基于全局地图的重定位方法、可移动设备及存储介质与流程

本申请涉及机器人，特别是涉及一种基于全局地图的重定位方法、可移动设备及存储介质。

背景技术：

1、获取高精度的定位结果是机器人成功执行任务的前提条件之一，由于机器人通常面临在已知环境中执行任务，因此通常会预先构建出任务场景的全局地图，随后基于全局地图进行匹配定位。对于基于先验地图的匹配定位方法，如何确定机器人的初始位姿是至关重要的一环，这一步通常称为机器人的重定位过程。在室外等开阔场景下，可以依赖全球卫星导航系统(global navigation satellite system，gnss)辅助进行重定位，然而在室内等场景下，只能依赖于机器人搭载的激光雷达、视觉传感器等传感器进行重定位。例如，对于激光雷达而言，重定位方法通常可以分为两种：基于暴力搜索的重定位方法和基于描述子的重定位方法。

2、基于暴力搜索的重定位方法虽然重定位准确度更高，但是其定位耗时过大，会极大降低机器人执行任务的效率；而传统的基于描述子的重定位方法虽然可以降低定位耗时，但是其依靠预先采集的用于描述子生成的关键帧数据，若预先采集的关键帧数据不全面，则会降低重定位准确度，且需要对预先采集的关键帧数据进行维护，增加维护工作量。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请至少提供一种基于全局地图的重定位方法、可移动设备及存储介质。

2、本申请第一方面提供了一种基于全局地图的重定位方法，应用于可移动设备，可移动设备部署有定位传感器，定位传感器用于采集待定位场景的场景感知数据，方法包括：获取待定位场景对应的全局地图和定位传感器进行感知数据采集的设备参数，并对可移动设备进行粗定位，得到定位传感器在全局地图中的初始位置；基于初始位置在全局地图中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合；利用设备参数，模拟定位传感器在全局地图中的每个候选解位置可采集到的感知数据，得到每个候选解位置分别对应的模拟关键帧；将定位传感器当前采集得到的当前关键帧和模拟关键帧进行相似度匹配，从多个模拟关键帧中选取匹配成功的模拟关键帧；基于匹配成功的模拟关键帧对可移动设备进行重定位，得到重定位结果。

3、在一实施例中，基于初始位置在全局地图中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合，包括：基于初始位置从全局地图中划分得到搜索范围；按照预设搜索间隔从搜索范围中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合。

4、在一实施例中，定位传感器包括激光雷达；利用设备参数，模拟定位传感器在全局地图中的每个候选解位置可采集到的感知数据，得到每个候选解位置分别对应的模拟关键帧，包括：利用设备参数，将全局地图投影至以候选解位置为中心的距离图像内，得到候选解位置可采集到的感知数据；基于候选解位置可采集到的感知数据，得到每个候选解位置分别对应的模拟关键帧。

5、在一实施例中，设备参数包括定位传感器的测距范围；利用设备参数，将全局地图投影至以候选解位置为中心的距离图像内，得到候选解位置可采集到的感知数据，包括：提取全局地图中以候选解位置为中心，并处于测距范围内的点云数据，得到局部子地图；基于候选解位置的点云坐标和局部子地图中每个点的点云坐标，将局部子地图中的每个点投影至以候选解位置为中心的距离图像内；将投影得到的距离图像中存储的点，作为候选解位置可采集到的感知数据。

6、在一实施例中，基于候选解位置的点云坐标和局部子地图中每个点的点云坐标，将局部子地图中的每个点投影至以候选解位置为中心的距离图像内，包括：基于候选解位置的点云坐标和局部子地图中每个点的点云坐标，计算局部子地图中的点相对候选解位置的扫描角度与扫描距离；利用扫描角度，计算局部子地图中的点在待投影的距离图像中的索引；结合索引和扫描距离，得到局部子地图中的点在距离图像中的投影值。

7、在一实施例中，方法还包括：若局部子地图中存在索引相同的点，则在距离图像中保留扫描距离最小的点，并删除其它点。

8、在一实施例中，将定位传感器当前采集得到的当前关键帧和模拟关键帧进行匹配，从多个模拟关键帧中选取匹配成功的模拟关键帧，包括：分别对模拟关键帧和当前关键帧进行特征编码处理，得到模拟关键帧和当前关键帧对应的描述子；计算模拟关键帧与当前关键帧的描述子之间的距离；将距离满足预设条件的模拟关键帧，作为匹配成功的模拟关键帧。

9、在一实施例中，将距离满足预设条件的模拟关键帧，作为匹配成功的模拟关键帧，包括：选取多个模拟关键帧中与当前关键帧的描述子之间距离最小的模拟关键帧，作为匹配成功的模拟关键帧。

10、本申请第二方面提供了一种基于全局地图的重定位装置，部署于可移动设备，可移动设备部署有定位传感器，定位传感器用于采集待定位场景的场景感知数据，装置包括：数据获取模块，用于获取待定位场景对应的全局地图和定位传感器进行感知数据采集的设备参数，并对可移动设备进行粗定位，得到定位传感器在全局地图中的初始位置；候选解选取模块，用于基于初始位置在全局地图中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合；关键帧模拟模块，用于利用设备参数，模拟定位传感器在全局地图中的每个候选解位置可采集到的感知数据，得到每个候选解位置分别对应的模拟关键帧；关键帧匹配模块，用于将定位传感器当前采集得到的当前关键帧和模拟关键帧进行相似度匹配，从多个模拟关键帧中选取匹配成功的模拟关键帧；重定位模块，用于基于匹配成功的模拟关键帧对可移动设备进行重定位，得到重定位结果。

11、本申请第三方面提供了一种可移动设备，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储器中存储的程序指令，以实现上述基于全局地图的重定位方法。

12、本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述基于全局地图的重定位方法。

13、上述方案，通过获取待定位场景对应的全局地图和定位传感器进行感知数据采集的设备参数，并对可移动设备进行粗定位，得到定位传感器在全局地图中的初始位置；基于初始位置在全局地图中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合；利用设备参数，模拟定位传感器在全局地图中的每个候选解位置可采集到的感知数据，得到每个候选解位置分别对应的模拟关键帧，扩展了候选解的范围，提高了重定位的成功率，且是在匹配结果实时生成模拟关键帧，减少内存占用的同时进一步减少了地图维护的工作量。然后，将定位传感器当前采集得到的当前关键帧和模拟关键帧进行相似度匹配，从多个模拟关键帧中选取匹配成功的模拟关键帧，基于匹配成功的模拟关键帧对可移动设备进行重定位，得到准确的重定位结果。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

1.一种基于全局地图的重定位方法，其特征在于，应用于可移动设备，所述可移动设备部署有定位传感器，所述定位传感器用于采集待定位场景的场景感知数据，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始位置在所述全局地图中进行候选解位置选取，得到候选解位置集合，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位传感器包括激光雷达；所述利用所述设备参数，模拟所述定位传感器在所述全局地图中的每个候选解位置可采集到的感知数据，得到所述每个候选解位置分别对应的模拟关键帧，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设备参数包括所述定位传感器的测距范围；所述利用所述设备参数，将所述全局地图投影至以所述候选解位置为中心的距离图像内，得到所述候选解位置可采集到的感知数据，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述候选解位置的点云坐标和所述局部子地图中每个点的点云坐标，将所述局部子地图中的每个点投影至以所述候选解位置为中心的距离图像内，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述定位传感器当前采集得到的当前关键帧和所述模拟关键帧进行相似度匹配，从多个所述模拟关键帧中选取匹配成功的模拟关键帧，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将距离满足预设条件的模拟关键帧，作为匹配成功的模拟关键帧，包括：

9.一种可移动设备，其特征在于，所述可移动设备包括存储器和处理器，处理器用于执行存储器中存储的程序指令，以实现如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序指令，所述程序指令能够被处理器执行以实现如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。