基于二維碼和角點(diǎn)標(biāo)簽的無人小車室內(nèi)定位算法研究實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來室內(nèi)無人駕駛技術(shù)成為人們的研究熱點(diǎn)，而如何準(zhǔn)確地定位是室內(nèi)無人駕駛技術(shù)中的關(guān)鍵。無人車的室內(nèi)定位技術(shù)中，基于標(biāo)簽式定位方法較為穩(wěn)定且精度相對(duì)較高。常作為標(biāo)簽式的定位方法有WiFi、射頻和超聲波方法。其中，WiFi和射頻都是基于計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度的方式，存在著信號(hào)易受到干擾，覆蓋范圍小和定位精度低的缺點(diǎn)。而超聲波方式雖然有較高的定位精度，但是定位距離近，需要大量的底層設(shè)備，成本高。二維碼和角點(diǎn)標(biāo)簽簡(jiǎn)單易用，易于維護(hù)，視覺和激光能夠提供較高

2、的定位精度。為此，本文將基于視覺的二維碼和基于激光的角點(diǎn)標(biāo)簽定位結(jié)合，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于二維碼和角點(diǎn)標(biāo)簽的無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)，有效地解決無人小車行駛過程中路徑定位不準(zhǔn)確的問題。
　　根據(jù)室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究目標(biāo)，設(shè)計(jì)無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)方案。搭建無人小車實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)，包括激光雷達(dá)、攝像頭、IMU和編碼器的選型安裝。完成無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括傳感器設(shè)備與無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的信息獲取模塊、無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)與

3、人員交互的人機(jī)交互模塊、無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位模塊和小車的控制模塊。
　　接著，在定位模塊的設(shè)計(jì)中，選用EKF-SLAM算法作為主體定位算法，進(jìn)行了推導(dǎo)和證明，使用攝像頭結(jié)合PnP算法識(shí)別二維碼標(biāo)簽的位置信息，構(gòu)建擴(kuò)展卡爾曼的觀測(cè)模型。根據(jù)PnP算法原理，需要無人小車在第一次檢測(cè)到二維碼標(biāo)簽時(shí)，計(jì)算二維碼標(biāo)簽的世界坐標(biāo)，方便無人小車后續(xù)定位中的匹配識(shí)別。所以本文提出使用攝像頭結(jié)合激光雷達(dá)計(jì)算二維碼的世界坐標(biāo)，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和

4、證明。對(duì)基于二維碼標(biāo)簽的EKF-SLAM系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了二維碼標(biāo)簽定位的可行性。
　　為了增加無人小車室內(nèi)定位系統(tǒng)路標(biāo)標(biāo)簽數(shù)量，提升室內(nèi)定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本課題將房屋內(nèi)的角點(diǎn)也作為路標(biāo)標(biāo)簽，使用激光雷達(dá)檢測(cè)角點(diǎn)，利用RANSAC算法提升直線的擬合精度，求出角點(diǎn)標(biāo)簽。
　　最后，改造無人電動(dòng)小車的控制器，將二維碼標(biāo)簽和角點(diǎn)標(biāo)簽結(jié)合在一起，對(duì)基于二維碼標(biāo)簽和角點(diǎn)標(biāo)簽的EKF-SLAM室內(nèi)定位算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證了本課