本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種定位方法，同時(shí)還涉及一種定位裝置。

背景技術(shù)：

目前定位裝置行業(yè)，普遍采用直接通過(guò)數(shù)學(xué)耦合的方法得到目標(biāo)位置，該方法會(huì)隨著時(shí)間累積而導(dǎo)致誤差逐漸變大，無(wú)法在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保證定位的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出了一種定位方法及其定位裝置，該定位方法能夠在適用的環(huán)境中獲得目標(biāo)位置的參數(shù)信息，顯著地提高定位精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種定位方法，其用于定位一待定位機(jī)器在特定區(qū)域內(nèi)的具體位置，該方法包括以下步驟：

步驟一：建立工作區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟二：獲取影像；

步驟三：影像處理，對(duì)步驟二所獲取的影像進(jìn)行處理；

步驟四：獲取運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；

步驟五：獲取目標(biāo)位置；

步驟六：將上述信息進(jìn)行耦合獲取具體位置信息，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行定位，如果繼續(xù)，則繼續(xù)進(jìn)行步驟二及其后續(xù)步驟，如果不再繼續(xù)，則定位完成。

優(yōu)選的，所述步驟二中，通過(guò)至少一個(gè)影像裝置獲取圖像。

優(yōu)選的，所述步驟三中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序處理步驟二所獲取的影像并且進(jìn)行判斷。

優(yōu)選的，所述步驟四中，根據(jù)與初始狀態(tài)對(duì)比進(jìn)行方向判斷。

優(yōu)選的，所述步驟五中，根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)姿態(tài)對(duì)應(yīng)采用不同的計(jì)算程序，所述步驟五中，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的傳感器差值進(jìn)行修正計(jì)算。

優(yōu)選的，所述步驟五中，基于步驟一所獲得的工作區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)庫(kù)重新校準(zhǔn)位置信息。

優(yōu)選的，所述步驟六中，將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息。

優(yōu)選的，按先后順序多次執(zhí)行該方法。

一種定位裝置，其是在權(quán)利要求1所述的定位方法中所使用的定位裝置，所述定位裝置包括：

處理器、儲(chǔ)存裝置、傳感器裝置、定位模塊、攝像裝置、驅(qū)動(dòng)模塊，所述處理器包括單片機(jī)和微控制器，所述單片機(jī)與微控制器通信連接，所述儲(chǔ)存裝置電性連接于單片機(jī)的rxd、txd引腳上，所述攝像裝置通過(guò)usb接口連接于單片機(jī)的i/o接口上；

所述微控制器輸出接口上分別連接有傳感器裝置、驅(qū)動(dòng)模塊以及定位模塊，且所述單片機(jī)和微控制器上均電性連接有電源模塊。

優(yōu)選的，所述傳感器裝置至少包含有一個(gè)電子羅盤和一個(gè)校準(zhǔn)裝置；

所述定位模塊包含有一個(gè)加速度傳感器和一個(gè)計(jì)時(shí)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的方法通過(guò)建立的工作區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)庫(kù)，并且對(duì)所有柵格進(jìn)行編號(hào)，使得攝像裝置獲取到影像后，可以根據(jù)字符信號(hào)判斷是否到達(dá)柵格邊界，然后進(jìn)行影像處理，進(jìn)而獲取運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息以及目標(biāo)位置，循環(huán)執(zhí)行該方法，進(jìn)一步的增加精確度，可以在適用的環(huán)境中獲得目標(biāo)位置的參數(shù)信息，顯著地提高定位精度。

本發(fā)明的裝置配合著方法使用，可以很好的實(shí)現(xiàn)方法中的影像獲取、影像處理、獲取運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息以及獲取目標(biāo)位置功能，并且通過(guò)處理器內(nèi)部燒錄的程序，可以精準(zhǔn)的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和計(jì)算，而且能夠節(jié)約大量定位計(jì)算時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明涉及的定位方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明涉及的定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1單片機(jī)、2微控制器、3儲(chǔ)存裝置、4傳感器裝置、5定位模塊、6攝像裝置、7驅(qū)動(dòng)模塊、8usb接口、9電源模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種定位方法及其定位裝置，其通過(guò)定位裝置進(jìn)行定位的步驟如下：

步驟一、建立工作區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)庫(kù)，其具體方法如下：通過(guò)前期的查詢，測(cè)量等方式獲得工作區(qū)域的具體位置信息，建立工作區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)所有柵格進(jìn)行編號(hào)，柵格的具體編號(hào)表示柵格在二維平面上的序列。

步驟二、獲取影像，其具體方法如下：儲(chǔ)存裝置3電性連接于單片機(jī)的rxd、txd引腳上，通過(guò)儲(chǔ)存裝置3向單片機(jī)1內(nèi)燒錄計(jì)算機(jī)程序，使得單片機(jī)1可以控制攝像裝置6，攝像裝置6通過(guò)usb接口8連接在單片機(jī)1的輸入輸出i/o引腳上，攝像裝置6自動(dòng)定時(shí)獲取影像，單片機(jī)1發(fā)出字符信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⑽⒖刂破?與單片機(jī)1進(jìn)行互接通信，系統(tǒng)根據(jù)字符信號(hào)判斷是否到達(dá)邊界。

微控制器2與單片機(jī)還均連接有電源模塊9，用來(lái)對(duì)微控制器2與單片機(jī)1提供電源，進(jìn)行工作。

步驟三、影像處理，其具體方法如下：通過(guò)單片機(jī)1內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型y＝wigth*x+bias，對(duì)所獲取的影像進(jìn)行處理，判斷是否需要匹配數(shù)據(jù)庫(kù)校準(zhǔn)參數(shù)，并且通過(guò)微控制器2向定位模塊5傳輸信號(hào)，定位模塊5連接在微控制器2的控制輸出接口上，其中定位模塊5包括加速度傳感器和計(jì)時(shí)器，加速度傳感器用來(lái)實(shí)時(shí)讀取和傳輸設(shè)備上的加速度計(jì)的數(shù)值，計(jì)時(shí)器用來(lái)對(duì)下面步驟的采樣間隙時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和控制。

步驟四、獲取運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，其具體方法如下：其中傳感器裝置4包括電子羅盤和校準(zhǔn)裝置，傳感器裝置4也連接于微控制器2的控制輸出接口上，通過(guò)微控制器2讀取電子羅盤數(shù)值，進(jìn)行電子羅盤校準(zhǔn)，通過(guò)校準(zhǔn)裝置，使電子羅盤水平勻速旋轉(zhuǎn)，收集x、y軸數(shù)據(jù)，通過(guò)校準(zhǔn)裝置將器材90度(z軸)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)以收集z軸數(shù)據(jù)，使用磁力計(jì)的裸值減去誤差值，得到校準(zhǔn)后的電子羅盤數(shù)值，它在水平面上已經(jīng)可以正常使用，對(duì)于一個(gè)物體在空中的姿態(tài)，導(dǎo)航系統(tǒng)定義pitch(φ)為x軸和水平面的夾角，roll(θ)定義為y軸和水平面的夾角，讀取加速度計(jì)三個(gè)軸上重力加速度的分量。

上述方法中通過(guò)加速度計(jì)的數(shù)值進(jìn)行傾角補(bǔ)償，先計(jì)算出roll和pitch，然后計(jì)算heading值xh，yh值：

xh＝x*cos(pitch)+y*sin(roll)*sin(pitch)-z*cos(roll)*sin(pitch)

yh＝y(tǒng)*cos(roll)+z*sin(r)

通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算得出方位角，通過(guò)方位角與上一單位時(shí)間方位角的差值來(lái)進(jìn)行判斷，確定在柵格網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)動(dòng)方向。

可以通過(guò)微機(jī)械傳感器(mems)紀(jì)錄一個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)多次采樣，對(duì)加速度計(jì)的數(shù)值進(jìn)行數(shù)字濾波，得到加速度計(jì)偏移量，從而得到加速度精準(zhǔn)值。

步驟五、獲取目標(biāo)位置，其具體方法如下：微控制器2的輸出控制接口還連接有驅(qū)動(dòng)模塊7，驅(qū)動(dòng)模塊7在單片機(jī)1的控制下用來(lái)對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)，在載體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地調(diào)整加速度計(jì)的輸出值。

首先，根據(jù)載體加速度進(jìn)行判斷，通過(guò)加速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加速度計(jì)數(shù)值，當(dāng)加速度在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有發(fā)生很大變化或者變化在所設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，則認(rèn)定在載體作勻加速運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的加速度接近于0，即根據(jù)加速度計(jì)本身在一個(gè)值附近進(jìn)行來(lái)回的振蕩的幅度設(shè)置一個(gè)閥值，當(dāng)變化的絕對(duì)值小于這個(gè)閥值時(shí)，則根據(jù)以下推導(dǎo)的公式來(lái)計(jì)算物體的速度進(jìn)一步判斷。

運(yùn)用計(jì)時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制，假設(shè)δt為采樣間隙，δa(n，n-1)為第n點(diǎn)加速度與第n-1點(diǎn)加速度之差：

vn＝2*v(n-1)-v(n-2)+δa(n，n-1)*δt

進(jìn)一步的，對(duì)載體運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行判斷，通過(guò)判斷載體在滿足上述加速度判斷的前提下，當(dāng)載體運(yùn)動(dòng)速度也隨著加速度在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有發(fā)生很大變化或者在零點(diǎn)浮動(dòng)，那么載體的運(yùn)動(dòng)速度維持在一個(gè)數(shù)值不變，這時(shí)載體有兩種情況，在做勻速運(yùn)動(dòng)或保持靜止，從而通過(guò)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行位移計(jì)算，當(dāng)變化的絕對(duì)值大于這個(gè)閥值時(shí)，表明做變加速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該按照以下所推導(dǎo)的積分方法進(jìn)行位移的計(jì)算：

步驟六、信息耦合，其具體方法如下：使用單片機(jī)1內(nèi)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行步驟三影像處理后，單片機(jī)1輸出信號(hào)變量，使用通信軟件從單端串口收取數(shù)據(jù)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，然后對(duì)信號(hào)變量進(jìn)行濾波分析。

當(dāng)收到的數(shù)據(jù)一直為無(wú)效信號(hào)時(shí)，只計(jì)算單位柵格內(nèi)的位置坐標(biāo)，即計(jì)算x，y軸方向的位移，用上述所推導(dǎo)的積分方法進(jìn)行位移計(jì)算，之后進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，判斷經(jīng)過(guò)的柵格數(shù)，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，最終與在柵格里的位移(xn，yn)進(jìn)行耦合，得到位置坐標(biāo)；

當(dāng)收到的數(shù)據(jù)連續(xù)幾個(gè)為有效信號(hào)時(shí)，則判定為到達(dá)柵格邊緣，每當(dāng)判斷的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到達(dá)柵格邊緣時(shí)將位移置零，并開(kāi)始重新計(jì)算位移s對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)字耦合，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行上二維平面的x，y方向判斷，之后進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，最終得到經(jīng)過(guò)的柵格數(shù)，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)計(jì)算；

當(dāng)收到的數(shù)據(jù)偶爾有單個(gè)的有效信號(hào)或?yàn)椴贿B續(xù)的有效信號(hào)時(shí)，則判定其為誤差抖動(dòng)，將其視為沒(méi)有達(dá)到邊緣，此時(shí)只需計(jì)算單位柵格內(nèi)的位置坐標(biāo)，其具體步驟與上述收到的數(shù)據(jù)一直為無(wú)效信號(hào)時(shí)的情況一致。

其中，處理器，用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品；存儲(chǔ)裝置3，即一存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼和數(shù)據(jù)庫(kù)；傳感器裝置4，用于至少確定一個(gè)方向；定位模塊5，用于至少確定一個(gè)路程，以便通過(guò)耦合信息確定目標(biāo)位置；攝像裝置6，至少用于獲取一個(gè)影像，本發(fā)明的核心在于，本定位裝置具有一個(gè)處理器，處理器包括單片機(jī)1和微控制器2，用于耦合上述步驟四和步驟五的位置信息。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。