扫描点的反馈数据包括扫描点的坐标信息、测量距离与反射的激光信号的强度信息。

所述根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇的具体步骤包括：

步骤11、在激光雷达采集到扫描点并获取到扫描点的反馈数据后，按照激光雷达扫描的先后顺序（即前述i的数值由小到大的顺序，等效于扫描时间上的先后顺序），控制获取到的扫描点逐个存入预设存储空间，再按照相应的数据索引遍历扫描点；其中，先后存入预设存储空间的扫描点对应配置的数据索引是递增的；优选地让存入所述预设存储空间的扫描点是连续排列的；再按照相应的数据索引遍历扫描点，在本实施例中是按照数据索引由小到大的顺序依次遍历扫描点；然后进入步骤12实现遍历每相邻两个扫描点；其中，激光雷达采集到扫描点不局限于所述信号反射区所反馈的。

步骤12、判断当前遍历的扫描点与上一个遍历的扫描点之间的距离是否小于或等于自适应间距阈值，是则进入步骤13，否则进入步骤14；其中，自适应间距阈值是配置为上一个遍历的扫描点对应的测量距离与第一预设比例的乘积，用于判断所述预设存储空间内相邻两个扫描点的间距是否过大，从而划分出间隔明显的两个扫描点集合，其中，第一预设比例优选地设置为0.08，是经过反复试验的结果；值得注意的是，已经存在至少两个扫描点存入所述预设存储空间内时，才进入步骤12去判断当前遍历的扫描点与上一个遍历的扫描点之间的距离是否小于或等于自适应间距阈值。

步骤13、确定当前遍历的扫描点和上一个遍历的扫描点都属于当前一个簇，即相邻两个扫描点的间距不是过大，处于适用于定位的合理间距范围内；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点，形成即将遍历的新的相邻两个扫描点；再返回步骤12；如此迭代，优选地，直至遍历完所述预设存储空间内所有的扫描点。

步骤14、相邻两个扫描点的间距过大，不适合分到同一个簇内，则以当前遍历的扫描点为分割点，完成分出当前一个簇，即在所述预设存储空间内分出新的一个簇；并确定所述当前遍历的扫描点和上一个遍历的扫描点不属于当前一个簇，将所述当前遍历的扫描点划归到下一个簇内；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点，形成新的相邻两个扫描点，再返回步骤12；如此迭代，优选地，直至遍历完所述预设存储空间内所有的扫描点。具体到一个实施例中，若在所述预设存储空间内判断出v个分割点，则将所述预设存储空间内保存的扫描点分为（v+1）个簇，作为所述预设存储空间内保存的扫描点的集合的子集合。

需要说明的是，簇是连续排列的数据存储在机器人系统的内存空间的一个计量单位，可以极为一组数据或一个数据集合。优选地，存储空间内的相邻扫描点可以构成一个簇。

优选地，预先选择的两个扫描点的连线段中，分别过该连线段的两个端点作垂线，设置落入当前所作的两条垂线之间的扫描点对应的数据索引的大小处于该连线段的两个端点对应的数据索引的大小之间，即：落入当前所作的两条垂线之间的扫描点对应的数据索引大于该连线段的首端对应的数据索引，落入当前所作的两条垂线之间的扫描点对应的数据索引小于该连线段的尾端对应的数据索引；其中，将当前所作的两条垂线之间形成的区域设置为前述预先选择的两个扫描点的连线段对应的垂直拟合区域，垂直拟合区域包括当前所作的两条垂线但不包括前述预先选择的两个扫描点。在本实施例中，增强扫描点拟合的有效性，加快扫描点拟合的速度；通过设置所述垂直拟合区域，有利于充分利用信号强度值相接近的扫描点拟合出线段。在必要的场景中，预先选择的两个扫描点可以是每一个簇内任意的两个扫描点。

在本实施例中，步骤11至步骤14，以预先存入的扫描点的位置信息为基准，在遍历扫描点的过程中动态地调节间距阈值，从相邻两个扫描点中选择当前遍历的间距大于对应间距阈值的一个扫描点为分割点完成一次分簇，从而选择合适的阈值将目标点和离群点分离，使得不同簇对应的扫描点之间存在明显的间隔，避免因采样到的扫描点间隔较大且邻域内的点云稀疏而在相关的激光定位算法处理过程中将有效的定位目标点当成噪声丢失掉。

步骤S102、利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一个簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段，在后续确认激光雷达已经扫描出所述信号反射区时用于表征所述信号反射区的拟合线段；本实施例中，所述定位线段是所有簇对应拟合的线段相连接的结果，作为最后拟合出的一条线段。然后进入步骤S103。步骤S102在每一个簇内提取首尾两个扫描点以拟合出线段，优选地，同一个簇内除了首尾端两个扫描点连线对应的垂直拟合区域内其它任一个扫描点到首尾两个扫描点的连线段的几何垂直距离小于或等于偏离阈值时，则拟合出一条线段，否则在同一个簇内按首尾两个扫描点的连线之外的扫描点分别与首尾两个扫描点的连线段再次分割剩余的未参与拟合的扫描点，以继续在同一簇内拟合出相应的一条线段，再将每一个簇内拟合出的相应线段连接为所述定位线段。

具体地，所述利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段的方法包括：

步骤21、将每个簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点连成一条待拟合线段，每个簇内，这个待拟合线段是属于一条线段，也视为统计学意义上的回归直线或预测直线；然后进入步骤22。其中，每个簇内的首端的扫描点是对应簇内的数据索引最小的扫描点，每个簇内的尾端的扫描点是对应簇内的数据索引最大的扫描点。

需要说明的是，本实施例处理不同簇内的扫描点的优先级可以按照数据索引、或者按照步骤S101划分簇的时间先后顺序、或按照不同簇内的扫描点的间距大小进行配置的，还可以同时处理当前分出的所有簇。

步骤22、在每个簇内，将除了首端的扫描点与其尾端的扫描点之外的扫描点设置为待拟合的扫描点，选择其中对应的数据索引最小的待拟合的扫描点设置为当前待拟合的扫描点，然后进入步骤23。优选地，在每个簇内，将落入待拟合线段对应的垂直拟合区域内的扫描点设置为待拟合的扫描点，选择待拟合线段对应的垂直拟合区域内数据索引最小的待拟合的扫描点设置为当前待拟合的扫描点；在一些实施场景中可以将除了首端的扫描点与其尾端的扫描点之外的扫描点设置为待拟合的扫描点。

步骤23、判断当前待拟合的扫描点到待拟合线段的几何垂直距离是否小于或等于预设离散幅度阈值，是则进入步骤24，否则进入步骤25；其中，当前待拟合的扫描点到待拟合线段的几何垂直距离表示当前待拟合的扫描点相对于待拟合线段的离散程度，可以表示为当前待拟合的扫描点的分布位置相对于待拟合线段的偏离程度，包括相对于待拟合线段的延长线的偏离程度，相当于统计学上的预测数据和原始数据的误差。本实施例使用所述待拟合线段的长度与第二预设比例的乘积作为所述预设离散幅度阈值，有利于评价所述待拟合线段对当前待拟合的扫描点的拟合能力，第二预设比例为正数，优选为0.08。具体地，当第二预设比例设置得越大，表示所述待拟合线段拟合外部离散分布的待拟合的扫描点的拟合能力越强，能够将较远的扫描点拟合回同一条线段上；当第二预设比例设置得越小，表示所述待拟合线段拟合外部离散分布的待拟合的扫描点的拟合能力越弱，只能将附近的扫描点拟合回同一条线段上。

步骤24、确定当前待拟合的扫描点、同一簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点拟合出的线段为所述待拟合线段，即将步骤21连成的待拟合线段作为最新一次拟合的线段且是局部拟合出的线段，同时将当前待拟合的扫描点、同一簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点都设置为拟合的线段（所述待拟合线段）对应的拟合点，即参与拟合对应线段的待拟合的扫描点，然后按照数据索引的大小选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23；其中，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的一个簇内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点；优选地，所述下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的垂直拟合区域内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点。如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点（或者是每一个簇内剩余的待拟合的扫描点）拟合出对应的一条子拟合线段，其中，每一个簇内对应拟合出的子拟合线段都在同一条直线上；在本实施例中，每一个簇内待拟合的扫描点按照前述步骤（不对不同簇的先后处理顺序作出限制）拟合出的且最新一次更新的所述待拟合线段，然后将这些处于同一直线上的子拟合线段的首尾端依次连接为所述定位线段，可能部分线段会存在重叠，但它们都落入并成为所述定位线段。

步骤25、将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的首端的扫描点连接为第一分割线段，同时将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的尾端的扫描点连接为第二分割线段，此时本实施例将第一分割线段和第二分割线段都设置为下一个待拟合线段，因为当前待拟合的扫描点偏离步骤21所述的待拟合线段过远，当前待拟合的扫描点当前不能被较好地拟合到步骤21所述的待拟合线段上。然后，优选地按照相应的扫描点对应的数据索引先后进入步骤26和步骤27，并在选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点时返回步骤23；如此迭代使得每一个簇内剩余的待拟合的扫描点拟合出所述定位线段；本实施例不对所述第一分割线段的处理优先级和所述第二分割线段的处理优先级作出限制，只要将每一个簇内剩余的待拟合的扫描点拟合出所述定位线段即可，具体是通过自适应地调整相关的阈值参数让信号反射区内所有不同平面的反射区反馈的扫描点最终都在划分到同一个簇内且不会被二次分割。

步骤26、若第一分割线段对应的一个簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第一分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，优选地第一分割线段对应的垂直拟合区域内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点时也获得相同的结论并执行相同的步骤，同时将当前待拟合的扫描点、同一个簇内的首端的扫描点设置为所述待拟合线段对应的拟合点，即参与拟合对应线段的待拟合的扫描点，然后按照数据索引的大小选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，对应于每一个簇内最新一次更新出的所述待拟合线段，再将所有簇内对应拟合出的子拟合线段连接为所述定位线段。其中，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的一个簇内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点；优选地在每个簇内，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述第一分割线段对应的垂直拟合区域内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点。

步骤27、若第二分割线段对应的一个簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第二分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，优选地若第二分割线段对应的垂直拟合区域内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点时也获得相同的结论并执行相同的步骤；同时将当前待拟合的扫描点、同一个簇内的尾端的扫描点设置为所述待拟合线段对应的拟合点，即参与拟合对应线段的待拟合的扫描点，然后按照数据索引的大小选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，对应于每一个簇内最新一次更新出的所述待拟合线段，再将所有簇内对应拟合出的子拟合线段连接为所述定位线段。其中，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的一个簇内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点；优选地在每个簇内，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述第二分割线段对应的垂直拟合区域内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点。

优选地，步骤26内拟合处理的待拟合的扫描点对应的数据索引的最大值是大于步骤27内拟合处理的待拟合的扫描点对应的数据索引的最小值，所以，本实施例优先执行步骤26，再执行步骤27，实现按照数据索引的由小到大的顺序执行，使其将对应一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段。因此，本实施例在当前待拟合的扫描点偏离步骤21所述的待拟合线段过远时，在步骤25连接出第一分割线段和第二分割线段的前提下，控制参与拟合的扫描点按照对应数据索引由小到大的顺序，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段。

在一些实施例中，可以同时执行步骤26和步骤27，最终使其将对应一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段。

在步骤25至步骤27中，将第一分割线段和第二分割线段都设置为所述待拟合线段，当前待拟合的扫描点、同一簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点都设置为所述待拟合线段对应的拟合点；然后将下一个待拟合的扫描点更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23；如此迭代拟合出每个簇内的扫描点对应的一条子拟合线段，对应最新一次更新出的待拟合线段，再将这些子拟合线段连接为用于表征所述信号反射区的一条定位线段。

前述步骤分别针对该基准线段的近处的点集、该基准线段的远处的点集选择不同的基准线段进行拟合，使得每一个簇都拟合出对应的一条线段，在迭代拟合点集合的过程中最终将充电座的信号反射区拟合成一条定位线段，从而在每个簇内以首尾两个扫描点的连线为基准线段迭代分割该线段对应一个簇内的扫描点的集合，以将充电座的信号反射区反馈的扫描点拟合为一条线段，方便充电座的识别和定位操作。减少计算耗时。

作为一种优选的实施例，若所述充电座上，第一反射区与第二反射区不在同一平面，且已经将获取到的扫描点按照前述实施例的激光雷达扫描的先后顺序存入预设存储空间内时，为了利用每个簇内的待拟合的扫描点拟合出用于表征所述信号反射区的一条定位线段，需执行以下步骤：

判断当前遍历的反馈自第一反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值（对应前述步骤12所述的自适应间距阈值），是则进入所述步骤13以将当前遍历的扫描点划归于同一个簇，否则进入所述步骤14以将当前遍历的扫描点划归到新的一个簇内；其中，所述自适应间距阈值等于上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点对应的测量距离与第一一预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；在一些实施场景下，当所述上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点对应的测量距离大于所述充电座的基准平面反馈的测量距离时，但需要将所述上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点与反馈自所述充电座的基准平面的扫描点划归到同一基准平面上进行拟合，则可以将所述自适应间距阈值调大；或者，在上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点对应的测量距离较大的前提，减小第一一预设比例的乘积以调节所述自适应间距阈值适当增大或保持不变。因此，存在不共面的反射区时，可以在不同测量距离的基础上通过反复测试来调整相关联的阈值（包括所述自适应间距阈值、所述预设离散幅度阈值），使得所述待拟合的线段能被拟合成一条线段。同时根据经验和实际测试结果来设定，使得相关联的阈值能够对应出两种反射区，即前述高反射区和前述低反射区。

需要说明的是，充电座的座体的信号反射区具备凹凸特征或是曲面，将低反射区和高反射区不设置在同一平面上，且设置低反射区和高反射区之间具备一定的平面距离，即对应于第一反射区与第二反射区不在同一平面。第一反射区与第二反射区是否在同一平面上是可以提前判断得到的。

同理地，判断当前遍历的反馈自第二反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值（对应前述步骤12所述的自适应间距阈值），是则进入所述步骤13以将当前遍历的扫描点划归于同一个簇，否则进入所述步骤14以将当前遍历的扫描点划归到新的一个簇内；其中，所述自适应间距阈值也等于上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点对应的测量距离与第一二预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点是属于同一平面反馈出来的；在一些实施场景下，当所述上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点对应的测量距离大于所述充电座的基准平面（也可以是前述的第一反射区）反馈的测量距离时，但需要将所述上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点与反馈自所述充电座的基准平面的扫描点划归到同一基准平面上进行拟合，则可以将所述自适应间距阈值调大，或者，在上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点对应的测量距离较大的前提，减小第一二预设比例的乘积以调节所述自适应间距阈值适当增大或保持不变。因此，存在不共面的反射区时，可以在不同测量距离的基础上通过反复测试来调整相关联的阈值（包括所述自适应间距阈值、所述预设离散幅度阈值），使得所述第一反射区和所述第二反射区所反馈的扫描点都划分到同一个簇内以保证不会被二次分割，最后将所述待拟合的线段能被拟合成一条线段。同时根据经验和实际测试结果来设定，使得相关联的阈值能够对应出两种反射区，即前述高反射区和前述低反射区。

然后通过执行所述步骤21至所述步骤27来将反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点都拟合到同一条线段上；其中，第二反射区是所述高反射区时，第一反射区是所述低反射区或其它高反射区；第二反射区是所述低反射区时，第一反射区是所述高反射区或其它低反射区；但第二反射区和第二反射区一般是相邻的两个反射区，即一个高反射区和一个相邻的低反射区，符合本实施例公开的充电座的信号反射区的分布特征。其中，反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点最后都被划分为同一个簇内；第一一预设比例不等于第一二预设比例。需要说明的是，后续实施例会根据线段信息和强度信息对具体的反射区进行识别。与现有技术相比，本实施例通过自适应地调节相关的比例系数，将不在同一平面但相邻设置的第二反射区和第一反射区内反馈的扫描点划分到同一个簇内，进而便于将充电座的信号反射区拟合为一条线段。提高算法的可操作场景的适应性和鲁棒性。

步骤S103、在所述定位线段对应的参与拟合的扫描点中，将由预设存储空间内连续排列第一预设数量的高强度的扫描点组成为高强度区间并确定高强度的扫描点是由所述高反射区反馈给激光雷达的，将由预设存储空间内连续排列第二预设数量的低强度的扫描点组成为低强度区间并确定低强度的扫描点是由所述低反射区反馈给激光雷达的，再将相邻分布的一对高强度区间和低强度区间设置为突变区间并确定激光雷达扫描出所述信号反射区。然后进入步骤S104。

具体地，在所述步骤23至所述步骤27拟合出的每一条子拟合线段对应的待拟合的扫描点（对应于所述定位线段对应的参与拟合的扫描点中（拟合点））中，按照对应的数据索引将第一预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的高强度的扫描点组成所述高强度区间，按照对应的数据索引将第二预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的低强度的扫描点组成所述低强度区间；其中，第一预设数量和第二预设数量大于预设数量阈值，预设数量阈值优选为2；其中，所述步骤23至所述步骤27拟合出的每一条子拟合线段分别对应一个簇。

优选地，所述步骤21至所述步骤27拟合出的每一条线段对应的扫描点都是来源于所述待拟合线段的首尾端的垂直对应设置的垂直拟合区域内，每一个簇都是如此。

其中，所述低强度的扫描点是信号反射强度值小于第一强度阈值的扫描点，且反馈自所述低反射区，低反射区是由贴在所述座体上的低反光率的激光反射板形成，激光反射板对激光具有较弱的反射作用，激光雷达扫描低反射区时收到的反馈信号的强度小于扫描一般物体时收到的反馈信号的强度；高强度的扫描点是信号反射强度值大于第二强度阈值的扫描点，且是反馈自所述高反射区，高反射区是由贴在所述座体上的高反光率的激光反射板形成，激光反射板对激光具有较强的反射作用，激光雷达扫描高反射区时收到的反馈信号的强度远大于扫描一般物体时收到的反馈信号的强度；值得注意的是，第二强度阈值大于第一强度阈值，优选地，第二强度阈值相应的参数设置为120，第一强度阈值相应的参数设置为80，两者的单位相同。

当获取到所述低强度区间排列在所述高强度区间对应的存储区域的相邻区域时，即出现连续的第二预设数量的低强度的扫描点之后出现连续的第一预设数量的高强度的扫描点、或者出现连续的第一预设数量的高强度的扫描点之后出现连续的第二预设数量的低强度的扫描点时，形成一对相邻分布的所述低强度区间和所述高强度区间，则将这一对相邻分布的所述低强度区间和所述高强度区间组合设置为所述突变区间，符合所述信号反射区的低反射区和高反射区的间隔排布规律，并保存所述突变区间内的高强度区间内的扫描点以备后续的充电座的定位。从而完成对每一个线段所对应的参与拟合的点云的强度信息进行特征提取，并在识别到连续排列第二预设数量的低强度的扫描点组成为低强度区间后确定激光雷达扫描出所述低反射区，在识别到连续排列第一预设数量的高强度的扫描点组成为高强度区间后确定激光雷达扫描出所述高反射区，进而在识别到一对相邻分布的所述低强度区间和所述高强度区间后确定激光雷达扫描出所述信号反射区，并证明所述定位线段成为用于表征所述充电座的信号反射区的一条拟合线段。本实施例将相邻设置的所述高强度区间和所述低强度区间设置为所述突变区间，选择出信号强度变化较大的有效稳定的信号区域作为充电座的候选定位区域，提取出的扫描点拟合线段区间对应的信号强度值的变化规律明显，增强定位信息的可靠性。

需要强调的是，步骤S103可以提取出一个或多个所述突变区间，其中，每一个簇内可以提取出一个或多个所述突变区间。在迭代处理所述步骤23至所述步骤27的过程中拟合出的每一条子拟合线段上（对应于每一个簇的直线拟合结果）可以提取出一个或多个所述突变区间。所述步骤23至所述步骤27拟合出的每一条子拟合线段分别存在对应的一个簇。

优选地，在步骤23至步骤27迭代拟合出的所有拟合的子拟合线段对应的待拟合的扫描点中，包括所述待拟合线段、首尾端点都被更新后的所述待拟合线段对应的拟合点，若判断到不存在所述低强度区间则确定激光雷达扫描不出所述低反射区、和/或判断到不存在所述高强度区间则确定激光雷达扫描不出所述高反射区、和/或判断到不存在一对相邻分布的所述高强度区间和所述低强度区间则确定激光雷达扫描不所述信号反射区，停止执行所述充电座定位方法。

步骤S104、在所述定位线段（即步骤S102拟合出的定位线段）上，利用所述突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，从所有的突变区间相对应的候选定位坐标中选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。所述定位线段中存在至少一个所述突变区间才执行步骤S104，然后从所有的突变区间中挑选信号强度具备代表性的候选定位坐标作为所述充电座最终的定位位置。

在本实施例中，步骤S104具体包括：

步骤41、计算每一个所述突变区间内的高强度的扫描点的信号强度值的均值，即计算每一个所述突变区间内的一个所述高强度区间所有扫描点的信号强度值的平均值或加权平均值，再将计算得到的信号强度均值标记为对应的突变区间的局部最大值，即对应的突变区间内扫描点的信号强度的局部最大值；然后进入步骤42。

需要说明的是，所述突变区间内部的所述高强度区间所在的线段（所述子拟合线段）是属于所述高反射区，则对高强度的扫描点的信号强度值求均值的物理意义为求所述高反射区的中心点，使得每两个相邻的局部最大值（所述高反射区的中心点）之间存在间距。

步骤42、在计算出所述突变区间内的局部最大值并确定该局部最大值在突变区间内对应的坐标点时，计算步骤23至步骤27迭代拟合出的每一条子拟合线段上相邻的局部最大值对应的坐标点的间距；然后进入步骤43；其中，本实施例公开的局部最大值在突变区间内对应的坐标点不一定真正扫描出的激光点云，可以是匹配设定的坐标值，具体是通过这个局部最大值点向所述突变区间所在的（所述定位线段的一个区间）作垂直而得到的垂足位置的坐标。另外，步骤42等效于求取每一个簇内相邻的局部最大值对应的坐标点的间距，即间隔合理的扫描点的组成的区间内信号强度存在局部最大值的激光点云坐标的间距信息。

步骤43、若一条步骤42所述的子拟合线段上（一个簇内最新更新过的一条所述待拟合线段，即对应一个簇的拟合线段）存在三个局部最大值，且每相邻两个局部最大值对应的坐标点的间距都位于预设宽度阈值范围内，则确定当前存在的三个局部最大值对应的坐标点（过局部最大值点向步骤42所述的子拟合线段作垂线而得到的垂足位置）组成一组候选定位坐标，并保存该组候选定位坐标的相关测量距离、角度信息、坐标信息；然后进入步骤44；其中，预设宽度阈值范围优选为4至8厘米。前述的坐标点、拟合出的子拟合线段、定位线段、突变区间都可以是位于同一激光雷达坐标系上，激光雷达坐标系与机器人坐标系之间存在预设变换矩阵，根据机械设计图纸或者实际测量获得，一般情况下，激光雷达安装在机器人前方，两个坐标系的指向一致。值的注意的是，每相邻两个局部最大值对应坐标点是：所述预设存储空间内拟合出的子拟合线段上，存在局部最大值的且坐标位置最近的两个坐标点，但不一定是所述子拟合线段上相邻位置的坐标点。

步骤44、从所述定位线段上确定的所有组候选定位坐标对应的扫描点中，选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标中，这一组的三个坐标点对应的局部最大值不一定都是所述定位线段上最大的信号强度值。

步骤41至步骤44所述的实施例，基于区间的间距和信号强度的极值点信息，筛选出并排分布的三个局部最大值对应的坐标点作为候选定位坐标，并在此基础上在拟合出的定位线段中将信号强度峰值最为集中的一组候选定位坐标设置为所述充电座的定位位置信息，基本上克服信号强度误差的影响，且留有冗余的定位空间。

本发明实施例还公开一种芯片，该芯片用于存储程序，该程序是所述充电座定位方法，融合激光强度信息和激光点云中的直线拟合信息，提高充电座定位识别的准确度。

基于前述实施例，本发明还公开一种机器人，机器人的机体顶面安装激光雷达，该机器人装配所述的芯片，用于控制所述机器人定位出所述的充电座，机器人使用能够接收所述充电座的信号反射区反馈的激光强度信息的激光雷达，来实现自动回充；融合激光强度信息和激光点云中的直线信息对充电座的信号反射区进行识别，提高识别准确度。

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。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于激光扫描信息的充电座定位方法，该充电座定位方法适用定位的充电座包括座体和信号反射区，信号反射区设置在座体上；其特征在于，所述充电座定位方法包括：

根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇；

利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一个簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段；

在所述定位线段对应的参与拟合的扫描点中，将由预设存储空间内连续排列第一预设数量的高强度的扫描点组成为高强度区间，将由预设存储空间内连续排列第二预设数量的低强度的扫描点组成为低强度区间，再将相邻分布的一对高强度区间和低强度区间设置为突变区间；

利用突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，从所有的突变区间相对应的候选定位坐标中选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。

2.根据权利要求1所述充电座定位方法，其特征在于，所述根据激光雷达扫描所处区域而存入预设存储空间的每相邻两个扫描点之间的距离，对激光雷达获取的扫描点进行分簇的方法具体包括：

步骤11、在激光雷达获取到扫描点后，按照激光雷达扫描的先后顺序，控制获取到的扫描点逐个存入预设存储空间，再按照相应的数据索引遍历扫描点；其中，先后存入预设存储空间的扫描点对应配置的数据索引是递增的；

步骤12、判断当前遍历的扫描点与上一个遍历的扫描点之间的距离是否小于或等于自适应间距阈值，是则进入步骤13，否则进入步骤14；其中，自适应间距阈值是配置为上一个遍历的扫描点对应的测量距离与第一预设比例的乘积；

步骤13、确定当前遍历的扫描点和上一个遍历的扫描点都属于当前一个簇；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点；再返回步骤12；

步骤14、以当前遍历的扫描点为分割点，完成分出当前一个簇，并将所述当前遍历的扫描点划归为下一个簇；然后将当前遍历的扫描点更新为上一个遍历的扫描点，再将下一个遍历的扫描点更新为当前一个遍历的扫描点；再返回步骤12。

3.根据权利要求2所述充电座定位方法，其特征在于，所述利用每个簇内的首尾两个扫描点的连线、同一簇内的其它扫描点与该连线的几何垂直距离，拟合出一条定位线段的方法包括：

步骤21、将每个簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点连成一条待拟合线段，其中，每个簇内的首端的扫描点是对应簇内的数据索引最小的扫描点，每个簇内的尾端的扫描点是对应簇内的数据索引最大的扫描点；

步骤22、在每个簇内，将除了首端的扫描点与其尾端的扫描点之外的扫描点设置为待拟合的扫描点，选择其中对应的数据索引最小的待拟合的扫描点设置为当前待拟合的扫描点；

步骤23、判断当前待拟合的扫描点到待拟合线段的几何垂直距离是否小于或等于预设离散幅度阈值，是则进入步骤24，否则进入步骤25；其中，预设离散幅度阈值是所述待拟合线段的长度与第二预设比例的乘积；

步骤24、确定当前待拟合的扫描点、同一个簇内的首端的扫描点与其尾端的扫描点拟合出的线段为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点，再返回步骤23，如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段的首尾端依次连接为一条定位线段；其中，每一个簇内对应拟合出的子拟合线段都在同一条直线上；

步骤25、将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的首端的扫描点连接为第一分割线段，同时将当前待拟合的扫描点与同一个簇内的尾端的扫描点连接为第二分割线段；

步骤26、若第一分割线段所属的簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第一分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点；再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段依次连接为所述定位线段；

步骤27、若第二分割线段所属的簇内存在未参与前述判断的待拟合的扫描点，则确定第二分割线段为当前拟合出的一条线段并更新为所述待拟合线段，然后选择下一个待拟合的扫描点并利用其更新为当前待拟合的扫描点；再返回步骤23；如此迭代，将每一个簇内待拟合的扫描点拟合出对应的一条子拟合线段，再将所有簇对应拟合出的子拟合线段依次连接为所述定位线段；

其中，下一个待拟合的扫描点对应的数据索引的大小是所述待拟合线段对应的一个簇内未参与判断的数据索引最小的待拟合的扫描点；每个簇内的所述子拟合线段是最新一次更新得到的所述待拟合线段。

4.根据权利要求3所述充电座定位方法，其特征在于，在执行完步骤25之后，先执行步骤26，再执行步骤27，其中，步骤26内用于拟合处理第一分割线段的待拟合的扫描点所对应的数据索引的最大值是小于步骤27内用于拟合处理第二分割线段的待拟合的扫描点所对应的数据索引的最小值。

5.根据权利要求4所述充电座定位方法，其特征在于，若第一反射区与第二反射区不在同一平面，且已经将获取到的扫描点按照前述激光雷达扫描的先后顺序存入预设存储空间内时，包括以下步骤：

判断当前遍历的反馈自第一反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值，是则进入所述步骤13，否则进入所述步骤14；其中，所述自适应间距阈值等于上一个遍历的反馈自第一反射区的扫描点对应的测量距离与第一一预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；

判断当前遍历的反馈自第二反射区的扫描点与上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点之间的距离是否小于或等于所述自适应间距阈值，是则进入所述步骤13，否则进入所述步骤14；其中，所述自适应间距阈值也等于上一个遍历的反馈自第二反射区的扫描点对应的测量距离与第一二预设比例的乘积，使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点等效于同一平面反馈出来的；使得反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点是属于同一平面反馈出来的；

然后通过执行所述步骤21至所述步骤27来将反馈自第一反射区的扫描点和反射自第二反射区的扫描点都拟合到同一条线段上；

其中，信号反射区包括若干个高反射区与若干个低反射区，高反射区与低反射区依次间隔设置；第二反射区是所述高反射区时，第一反射区是所述低反射区或其它高反射区；第二反射区是所述低反射区时，第一反射区是所述高反射区或其它低反射区。

6.根据权利要求4所述充电座定位方法，其特征在于，在步骤23至步骤27迭代拟合出的每一条子拟合线段对应的待拟合的扫描点中，按照对应的数据索引将第一预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的高强度的扫描点组成所述高强度区间，按照对应的数据索引将第二预设数量的连续排列在所述预设存储空间内的低强度的扫描点组成所述低强度区间；其中，第一预设数量和第二预设数量大于预设数量阈值；

所述低强度区间排列在所述高强度区间对应的存储区域的相邻区域时，这一对相邻分布的所述低强度区间和所述高强度区间组合设置为所述突变区间，并保存所述突变区间内的高强度区间内的扫描点；

其中，信号反射区包括若干个高反射区与若干个低反射区，高反射区与低反射区依次间隔设置；低强度的扫描点是信号强度值小于第一强度阈值的扫描点，且反馈自所述低反射区；高强度的扫描点是信号强度值大于第二强度阈值的扫描点，且是反馈自所述高反射区；第二强度阈值大于第一强度阈值。

7.根据权利要求6所述充电座定位方法，其特征在于，所述利用突变区间内的高强度的扫描点的强度信息及其间距信息，从所有的突变区间相对应的候选定位坐标中选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息的方法具体包括：

步骤41、计算每一个所述突变区间内的高强度的扫描点的信号强度值的均值，并标记为对应的突变区间的局部最大值；

步骤42、计算步骤23至步骤27迭代拟合出的每一条子拟合线段上相邻的局部最大值对应的坐标点的间距；

步骤43、若一条步骤42所述的子拟合线段上存在三个局部最大值，且每相邻两个局部最大值对应的坐标点的间距都位于预设宽度阈值范围内，则确定当前存在的三个局部最大值对应的坐标点组成一组候选定位坐标；

步骤44、从所述定位线段上确定的所有组候选定位坐标对应的坐标点中，选择具有最大的信号强度值的一组候选定位坐标作为所述充电座的定位位置信息。

8.根据权利要求6所述充电座定位方法，其特征在于，在步骤23至步骤27迭代拟合出的所有拟合出的子拟合线段对应的待拟合的扫描点中，若判断到不存在所述低强度区间、和/或判断到不存在所述高强度区间、和/或判断到不存在一对相邻分布的所述高强度区间和所述低强度区间，停止执行所述充电座定位方法。

9.根据权利要求1至8任一项所述充电座定位方法，其特征在于，所述预设存储空间是以数组或集合的形式保存扫描点的反馈数据，其中，每一个扫描点都配置有对应的数据索引，扫描点的反馈数据包括扫描点的坐标信息、测量距离与反射的激光信号的强度信息。

10.一种芯片，该芯片用于存储程序，其特征在于，该程序是权利要求1至9任一项所述充电座定位方法。

11.一种机器人，机器人的机体顶面安装激光雷达，其特征在于，所述机器人装配权利要求10所述的芯片，用于控制所述机器人定位出权利要求1所述的充电座。

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