定位傳感器的方法以及相關(guān)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及定位車(chē)輛或者被設(shè)置為在車(chē)輛上使用的傳感器的方法以 及相關(guān)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于定位（即，確定位置）以及映射算法成熟，所以真正長(zhǎng)期的導(dǎo)航的問(wèn)題變得越 來(lái)越迫切。在變化的環(huán)境中需要機(jī)器人化的（在一些實(shí)施方式中，其可為車(chē)輛）導(dǎo)航的共 同問(wèn)題，并且該問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)終身自主的主要障礙。一旦在最初訪問(wèn)時(shí)，希望這在表面上足夠 接近，以便可用于進(jìn)行隨后的訪問(wèn)，傳統(tǒng)的映射方法就通常產(chǎn)生初始圖，這通常是單片方法 (作為融合或平均化等工序的結(jié)果）。近年來(lái)，人們?cè)噲D解決這些問(wèn)題。
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期自主，機(jī)器人化的系統(tǒng)應(yīng)該能夠在改變的環(huán)境中運(yùn)行，這在本領(lǐng)域 中被視為巨大的挑戰(zhàn)。變化可來(lái)自很多來(lái)源：突然的結(jié)構(gòu)變化、照明條件、當(dāng)日時(shí)間、天氣、 季節(jié)變化等。為了進(jìn)行說(shuō)明，考慮自運(yùn)動(dòng)估計(jì)的問(wèn)題，在室外操作的機(jī)器人上安裝攝像頭。 這是豐富的研宄開(kāi)采區(qū)域，我們立即觸及視覺(jué)導(dǎo)航（同時(shí)定位與映射-SLAM)系統(tǒng)，該系統(tǒng) 可同時(shí)映射和定位。然而，在重新訪問(wèn)該位置時(shí)，可發(fā)生巨大的變化，并且例如，可能下雪。 由于季節(jié)改變，從夏天變成秋天，所以場(chǎng)景的外觀可逐漸改變?，F(xiàn)有技術(shù)表明需要產(chǎn)生單片 圖，該單片圖包含允許在變化的環(huán)境內(nèi)定位的信息。
[0004] Konolige 和 Bowman([1]K. Konolige and J. Bowman,''Towards lifelong visual maps, 〃in IROS，2009, pp. 1156-1163)開(kāi)發(fā)了其基于視圖的地圖系統(tǒng)（[2]K.Konolige，J. Bowman,J.D.Chen,P. Mihelichj M. Calonderj V. Lepetitj and P.Fuaj ^View-based maps，''International Journal of Robotics Research (IJRR)，vol. 29, no. 10, 2010)，以 適合于室內(nèi)環(huán)境的變化。該系統(tǒng)從VO(視覺(jué)測(cè)程法）系統(tǒng)中產(chǎn)生了關(guān)鍵幀的輪廓圖。然 后，根據(jù)被設(shè)計(jì)為在限制最大數(shù)量的視圖的同時(shí)保留視圖多樣性的方案，更新和刪除在節(jié) 點(diǎn)上儲(chǔ)存的視圖。其輪廓圖在單個(gè)參考幀內(nèi)并且通過(guò)Toro遞增地優(yōu)化（[3]G.Grisetti，C. Stachnissj S. Grzonkaj and W. Burgardj Tree Pa-rameterization for Efficiently Computing Maximum Likelihood Maps using Gradient Descent，''Robotics Science and Systems，2007)。這顯示了辦公室的結(jié)果，包括移動(dòng)的人群、家具以及改變的照明條件。
[0005] Milford 與 Wyeth 的 RatSLAM 系統(tǒng)（[4]M. Milford and G. Wyeth，"Persistent navigation and mapping using a biologically inspired SLAM system，"The International Journal of Robotics Research，2009)使用儲(chǔ)存大量經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)圖的概 念。其經(jīng)驗(yàn)是在世界上的許多地方，也儲(chǔ)存到其他經(jīng)驗(yàn)的過(guò)渡信息，以解決測(cè)程法偏移問(wèn) 題。隨著時(shí)間的過(guò)去，經(jīng)驗(yàn)圖放松，以盡可能減小在絕對(duì)經(jīng)驗(yàn)位置與其到其他位置的過(guò)渡信 息之間的差異。還刪除經(jīng)驗(yàn)，以將密度控制為較低。
[0006] Biber 和 Duckett ([5]P. Biber and T. Duckett，"Dynamic maps for long-term operation of mobile service robots，〃in Proceedings of Robotics: Science and Systems，Cambridge，USA，June 2005)通過(guò)一系列的時(shí)間標(biāo)度將激光圖取樣，以產(chǎn)生具有長(zhǎng) 期和短期結(jié)構(gòu)的單個(gè)圖。這允許他們塑造短期動(dòng)態(tài)物體以及長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)變化。在具有忙碌的 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的幾周時(shí)間中，他們顯示了提高的定位精度。
[0007] 還要注意 Furgale 和 Barfoot 的工作（[6]P. Furgale and T. D. Barfoot, "Visual teach and repeat for long-range rover autonomy, ''Journal of Field Robotics, vol. 27, no. 5, pp. 534-560, 2010)，他們開(kāi)發(fā)了在室外環(huán)境中使用視覺(jué)的教導(dǎo)和重復(fù)系統(tǒng)。在教 導(dǎo)階段，機(jī)器人使用VO產(chǎn)生了一系列子圖像。然后，定位模塊用于重描原始路徑。他們顯 示了超過(guò)幾千米的結(jié)果。
[0008] 然而，以上技術(shù)都未令人滿意地處理變化的環(huán)境，在傳感器（或攜帶該傳感器的 車(chē)輛）移動(dòng)穿過(guò)環(huán)境時(shí)，可體驗(yàn)該環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種定位載有傳感器的車(chē)輛的方法，包括以下步 驟中的至少一個(gè)：
[0010] a)在當(dāng)前時(shí)間從傳感器中獲取數(shù)據(jù)，所述傳感器提供在車(chē)輛周?chē)母袦y(cè)的場(chǎng)景；
[0011] b)處理所感測(cè)的場(chǎng)景，在此，所述處理相關(guān)于在更早的時(shí)間的傳感器的位置從所 感測(cè)的場(chǎng)景確定車(chē)輛的地點(diǎn)；
[0012] c)將所感測(cè)的場(chǎng)景與一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較，以確定在任何或每個(gè)儲(chǔ)存 的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)是否可識(shí)別所感測(cè)的場(chǎng)景；
[0013] d)如果在儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)中識(shí)別所感測(cè)的場(chǎng)景，那么將該儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)用于相對(duì)于儲(chǔ)存 的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生在當(dāng)前時(shí)間的車(chē)輛的位置的估計(jì)；
[0014] e)重復(fù)步驟a到d中的至少一些。
[0015] 人們認(rèn)為提供這種方法的實(shí)施方式有利，這是因?yàn)檫@些實(shí)施方式能夠允許比現(xiàn)有 技術(shù)系統(tǒng)更容易地在改變的環(huán)境內(nèi)定位車(chē)輛。而且，這種實(shí)施方式表示如果有需要，那么僅 僅需要儲(chǔ)存與所感測(cè)的場(chǎng)景相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且這種策略有助于減少所需要的儲(chǔ)存量以及處 理儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可能需要的處理量。同樣，本發(fā)明的實(shí)施方式可更精確，需要比預(yù)期更少的內(nèi) 存并且比現(xiàn)有技術(shù)更快速。
[0016] 術(shù)語(yǔ)定位車(chē)輛旨在表示從由傳感器生成的數(shù)據(jù)中相對(duì)于更早的時(shí)間確定車(chē)輛的 地點(diǎn)。定位是從傳感器中采用數(shù)據(jù)、在具有場(chǎng)景的先前表示（通常由地圖提供或者在一些 實(shí)施方式中由儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)提供）時(shí)處理該數(shù)據(jù)并且相對(duì)于該先有表示提出車(chē)輛姿勢(shì)（位 置）的參數(shù)化。通常，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，先有表示由多個(gè)儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)提供。
[0017] 方便地，設(shè)置該方法，以便如果在多于預(yù)訂數(shù)量的儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)未識(shí)別所感測(cè)的 場(chǎng)景，那么所述方法儲(chǔ)存所感測(cè)的場(chǎng)景，以便所感測(cè)的場(chǎng)景變成新儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)的一部分，以 供未來(lái)進(jìn)行比較。人們通過(guò)其自身的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為這種實(shí)施方式有利。在車(chē)輛感測(cè)更多的場(chǎng) 景時(shí)，車(chē)輛未來(lái)可使用的儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)的數(shù)量可能增大。
[0018] 本發(fā)明的實(shí)施方式所使用的方法注意到，在冬天在指定樹(shù)上的特征并非簡(jiǎn)單地是 在夏天在同一顆樹(shù)上記下的特征；在正午時(shí)在濕潤(rùn)的路面上看到的細(xì)節(jié)與在路面干燥時(shí)黎 明看到的細(xì)節(jié)不同。本發(fā)明的實(shí)施方式未嘗試使事物一致。例如，如果在周二的環(huán)境與在 周三的環(huán)境完全不同，那么實(shí)施方式可能將其視為同樣獲得該環(huán)境的本質(zhì)的兩個(gè)單獨(dú)的經(jīng) 驗(yàn)。實(shí)施方式僅僅在拓?fù)渖蠈⑵淅壴谝黄?。隨后，一些實(shí)施方式可通過(guò)下面討論的地點(diǎn) 概念連接儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)。
[0019] 在一個(gè)新區(qū)域最初看到車(chē)輛時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方式可保存一系列視覺(jué)特征（通常 由從傳感器中生成的數(shù)據(jù)提供），作為一個(gè)新經(jīng)驗(yàn)。
[0020] 然而，在傳感器/車(chē)輛移動(dòng)時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方式被設(shè)置為嘗試在任何保存的經(jīng) 驗(yàn)內(nèi)定位所感測(cè)的場(chǎng)景。同樣，在重新訪問(wèn)該區(qū)域時(shí)，傳感器/車(chē)輛嘗試使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流 (其可為圖像）來(lái)在任何保存的經(jīng)驗(yàn)中定位。在一些實(shí)施方式中，該方法可被設(shè)置為使所儲(chǔ) 存的經(jīng)驗(yàn)由使用這些經(jīng)驗(yàn)的車(chē)輛/傳感器生成。
[0021] 然而，在其他實(shí)施方式中，所儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)可由除了生成這些經(jīng)驗(yàn)的車(chē)輛/傳感器 以外的車(chē)輛/傳感器使用。這可以是除了由生成這些經(jīng)驗(yàn)的車(chē)輛/傳感器使用以外，還由 車(chē)輛和/或傳感器使用。這種實(shí)施方式被視為集中經(jīng)驗(yàn)，允許多個(gè)車(chē)輛利用所儲(chǔ)存的經(jīng)驗(yàn)。 這種方法可有利，這是因?yàn)樵摲椒ㄔ试S由多個(gè)車(chē)輛建立和/或共享數(shù)據(jù)。
[0022] 在車(chē)輛依然保存該新經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)繼續(xù)時(shí)，還可被設(shè)置為試圖在其