CN116794675A - 多对象定位装置、定位方法及机器人集群 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多对象定位装置、定位方法及机器人集群。所述多对象定位装置包括：第一通信模块、激光雷达、第二通信模块以及至少一个接收激光雷达的激光信号的信号传感器；激光雷达用于搭载在第一对象上，信号传感器用于搭载在第二对象上；信号传感器用于在接收到激光信号时，通过第二通信模块向第一通信模块发送信息获取请求；第一通信模块用于在接收到信息获取请求时，向第二通信模块发送激光雷达检测到的距离信息；第二通信模块用于根据接收到的至少一个距离信息，确定第二对象相对第一对象的位置信息。本申请实施例提供的多对象定位装置、定位方法及机器人集群，能够提高对多对象的定位效率和准确度。

Description

多对象定位装置、定位方法及机器人集群

技术领域

本申请涉及定位技术领域，具体涉及一种多对象定位装置、定位方法及机器人集群。

背景技术

在多对象协同控制中，为使各对象能够更好地进行协同工作，通常需要对各对象进行相对定位。如多机器人控制中，为使各机器人能够更好地进行协同工作，通常需要对机器人集群中的机器人进行相对定位。

相关技术中，对多对象的定位，通常使通过全球卫星定位系统对各对象进行定位、采用融合使用多个光学定位相机构成的光学动作捕捉系统和车载的惯性单元对各对象进行定位、或者采用3D雷达等方法对各对象进行定位。然而，通过全球卫星定位系统对各对象进行定位的方式，若对象处于室内环境等GPS信号较差或无GPS信号的场景时，则无法进行对象的定位；而融合使用多个光学定位相机构成的光学动作捕捉系统和车载的惯性单元进行定位的方法，对于设备和环境的要求很复杂，需在一定高度平面布设多台光学定位相机，导致对各对象的定位效率差。因此，如何提高定位效率和准确度，是当前针对多对象定位所需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种多对象定位装置、定位方法及机器人集群，能够提高对多对象的定位效率和准确度。

第一方面，本申请提供一种多对象定位装置，包括：

第一通信模块、激光雷达、第二通信模块以及至少一个接收所述激光雷达的激光信号的信号传感器；

所述激光雷达用于搭载在第一对象上，所述信号传感器用于搭载在第二对象上；

所述信号传感器用于在接收到所述激光信号时，通过所述第二通信模块向所述第一通信模块发送信息获取请求；

所述第一通信模块用于在接收到所述信息获取请求时，向所述第二通信模块发送所述激光雷达检测到的距离信息；

所述第二通信模块用于根据接收到的至少一个所述距离信息，确定所述第二对象相对所述第一对象的位置信息。

进一步的，所述距离信息包括所述第一对象与所述第二对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度；

所述第二通信模块具体用于：

对所述第二通信模块接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；

从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述第二对象的位置信息。

进一步的，所述第二通信模块具体用于：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

进一步的，所述第二通信模块具体用于：

根据各所述相对角度，确定平均角度；

从所述目标图像中匹配与所述平均角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

进一步的，所述信号传感器为光电二极管。

进一步的，所述距离信息包括所述从机器人与所述主机器人的直线距离以及所述从机器人的相对角度。

第二方面，本申请提供一种基于上述任一实施例所述的多对象定位装置的定位方法，应用于第二通信模块，包括：

根据从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定第二对象相对第一对象的位置信息；

其中，所述距离信息由所述第一通信模块在接收到信息获取请求时，获取激光雷达检测到的所述距离信息发送至所述第二通信模块；

所述信息获取请求由信号传感器在接收到激光信号时通过所述第二通信模块生成并发送至所述第一通信模块。

进一步的，所述距离信息包括所述第一对象与所述第二对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度；

所述根据第二通信模块从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定位置信息，包括：

对所述第二通信模块接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；

从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

进一步的，对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像，包括：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

进一步的，从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述从机器人的位置信息，包括：

根据各所述相对角度，确定平均角度；

从所述目标图像中匹配与所述平均角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

第三方面，本申请实施例提供一种机器人集群，包括：主机器人、从机器人以及如上述任一实施例所述的多对象定位装置；

所述激光雷达搭载在所述主机器人上，所述信号传感器搭载在所述从机器人上。

进一步的，所述主机器人包括用于控制所述激光雷达沿水平面匀速转动的驱动结构。

本申请提供的多对象定位装置、定位方法及机器人集群，通过第二对象上的信号传感器接收第一对象搭载的激光雷达的激光信号，并在第二对象的信号传感器接收到激光信号时，开启第二通信模块，与第一对象的第一通信模块进行通信，以接收激光雷达检测到的距离信息，从而可以利用距离信息来确定第二对象相对于第一对象的位置信息，无需GPS定位即可实现多对象的相对定位，避免GPS定位带来的室内环境下无法精准定位的问题，且无需布置多台光学定位相机，对设备的要求简单，即使周边环境存在其他物体也可通过信号传感器与激光雷达之间的信号收发准确地确定第一对象与第二对象的距离信息以有效地进行定位，进而能够提高对多对象的定位效率和准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多对象定位装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的距离信息进行图像转换后得到的图像示意图；

图3是本发明实施例提供的目标图像示意图；

图4是本发明实施例提供的多对象定位装置的定位方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的机器人集群的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的主机器人结构示意图；

图7是本发明实施例提供的从机器人结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地理解方案，对本发明实施例涉及的专业术语进行解释。

激光雷达(LiDAR，LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，是激光技术与雷达技术相结合的产物。激光雷达采用激光器作为辐射源的雷达，通常由发射机、天线、接收机、跟踪架以及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光点探测器；激光雷达采用脉冲或者连续波两种工作方式，探测方法分为直接探测与外差探测。LiDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LiDAR系统的地面光斑间距在2-4m不等。激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统，其原理和构造与激光测距仪极为相似。激光雷达的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。

下面结合附图对本申请实施例进行详细的阐述。

参照图1，是本实施例提供的一种多对象定位装置的结构示意图之一，该装置用于对多个对象中的各对象进行相对定位。如图1所示，本实施例提供的一种多对象定位装置包括：

第一通信模块110、激光雷达120、第二通信模块130以及至少一个接收所述激光雷达的激光信号的信号传感器140；

所述激光雷达120用于搭载在第一对象上，所述信号传感器140用于搭载在第二对象上；

所述信号传感器140用于在接收到所述激光信号时，通过所述第二通信模块130向所述第一通信模块110发送信息获取请求；

所述第一通信模块110用于在接收到所述信息获取请求时，向所述第二通信模块130发送所述激光雷达检测到的距离信息；

所述第二通信模块130用于根据接收到的至少一个所述距离信息，确定所述第二对象相对所述第一对象的位置信息。

通过第二对象上的信号传感器接收第一对象搭载的激光雷达的激光信号，并在第二对象的信号传感器接收到激光信号时，开启第二通信模块，与第一对象的第一通信模块进行通信，以接收激光雷达检测到的距离信息，从而可以利用距离信息来确定第二对象相对于第一对象的位置信息，无需GPS定位即可实现多对象的相对定位，避免GPS定位带来的室内环境下无法精准定位的问题，且无需布置多台光学定位相机，对设备的要求简单，即使周边环境存在其他物体也可通过信号传感器与激光雷达之间的信号收发准确地确定第一对象与第二对象的距离信息以有效地进行定位，进而能够提高对多对象的定位效率和准确度。

在一实施例中，第一通信模块110与激光雷达120连接，用于传输激光雷达120测量到的距离信息。第一通信模块110为常开状态，即实时接收与其进行通信的其余通信模块的通信请求，如接收到其余通信模块的一个高电平，以将激光雷达120实时测量到的距离信息发送至与其通信的其余通信模块。如第一通信模块110在当前时刻接收到与其进行通信的其余通信模块的通信请求，则将激光雷达120在当前时刻测量到的距离信息发送至与其通信的其余通信模块。其中，第一通信模块为无线通信模块，如蓝牙、lora无线通信模块或ZigBee模块等。

在一实施例中，当激光雷达120搭载在第一对象上时，其激光出射口朝向第一对象的外部，以实时测量第一对象周围的物体与第一对象的距离。激光雷达120的搭载方式，可以为现有技术中常规的安装方式。

在一实施例中，信号传感器140用于搭载在第二对象的表面，第二对象与第二对象为不同的对象，如两个不同的机器人或其他物体。可以理解的，为使信号传感器140能够有效地接收激光雷达的激光信号，信号传感器140与激光雷达120的位置可以设置为：当第一对象与第二对象置于同一水平面时，信号传感器140与激光雷达120的发射口处于同一水平面。示例性的，激光雷达120与第一对象的底部之间的距离，和信号传感器140与第二对象的底部之间的距离相同。示如，激光雷达120设置在离第一对象底部10CM处，则信号传感器140设置在离第二对象底部10CM处。这样，当第一对象的底部与第二对象的底部置于同一水平面时，信号传感器140与激光雷达120的发射口处于同一水平面。

在一实施例中，信号传感器140可以为光电二极管。

在一实施例中，第二通信模块130为无线通信模块，如蓝牙、lora无线通信模块或ZigBee模块等。第二通信模块130与信号传感器140连接。

本定位装置的工作原理为：当激光雷达发射的激光信号被信号传感器接收，如照射到光电二极管时，此时信号传感器导通，相当于第二通信模块的开关打开，使第二通信模块工作。由于通信模块在工作时，会向外部发送通信请求，即信号获取请求，因此此时第一通信模块能够接收到该信号获取请求。第一通信模块在接收到该信息获取请求时，则与第二通信模块进行通信，将激光雷达检测到的距离信息发送至第二通信模块，使第二通信模块可从第二通信模块接收到第一对象与第二对象的距离信息，从而确定确定第二对象相对第一对象的位置信息。

在一实施例中，激光雷达可以为三维激光雷达或二维激光雷达。考虑到第一对象与第二对象在协同作业时，第一对象与第二对象处于同一水平面，第一对象与第二对象的高度信息可以被忽略。因此，激光雷达优选为二维激光雷达，以节约成本。

考虑到可能存在多个第二对象，此时准确地每一个第二对象与第一对象之间地距离信息，在一实施例中，第二通信模块发送的信息获取请求中包括第二对象的唯一序列号。

第二通信模块中预先存储有第二对象的唯一序列号，当信号传感器接收到激光信号时，开启第二通信模块，第二通信模块将带有唯一序列号的信息获取请求发送至第一通信模块，使第一通信模块根据该唯一序列号，确定需要发送距离信息的第二对象，从而准确地将接收到信息获取请求时，激光雷达检测到的距离信息发送至该唯一序列号对应的第二对象。

通常的，距离信息包括第二对象与第一对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度。考虑到为了检测到第一对象周围的所有对象，第一对象可能会控制激光雷达沿水平面进行360°的匀速旋转。此时，其是在恒定的转速下，每旋转一定角度，测量并输出距离信息。因此即使第二对象在识别激光后立即向第一对象发送信号，在直线距离输出之前，也无法得知第二对象与第一对象的相对角度。因此，为提高第二对象与第一对象的相对角度的获取效率，相对角度可根据激光雷达的传播时间以及样本时间确定，样本时间根据第一对象的转速以及预设时段内激光雷达采集到的采样点的数量确定，所述传播时间根据激光雷达从信号发出时刻，到第一对象获取信息获取请求时激光雷达接收到的返回信号的时刻确定。

其中，预设时段为1分钟，转速表示第一对象每分钟转多少圈，由于是匀速转动，因此可算出每个采样点对应的LIDAR转角。由此，相邻的两个采样点之间对应着一段固定的时间，即样本时间，同时对应着一个固定的转角。因此可知，该样本时间为：

样本时间＝第一对象转速/采样点数量。

而激光雷达的传播时间为激光雷达从信号发出时刻，到第一对象获取信息获取请求时激光雷达接收到的返回信号的时刻，即传播时间为：

传播时间＝雷达信号接收时刻-雷达信号发送时刻。

此时可确定第二对象与第一对象的相对角度为：

相对角度＝传播时间/样本时间。

根据激光雷达的传播时间，以及第二通信模块在接收到信息获取请求时，通过激光雷达采集到的相邻采样点之间的样本时间来确定相对角度，从而无需知晓的第二对象与第一对象的直线距离便可确定第二对象与第一对象的相对角度，提高距离信息的获取效率，进而提高定位效率。

在一实施例中，第二通信模块在获取到包括直线距离以及相对角度的距离信息后，可将直线距离以及相对角度，转换至以第一对象为原点构建的二维坐标系中，从而确定第二对象相对第一对象的位置信息。

由于在信号传感器接收到雷达信号时，第二通信模块会触发一次距离信息的接收，因此当存在多个信号传感器接收到雷达信号时，第二通信模块会相应接收到多个距离信息。此时，可将各距离信息均转换至以第一对象为原点构建的二维坐标系中，然后将各距离信息在二维坐标系中组成的坐标集，作为第二对象的位置信息。

或者，可对各距离信息进行求平均，将各距离信息的平均距离信息作为第二对象的位置信息。

为更好的确定第二对象的位置信息，在一实施例中，第二通信模块中还包括处理单元，如处理器，可根据接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；

从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

在一实施例中，在得到各距离信息后，将各距离信息均转换至以第一对象为原点，信号传感器开始工作时的朝向为横坐标或纵坐标构建的二维坐标系中，形成坐标点像素，从而根据各坐标点像素组成初始图像。然后，通过高斯模糊和二值化过滤以去除由于漫反射引起的图像噪声，获取目标图像。在获取目标图像后，基于第二对象与第一对象的各相对角度，对目标图像中的其余坐标点像素进行匹配，获取与各相对角度相匹配的各坐标点像素，从而将各坐标点像素确定为目标区域，进而确定第二对象相对第一对象的位置信息。

当存在多个用于搭载在第二对象上的信号传感器时，多个传感器组成一定的形状，如图2所示，各信号传感器组成弧形。而各信号传感器与各距离信息一一对应，即各信号传感器与各坐标点像素也一一对应，此时各坐标点像素的组合可呈对应的图案形状，如弧形。而在实际应用中，由于通信时间、算法执行时间延迟以及传感器干扰的原因，当初始图像通过高斯模糊和二值化过滤后，可能还会存在与该形状大小不同的二进制长图像，如图2所示。此时为更好的识别第二对象的位置信息，第二通信模块具体用于：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

在一实施例中，在获取初始图像后，先通过高斯模糊和二值化过滤以去除由于漫反射引起的图像噪声，得到去噪图像，再根据各信号传感器组成的形状确定的预设图像，从去噪图像中匹配预设图像，然后将与预设图像不相似的像素点进行筛除，从而得到目标图像。如预设图像为弧形，则将去噪图像中与弧形不相似的图像区域去除，以得到目标图像，如图3所示。

在一实施例中，在得到目标图像后，第二通信模块可根据各相对角度，确定平均角度，然后从目标图像中匹配与平均角度对应的目标区域，并将目标区域确定为第二对象的位置信息。

通过预设图像进行筛除，目标图像中剩余存在像素点的各图像区域则可判定为可能是第二对象所在的区域。此时可根据平均角度，从目标图像中来查找在该平均角度上的图像区域，从而将查找到的图像区域，确定为第二对象所在的相对坐标位置，进而实现各对象的相对定位。

在一实施例中，在实现从机器人的定位后，所述第二通信模块还用于：

对所述目标区域进行连续跟踪。

当查找到第二对象所在的图像区域后，可将该图像区域标记为ROI(兴趣区)，从而对该区域进行连续跟踪来执行鲁棒的第二对象识别和跟踪，从而使得即使由于第二对象的信号传感器出现盲点，导致第二对象在第一对象的视野中消失了一小段时间，也可以有效地对其进行定位。

下面对本发明提供的多对象定位装置的定位方法进行描述，下文描述的多对象定位装置的定位方法与上文描述的多对象定位装置可相互对应参照。

在一实施例中，如图4所示，提供了一种多对象定位装置的定位方法，应用于第二通信模块，包括：

步骤101，根据从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定第二对象相对第一对象的位置信息；

其中，所述距离信息由所述第一通信模块在接收到信息获取请求时，获取激光雷达检测到的所述距离信息发送至所述第二通信模块；

所述信息获取请求由信号传感器在接收到激光信号时通过所述第二通信模块生成并发送至所述第一通信模块。

多对象定位装置为上述任一实施例中的多对象定位装置。

通过第二对象上的信号传感器接收第一对象搭载的激光雷达的激光信号，并在第二对象的信号传感器接收到激光信号时，开启第二通信模块，与第一对象的第一通信模块进行通信，以接收激光雷达检测到的距离信息，从而可以利用距离信息来确定第二对象相对于第一对象的位置信息，无需GPS定位即可实现多对象的相对定位，避免GPS定位带来的室内环境下无法精准定位的问题，且无需布置多台光学定位相机，对设备的要求简单，即使周边环境存在其他物体也可通过信号传感器与激光雷达之间的信号收发准确地确定第一对象与第二对象的距离信息以有效地进行定位，进而能够提高对多对象的定位效率和准确度。

在一实施例中，所述距离信息包括所述第一对象与所述第二对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度；

所述根据第二通信模块从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定位置信息，包括：

对所述第二通信模块接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；

从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

在一实施例中，对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像，包括：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

在一实施例中，从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述从机器人的位置信息，包括：

根据各所述相对角度，确定平均角度；

从所述目标图像中匹配与所述平均角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

在一实施例中，如图5所示，提供了一种机器人集群，包括：主机器人1、从机器人2以及如上述任一实施例所述的多对象定位装置；

所述激光雷达搭载在所述主机器人上，所述信号传感器搭载在所述从机器人上。此时，第一对象即为主机器人，第二对象即为从机器人。

在一实施例中，如图6所示，主机器人可以为圆柱体或其他形状的机器人。主机器人的表面上搭载有进行测距的激光雷达。激光雷达的激光出射口朝向主机器人的外部。其中，主机器人上的激光雷达的安装方式，可以为现有技术中常规的安装方式。

在一实施例中，第一通信模块可以搭载在主机器人上。

在一实施例中，如图7所示，从机器人2的表面上搭载有用于接收激光雷达的激光信号的至少一个信号传感器。

本机器人集群的定位原理为：当激光雷达发射的激光信号被信号传感器接收，如照射到光电二极管时，此时信号传感器导通，相当于第二通信模块的开关打开，使第二通信模块工作。由于通信模块在工作时，会向外部发送通信请求，即信号获取请求，因此此时第一通信模块能够接收到该信号获取请求。第一通信模块在接收到该信息获取请求时，则与第二通信模块进行通信，将激光雷达检测到的距离信息发送至第二通信模块，使从机器人可接收到其与主机器人的距离信息，从而确定从机器人相对于主机器人位置信息。

考虑若激光雷达是固定的，则激光雷达的朝向上不一定存在从机器人，此时可能无法检测到主机器人与从机器人的距离。因此，为更有效的检测主机器人与从机器人的距离，在一实施例中，如图6所示，所述主机器人1包括用于控制所述激光雷达沿水平面匀速转动的驱动结构11。

激光雷达搭载在驱动结构的侧壁上，主机器人通过驱动结构的匀速旋转，测量主机器人周围的全方位距离。当驱动结构在匀速旋转过程中，激光雷达发射的雷达信号也随着驱动结构的匀速旋转进全方面的检测，从而确保从机器人的信号传感器能够接收到雷达信号。

为提高雷达信号的接收效率，在一实施例中，如图7所示，从机器人2上搭载有多个信号传感器，各信号传感器位于同一水平面，从而提高对雷达信号的接收面积。

在一实施例中，各信号传感器之间的间距相同。如从机器人上可搭载有12个信号传感器用于接收激光信号，相邻两个传感器之间的夹角为30°。

在一实施例中，激光雷达可以为三维激光雷达或二维激光雷达。考虑到从机器人与主机器人组成的机器人集群在协同作业时，从机器人与主机器人处于同一水平面，从机器人的高度信息可以被忽略。因此，激光雷达优选为二维激光雷达，以节约成本。

通常的，距离信息包括从机器人与所述主机器人的直线距离以及所述从机器人的相对角度。而由于当驱动结构带动激光雷达旋转时，其是在恒定的转速下，每旋转一定角度，测量并输出距离信息。因此即使从机器人在识别激光后立即向主机器人发送信号，在直线距离输出之前，也无法得知从机器人与主机器人的相对角度。因此，为提高从机器人与主机器人的相对角度的获取效率，相对角度可根据激光雷达的传播时间以及样本时间确定，样本时间根据驱动结构的转速以及预设时段内激光雷达采集到的采样点的数量确定，所述传播时间根据激光雷达从信号发出时刻，到主机器人获取信息获取请求时激光雷达接收到的返回信号的时刻确定。

其中，预设时段为1分钟，转速表示驱动结构每分钟转多少圈，由于时匀速转动，因此可算出每个采样点对应的LIDAR转角。由此，相邻的两个采样点之间对应着一段固定的时间，即样本时间，同时对应着一个固定的转角。因此可知，该样本时间为：

样本时间＝驱动结构转速/采样点数量。

而激光雷达的传播时间为激光雷达从信号发出时刻，到主机器人获取信息获取请求时激光雷达接收到的返回信号的时刻，即传播时间为：

传播时间＝雷达信号接收时刻-雷达信号发送时刻。

此时可确定从机器人与主机器人的相对角度为：

相对角度＝传播时间/样本时间。

根据激光雷达的传播时间，以及主机器人在接收到信息获取请求时，通过激光雷达采集到的相邻采样点之间的样本时间来确定相对角度，从而无需知晓从机器人与主机器人的直线距离便可确定从机器人与主机器人的相对角度，提高距离信息的获取效率，进而提高从机器人的定位效率。

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。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多对象定位装置，其特征在于，包括：

第一通信模块、激光雷达、第二通信模块以及至少一个接收所述激光雷达的激光信号的信号传感器；

所述激光雷达用于搭载在第一对象上，所述信号传感器用于搭载在第二对象上；

所述信号传感器用于在接收到所述激光信号时，通过所述第二通信模块向所述第一通信模块发送信息获取请求；

所述第一通信模块用于在接收到所述信息获取请求时，向所述第二通信模块发送所述激光雷达检测到的距离信息；

所述第二通信模块用于根据接收到的至少一个所述距离信息，确定所述第二对象相对所述第一对象的位置信息。

2.根据权利要求1所述的多对象定位装置，其特征在于，所述距离信息包括所述第一对象与所述第二对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度；

所述第二通信模块具体用于：

对所述第二通信模块接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述第二对象的位置信息。

3.根据权利要求2所述的多对象定位装置，其特征在于，所述第二通信模块具体用于：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

4.根据权利要求2或3所述的多对象定位装置，其特征在于，所述第二通信模块具体用于：

根据各所述相对角度，确定平均角度；

从所述目标图像中匹配与所述平均角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的多对象定位装置的定位方法，其特征在于，应用于第二通信模块，包括：

根据从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定第二对象相对第一对象的位置信息；

其中，所述距离信息由所述第一通信模块在接收到信息获取请求时，获取激光雷达检测到的所述距离信息发送至所述第二通信模块；

所述信息获取请求由信号传感器在接收到激光信号时通过所述第二通信模块生成并发送至所述第一通信模块。

6.根据权利要求5所述的机器人集群定位方法，其特征在于，所述距离信息包括所述第一对象与所述第二对象的直线距离以及所述第二对象的相对角度；

所述根据第二通信模块从第一通信模块接收到的至少一个距离信息，确定位置信息，包括：

对所述第二通信模块接收到的各所述直线距离以及各所述相对角度进行像素转换，生成初始图像；

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像；

从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

7.根据权利要求5所述的机器人集群定位方法，其特征在于，对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取目标图像，包括：

对所述初始图像通过高斯模糊和二值化过滤，获取去噪图像；

根据预设图像，从所述去噪图像中筛除与所述预设图像的相似度不匹配的像素点，获取所述目标图像。

8.根据权利要求6或7所述的机器人集群定位方法，其特征在于，从所述目标图像中匹配与各所述相对角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述从机器人的位置信息，包括：

根据各所述相对角度，确定平均角度；

从所述目标图像中匹配与所述平均角度对应的目标区域，并将所述目标区域确定为所述位置信息。

9.一种机器人集群，其特征在于，包括：主机器人、从机器人以及如权利要求1-4任意一项所述的多对象定位装置；

所述激光雷达搭载在所述主机器人上，所述信号传感器搭载在所述从机器人上。

10.根据权利要求9所述的机器人集群，其特征在于，所述主机器人包括用于控制所述激光雷达沿水平面匀速转动的驱动结构。