CN115246417A

CN115246417A - 作业执行方法、装置、设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN115246417A
Application number: CN202110863045.1A
Authority: CN
Inventors: 黄超; 钱彦良
Original assignee: Shanghai Xiantu Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Xiantu Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2041-07-29
Also published as: CN115246417B; WO2023005158A1

Abstract

本申请提供了一种作业执行方法，包括：控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业，或者，通过控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。可见，本申请可以在进行精密作业之前，通过匀速直线运行一小段时间或静止一小段时间，将目标车辆保持在一个良好的工况之中,保证惯性传感器相关的算法能够正确收敛，以保障精密作业的高精度高频率高稳定的定位需求。本申请还提供了一种作业执行装置、设备及计算机可读存储介质。

Description

作业执行方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及控制技术领域，特别涉及一种作业执行方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，现阶段用于自动驾驶领域定位的传感器主要包括惯性测量单元(InertialMeasurement Unit，简称IMU)、全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem，简称GNSS)、里程计(Odometer)、激光雷达、相机等。基于这些传感器的主流定位技术包括GNSS/IMU组合导航、激光雷达惯性里程计(Lidar Inertial Odometry，简称VIO)、视觉惯性里程计(Visual Inertial Odometry，简称LIO)，以及，在不同层面融合各种传感器数据的综合定位技术，比如基于惯性导航系统(Inertial Navigation System，简称INS)和Odometer的定位技术。

但现有的主流定位技术无法满足某些精密作业的定位需求。例如，在自动驾驶清扫领域中，存在一系列精密作业的需求，比如紧贴栏杆清扫、建筑角落清扫、紧贴停泊车辆清扫等清扫任务，这些清扫任务对定位的精度及稳定性的要求比较高,而现有的主流定位技术无法满足这些精密作业的定位需求。

在现有的主流定位技术中，基于GNSS的定位系统会受到天线信号的影响，在建筑遮挡较多的区域效果非常有限；基于视觉的定位系统很容易受光线影响；基于激光雷达的定位系统容易受到场景的影响；基于INS的定位系统容易受IMU零偏漂移影响，在载具处于变速运动时收敛速度较慢。故而，现有的主流定位技术在长期的运营中无法做到高精度高频率高稳定性的定位。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种作业执行方法、装置、设备及计算机可读存储介质，能够在车辆执行作业任务时，实现高精度高频率高稳定性的定位。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本申请提供了一种作业执行方法，包括：

控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业；

或者，控制所述目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业。

可选的，在控制目标车辆保持匀速直线运行之前、或控制所述目标车辆保持完全静止之前，还包括：

判断所述目标车辆的当前工况是否满足所述目标作业的定位需求；

若是，则直接执行控制所述目标车辆执行目标作业的步骤；

若否，则执行控制目标车辆保持匀速直线运行的步骤，或执行控制所述目标车辆保持完全静止的步骤。

可选的，所述判断所述目标车辆的当前工况是否满足所述目标作业的定位需求，包括：

推算所述目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；

若所述位置累计误差大于预设长度阈值，则确定所述目标车辆的当前工况不满足所述目标作业的定位需求；若所述位置累计误差不大于预设长度阈值，则确定所述目标车辆的当前工况满足所述目标作业的定位需求。

可选的，所述控制目标车辆保持匀速直线运行，包括：

若判断所述目标车辆能够执行匀速直线运动，则控制所述目标车辆保持匀速直线运行；

相应地，所述控制所述目标车辆保持完全静止，包括：

若判断所述目标车辆不能执行匀速直线运动，则控制所述目标车辆保持完全静止。

可选的，所述控制目标车辆保持匀速直线运行，包括：

基于所述目标车辆的车速，控制所述目标车辆保持匀速直线运行，其中，所述车速由所述目标车辆上的里程计提供。

第二方面，本申请提供了一种作业执行装置，包括：

控制模块，用于控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业；或者，控制所述目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业。

可选的，所述装置还包括：

规划模块，用于在控制目标车辆保持匀速直线运行之前、或控制所述目标车辆保持完全静止之前，判断所述目标车辆的当前工况是否满足所述目标作业的定位需求；若是，则触发所述控制模块控制所述目标车辆执行目标作业；若否，则触发所述控制模块控制目标车辆保持匀速直线运行、或控制所述目标车辆保持完全静止。

可选的，所述规划模块具体用于：

推算所述目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；

可选的，所述控制模块，具体用于：

第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于通过调用所述计算机程序，执行上述作业执行方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述作业执行方法。

在以上本申请提供的技术方案中，可以在进行精密作业即目标作业之前，控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业，或者，通过控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。可见，本申请可以在进行精密作业之前，通过匀速直线运行一小段时间或静止一小段时间，将目标车辆保持在一个良好的工况之中,保证惯性传感器相关的算法能够正确收敛，以保障精密作业的高精度高频率高稳定的定位需求,从而避开了绝大部分定位算法的缺陷。

附图说明

图1为本申请示出的一种作业执行方法的流程示意图；

图2为本申请示出的另一种作业执行方法的流程示意图；

图3为本申请示出的一种作业执行装置的组成示意图；

图4为本申请示出的另一种作业执行装置的组成示意图；

图5为本申请示出的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

实际中，为了有效的完成一些精密作业，通常会使用一些定位算法来满足一些精密作业的定位需求，但是，现阶段的主流定位算法都会存在一些各自无法处理的工况。对于一些实施精密作业的车辆，其底层的定位算法可以是INS+Odometer、LIO、VIO、LVIO等算法，这里以Lidar+IMU+Odometer(即激光雷达+惯性测量单元+里程计)的组合算法举例。

对于Lidar+IMU+Odometer的组合方案，Lidar需要通过一些算法与离线地图进行匹配，基于匹配结果，可以提供全局定位与指向heading。Odometer可以用于提供车速。IMU可以通过相关算法提供roll&pitch、角速度和加速度、以及角速度和加速度的偏移量；其中，roll是围绕Z轴旋转，也叫翻滚角，pitch是围绕X轴旋转，也叫做俯仰角。

此外，虽然IMU具备高频高精度的特点，但其零偏漂移会对其精度产生极大影响，为了达到高精度高频率高稳定性的定位效果，必须要对IMU的零偏漂移有一个准确的估计。

对于以上每种算法，在不同的场景下都会存在缺陷，而这种缺陷是无法单纯通过定位融合算法来弥补的。

比如Lidar在速度角速度都很大且环境特征不明显的情况下，会存在精度损失的问题，例如，当车辆处于持续的变速运动状态时，roll&pitch会损失精度，从而影响到角速度和加速度。

因此，在车辆长期处于较差工况之中，并且马上要进行精密作业的情况下，定位算法是来不及收敛的，故而，车辆无法持续提供高质量的定位服务。

为了解决精密作业的定位需求，本申请实施例提供了一种作业执行方法，该方法可以在车辆进行精密作业之前，主动将车辆保持在一个良好的工况之中，保证车辆上与惯性传感器相关的算法能够正确收敛，以保障精密作业的高精度高频率高稳定的定位需求，从而可以避开绝大部分定位算法的缺陷。

参见图1，为本申请实施例提供的一种作业执行方法的流程示意图，该方法包括以下步骤S101：

S101：控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业；或者，控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。

在本申请实施例中，不对目标车辆的车辆类型进行限定，该目标车辆可以是任意一种需要在进行精密作业时有定位需求的车辆，比如，该目标车辆可以是自动驾驶清扫领域中的用于实施清扫作业的车辆。

为了进行精密作业，本申请实施例需要通过规划和控制，主动让目标车辆提前进入到一个比较好的工况之中，等定位算法收敛，确定能在需要的时间片内(比如1分钟、2分钟等)提供高精度的稳定服务之后，再使目标车辆进行相应的精密作业。

在本申请实施例中，为了使目标车辆提前进入一个较好的工况，可以采用S101中的以下两种方式之一，这两种方式下的工况均可以让惯性传感器相关的算法快速收敛：

在第一种方式中，可以控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。也就是说，要让目标车辆保持在匀速直线运动，并在匀速直线运动的状态下持续第一预设时长，在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业；其中，本申请实施例不对第一预设时长的时间长度进行限定，比如，第一预设时长可以是10秒、或30秒等。

在第二种方式中，可以控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。也就是说，要让目标车辆完全静止并持续一小段时间，即持续第二预设时长，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业；其中，本申请实施例不对第二预设时长的时间长度进行限定，比如，第二预设时长可以是10秒、或30秒等。

需要说明的是，第一预设时长和第二预设时长的时间长度可以相同、也可以不同，可以基于定位算法的收敛需求，结合理论和经验为第一预设时长和第二预设时长设置相同或不同的时间长度，使定位算法能够在第一预设时长和第二预设时长内收敛。此外，上述目标作业为需要实施的精密作业，当然，该目标作业也可以是其它有定位需求的作业，对此本申请实施例不做限制。

在本申请实施例的一种实现方式中，S101中的“控制目标车辆保持匀速直线运行”，可以包括：基于目标车辆的车速，控制目标车辆保持匀速直线运行，其中，车速由目标车辆上的里程计提供。在本实现方式中，可以使用里程计odometer的速度作为反馈，使控制模块控制目标车辆保持匀速直线运行。

在本申请实施例的一种实现方式中，S101中的“控制目标车辆保持匀速直线运行”，可以包括：若判断目标车辆能够执行匀速直线运动，则控制目标车辆保持匀速直线运行；相应地，S101中的“控制目标车辆保持完全静止”，可以包括：若判断目标车辆不能执行匀速直线运动，则控制目标车辆保持完全静止。在本实现方式中，需要提前判断目标车辆当前是否能够执行匀速直线运动，如果通过预判断，确定目标车辆可以执行匀速直线运动，则控制目标车辆保持匀速直线运行；反之，如果确定目标车辆无法执行匀速直线运动，则控制目标车辆保持完全静止。

参见图2，为本申请实施例提供的另一种作业执行方法的流程示意图，该方法包括以下步骤S201：

S201：判断目标车辆的当前工况是否满足目标作业的定位需求；若是，则执行S202；若否，则执行S203。

在本申请实施例中，需要预先判断目标车辆的当前工况是否满足目标作业的定位需求；如果满足，则说明目标车辆的定位算法处于收敛状态，可以直接执行目标作业，即，执行S202；反之，如果不满足，则说明目标车辆的定位算法可能没有处于收敛状态，需要执行S203使目标车辆进行匀速执行运动或处于静止状态一小段时间，在这一小段时间内，等待目标车辆的定位算法收敛，待定位算法收敛后，便可以控制目标车辆执行目标作业了，从而实现高精度高频率高稳定性的定位。

在本申请实施例的一种实现方式中，S201中的“判断目标车辆的当前工况是否满足目标作业的定位需求”，可以包括：推算目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；若该位置累计误差大于预设长度阈值，则确定目标车辆的当前工况不满足目标作业的定位需求；若该位置累计误差不大于预设长度阈值，则确定目标车辆的当前工况满足目标作业的定位需求。

其中，第三预设时长与步骤S101或S203中的第一预设时长和第二预设时长，可以相同、也可以不同，比如，第一预设时长、第二预设时长和第三预设时长均为10秒。

为便于理解，现举例说明。

以下面的常转速以及加速度车辆模型(Constant Turn Rate and AccelerationVehicle Model，简称CTRA)为例：

对于一种特定的精密作业TaskA，其需要在不考虑全局定位的情况下,保证10秒(该10秒即为第三预设时长)内的航位推算的累计误差不超过3cm(该3cm即为预设长度阈值)。规划模块Planning将收到的定位结果中各项结果的标准差代入CTRA模型，时间取10秒,得到10秒内航位推算的累计标准差dr10_std。其中，航位推算法是在知道当前时刻位置的条件下，通过测量移动的距离和方位，推算下一时刻位置的方法。

如果dr10_std≤3cm，则说明目标车辆的工况较好，其定位算法处于收敛状态，可以直接执行目标作业，即，执行S202；反之，如果dr10_std>3cm，则说明说明目标车辆的工况较差，其定位算法可能没有处于收敛状态，需要执行S203使目标车辆进行匀速执行运动或处于静止状态一小段时间，以等待dr10_std≤3cm，直到dr10_std<3cm，则开始执行目标作业。

S202：控制目标车辆执行目标作业。

S203：控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业；或者，控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。

需要说明的是，本步骤S203与上述步骤S101相同，相关介绍请参见S101，此处不再赘述。

可见，本申请实施例提供了一种与规划控制模块联合的一个定位方案，由于采用了归控联合定位系统，有效避开了绝大部分主流定位算法的缺陷带来的影响，如GPS信号弱、点云特征点不明显、变速运动下姿态收敛慢等较差工况对精密作业的影响。

在本申请实施例提供的作业执行方法中，可以在进行精密作业即目标作业之前，控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制目标车辆执行目标作业，或者，通过控制目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制目标车辆执行目标作业。可见，本申请实施例的定位系统从被动收敛，改为在进行精密作业之前，通过匀速直线运行一小段时间或静止一小段时间，将目标车辆保持在一个良好的工况之中,保证惯性传感器相关的算法能够正确收敛，以保障精密作业的高精度高频率高稳定的定位需求,从而避开了绝大部分定位算法的缺陷。

参见图3，为本申请实施例提供了一种作业执行装置的组成示意图，包括：

控制模块310，用于控制目标车辆保持匀速直线运行，并在持续运行第一预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业；或者，控制所述目标车辆保持完全静止，并在持续静止第二预设时长后，控制所述目标车辆执行目标作业。

参见图4，为本申请实施例提供了另一种作业执行装置的组成示意图，包括：

规划模块320，用于在控制目标车辆保持匀速直线运行之前、或控制所述目标车辆保持完全静止之前，判断所述目标车辆的当前工况是否满足所述目标作业的定位需求；若是，则触发所述控制模块310控制所述目标车辆执行目标作业；若否，则触发所述控制模块310控制目标车辆保持匀速直线运行、或控制所述目标车辆保持完全静止。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述规划模块320具体用于：

推算所述目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；

在本申请实施例的一种实现方式中，所述控制模块310，具体用于：

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。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申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备的结构示意图如图5所示，该电子设备5000包括至少一个处理器5001、存储器5002和总线5003，至少一个处理器5001均与存储器5002电连接；存储器5002被配置用于存储有至少一个计算机可执行指令，处理器5001被配置用于执行该至少一个计算机可执行指令，从而执行如本申请中任意一个实施例或任意一种可选实施方式提供的任意一种作业执行方法的步骤。

进一步，处理器5001可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其它具有逻辑处理能力的器件，如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、CPU(Central Process Unit，中央处理器)。

应用本申请实施例，可以在进行精密作业之前，通过匀速直线运行一小段时间或静止一小段时间，将目标车辆保持在一个良好的工况之中,保证惯性传感器相关的算法能够正确收敛，以保障精密作业的高精度高频率高稳定的定位需求,从而避开了绝大部分定位算法的缺陷。本申请还提供了一种作业执行装置、设备及计算机可读存储介质。

本申请实施例还提供了另一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序用于被处理器执行时实现本申请中任意一个实施例或任意一种可选实施方式提供的任意一种作业执行方法的步骤。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读存储介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种作业执行方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制目标车辆保持匀速直线运行之前、或控制所述目标车辆保持完全静止之前，还包括：

若是，则直接执行控制所述目标车辆执行目标作业的步骤；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述目标车辆的当前工况是否满足所述目标作业的定位需求，包括：

推算所述目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制目标车辆保持匀速直线运行，包括：

相应地，所述控制所述目标车辆保持完全静止，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述控制目标车辆保持匀速直线运行，包括：

6.一种作业执行装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述规划模块具体用于：

推算所述目标车辆在第三预设时长内的位置累计误差；

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于通过调用所述计算机程序，执行如权利要求1-5中任一项所述的作业执行方法。

10.一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，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的作业执行方法。