在本發(fā)明涉及一種地圖構(gòu)建方法，具體涉及一種結(jié)合了UWB與激光雷達的室內(nèi)平面地圖構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
基于激光雷達的室內(nèi)地圖構(gòu)建在機器人領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣發(fā)。常見的有3d激光雷達和2d激光雷達。3d激光雷達掃描整個環(huán)境的3d模型，2d激光雷達至于機器人底部，掃面平面底圖。上述兩種方法都是依據(jù)關(guān)鍵幀拼接技術(shù)實現(xiàn)底圖構(gòu)建。這種底圖構(gòu)建方法由于對傳感器的位置估計是通過相鄰兩針的拼接得到的位移變化，在室內(nèi)大范圍掃描時，兩兩相鄰位移的積分會產(chǎn)生累積誤差，使得最終的底圖構(gòu)建效果不佳。尤其是對于走廊情況，狹長的走廊隨著掃描的推進和誤差累積會會變彎，其他大面積情況會出現(xiàn)地圖整體扭曲的情況。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明將傳統(tǒng)的基于2d激光雷達的室內(nèi)地圖構(gòu)建方法與UWB室內(nèi)定位基站相結(jié)合提升了地圖構(gòu)建的精度，降低了地圖的扭曲感。具體內(nèi)容如下：
一種基于UWB室內(nèi)定位技術(shù)與激光雷達的地圖構(gòu)建方法，包括以下步驟：
1) 安裝UWB基站
在室內(nèi)環(huán)境安裝基站，安裝在天花板上以減小人體對其遮擋，對無遮擋的情況，安裝至少三個基站即可，有遮擋的情況可增加基站數(shù)目，使得在任意位置都同時能直線與三個以上基站進行通信；
2)基站標定
對基站初始坐標進行標定；
3)掃描數(shù)據(jù)
使用麥克納姆輪移動平臺搭載激光雷達，遙控激光雷達進行掃描，得到掃描數(shù)據(jù)；同時平臺搭載UWB定位標簽，讀取定位基站的距離信息；
4)幀間拼接
對于激光雷達掃描出的數(shù)據(jù)，將相鄰的兩幀采取ICP最近點迭代方法得到平臺的位姿變化；
5)閉環(huán)檢測
提取所有掃描幀特征點并將該特征點存入特征字典，對每個新的幀，在特征字典中查找匹配，若匹配成功則完成閉環(huán)檢測；
6)圖優(yōu)化
對步驟4）得到的一系列幀間拼接的位姿進行圖優(yōu)化，其中以每一幀觀測瞬間的位姿為節(jié)點，相鄰兩幀的位姿變化為邊構(gòu)建優(yōu)化圖，將優(yōu)化圖輸入isam優(yōu)化方法庫計算，得到優(yōu)化出的每一幀的中心點位姿，以及包含該中心點位姿的處理后的優(yōu)化圖；
7)加入定位錨點
在上述處理后的優(yōu)化圖中，結(jié)合每一幀激光雷達數(shù)據(jù)采集的瞬間，對于UWB基站的定位數(shù)據(jù)得到的坐標，將該坐標作為錨點，該錨點與該錨點對應(yīng)的優(yōu)化圖上的節(jié)點之間連接一條邊；
8)二次圖優(yōu)化
對所述處理后的優(yōu)化圖重新運行圖優(yōu)化方法得到優(yōu)化出的每一幀的中心點位姿；
9)渲染
由步驟8）得到每一幀的中心點位姿后，使用opengl繪制出occupancy grid map，其中采樣點標記為黑色，從采樣點到上述中心點位置的連線繪制為白色。
此方法可以保證，在室內(nèi)受到金屬遮擋，導(dǎo)致UWB定位不準時，激光雷達的數(shù)據(jù)能讓誤差減小。當激光雷達的數(shù)據(jù)由于運動物體的定位精度降低時，UWB定位又可以讓此誤差減小。
具體實施方式
一種基于UWB室內(nèi)定位技術(shù)與激光雷達的地圖構(gòu)建方法，包括以下步驟：
1) 安裝UWB基站
在室內(nèi)環(huán)境安裝基站，安裝在天花板上以減小人體對其遮擋，對無遮擋的情況，安裝至少三個基站即可，有遮擋的情況可增加基站數(shù)目，使得在任意位置都同時能直線與三個以上基站進行通信；
2)基站標定
對基站初始坐標進行標定；
3)掃描數(shù)據(jù)
使用麥克納姆輪移動平臺搭載激光雷達，遙控激光雷達進行掃描，得到掃描數(shù)據(jù)；同時平臺搭載UWB定位標簽，讀取定位基站的距離信息；
4)幀間拼接
對于激光雷達掃描出的數(shù)據(jù)，將相鄰的兩幀采取ICP最近點迭代方法得到平臺的位姿變化；
5)閉環(huán)檢測
提取所有掃描幀特征點并將該特征點存入特征字典，對每個新的幀，在特征字典中查找匹配，若匹配成功則完成閉環(huán)檢測；
6) 圖優(yōu)化
對步驟4）得到的一系列幀間拼接的位姿進行圖優(yōu)化，其中以每一幀觀測瞬間的位姿為節(jié)點，相鄰兩幀的位姿變化為邊構(gòu)建優(yōu)化圖，將優(yōu)化圖輸入isam優(yōu)化方法庫計算，得到優(yōu)化出的每一幀的中心點位姿，以及包含該中心點位姿的處理后的優(yōu)化圖；
7) 加入定位錨點
在上述處理后的優(yōu)化圖中，結(jié)合每一幀激光雷達數(shù)據(jù)采集的瞬間，對于UWB基站的定位數(shù)據(jù)得到的坐標，將該坐標作為錨點，該錨點與該錨點對應(yīng)的優(yōu)化圖上的節(jié)點之間連接一條邊；
8二次圖優(yōu)化
對所述處理后的優(yōu)化圖重新運行圖優(yōu)化方法得到優(yōu)化出的每一幀的中心點位姿；
9) 渲染
由步驟8）得到每一幀的中心點位姿后，使用opengl繪制出occupancy grid map，其中采樣點標記為黑色，從采樣點到上述中心點位置的連線繪制為白色。