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)明的實施方式涉及定位車輛或者被設(shè)置為在車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，所以真正長期的導(dǎo)航的問題變得越 來越迫切。在變化的環(huán)境中需要機器人化的（在一些實施方式中，其可為車輛）導(dǎo)航的共 同問題，并且該問題是實現(xiàn)終身自主的主要障礙。一旦在最初訪問時，希望這在表面上足夠 接近，以便可用于進行隨后的訪問，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，人們試圖解決這些問題。
[0003] 為了實現(xiàn)長期自主，機器人化的系統(tǒng)應(yīng)該能夠在改變的環(huán)境中運行，這在本領(lǐng)域 中被視為巨大的挑戰(zhàn)。變化可來自很多來源：突然的結(jié)構(gòu)變化、照明條件、當日時間、天氣、 季節(jié)變化等。為了進行說明，考慮自運動估計的問題，在室外操作的機器人上安裝攝像頭。 這是豐富的研宄開采區(qū)域，我們立即觸及視覺導(dǎo)航（同時定位與映射-SLAM)系統(tǒng)，該系統(tǒng) 可同時映射和定位。然而，在重新訪問該位置時，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(視覺測程法）系統(tǒng)中產(chǎn)生了關(guān)鍵幀的輪廓圖。然 后，根據(jù)被設(shè)計為在限制最大數(shù)量的視圖的同時保留視圖多樣性的方案，更新和刪除在節(jié) 點上儲存的視圖。其輪廓圖在單個參考幀內(nèi)并且通過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)使用儲存大量經(jīng)驗的經(jīng)驗圖的概 念。其經(jīng)驗是在世界上的許多地方，也儲存到其他經(jīng)驗的過渡信息，以解決測程法偏移問 題。隨著時間的過去，經(jīng)驗圖放松，以盡可能減小在絕對經(jīng)驗位置與其到其他位置的過渡信 息之間的差異。還刪除經(jīng)驗，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)通過一系列的時間標度將激光圖取樣，以產(chǎn)生具有長 期和短期結(jié)構(gòu)的單個圖。這允許他們塑造短期動態(tài)物體以及長期結(jié)構(gòu)變化。在具有忙碌的 實驗室環(huán)境的幾周時間中，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)，他們開發(fā)了在室外環(huán)境中使用視覺的教導(dǎo)和重復(fù)系統(tǒng)。在教 導(dǎo)階段，機器人使用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 車輛）移動穿過環(huán)境時，可體驗該環(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輛的方法，包括以下步 驟中的至少一個：
[0010] a)在當前時間從傳感器中獲取數(shù)據(jù)，所述傳感器提供在車輛周圍的感測的場景；
[0011] b)處理所感測的場景，在此，所述處理相關(guān)于在更早的時間的傳感器的位置從所 感測的場景確定車輛的地點；
[0012] c)將所感測的場景與一個或多個儲存的經(jīng)驗進行比較，以確定在任何或每個儲存 的經(jīng)驗內(nèi)是否可識別所感測的場景；
[0013] d)如果在儲存的經(jīng)驗中識別所感測的場景，那么將該儲存的經(jīng)驗用于相對于儲存 的經(jīng)驗產(chǎn)生在當前時間的車輛的位置的估計；
[0014] e)重復(fù)步驟a到d中的至少一些。
[0015] 人們認為提供這種方法的實施方式有利，這是因為這些實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)定位車輛。而且，這種實施方式表示如果有需要，那么僅 僅需要儲存與所感測的場景相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且這種策略有助于減少所需要的儲存量以及處 理儲存的數(shù)據(jù)可能需要的處理量。同樣，本發(fā)明的實施方式可更精確，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)語定位車輛旨在表示從由傳感器生成的數(shù)據(jù)中相對于更早的時間確定車輛的 地點。定位是從傳感器中采用數(shù)據(jù)、在具有場景的先前表示（通常由地圖提供或者在一些 實施方式中由儲存的經(jīng)驗提供）時處理該數(shù)據(jù)并且相對于該先有表示提出車輛姿勢（位 置）的參數(shù)化。通常，在本發(fā)明的實施方式中，先有表示由多個儲存的經(jīng)驗提供。
[0017] 方便地，設(shè)置該方法，以便如果在多于預(yù)訂數(shù)量的儲存的經(jīng)驗內(nèi)未識別所感測的 場景，那么所述方法儲存所感測的場景，以便所感測的場景變成新儲存的經(jīng)驗的一部分，以 供未來進行比較。人們通過其自身的經(jīng)驗，認為這種實施方式有利。在車輛感測更多的場 景時，車輛未來可使用的儲存的經(jīng)驗的數(shù)量可能增大。
[0018] 本發(fā)明的實施方式所使用的方法注意到，在冬天在指定樹上的特征并非簡單地是 在夏天在同一顆樹上記下的特征；在正午時在濕潤的路面上看到的細節(jié)與在路面干燥時黎 明看到的細節(jié)不同。本發(fā)明的實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，那么實施方式可能將其視為同樣獲得該環(huán)境的本質(zhì)的兩個單獨的經(jīng) 驗。實施方式僅僅在拓撲上將其捆綁在一起。隨后，一些實施方式可通過下面討論的地點 概念連接儲存的經(jīng)驗。
[0019] 在一個新區(qū)域最初看到車輛時，本發(fā)明的實施方式可保存一系列視覺特征（通常 由從傳感器中生成的數(shù)據(jù)提供），作為一個新經(jīng)驗。
[0020] 然而，在傳感器/車輛移動時，本發(fā)明的實施方式被設(shè)置為嘗試在任何保存的經(jīng) 驗內(nèi)定位所感測的場景。同樣，在重新訪問該區(qū)域時，傳感器/車輛嘗試使用實時數(shù)據(jù)流 (其可為圖像）來在任何保存的經(jīng)驗中定位。在一些實施方式中，該方法可被設(shè)置為使所儲 存的經(jīng)驗由使用這些經(jīng)驗的車輛/傳感器生成。
[0021] 然而，在其他實施方式中，所儲存的經(jīng)驗可由除了生成這些經(jīng)驗的車輛/傳感器 以外的車輛/傳感器使用。這可以是除了由生成這些經(jīng)驗的車輛/傳感器使用以外，還由 車輛和/或傳感器使用。這種實施方式被視為集中經(jīng)驗，允許多個車輛利用所儲存的經(jīng)驗。 這種方法可有利，這是因為該方法允許由多個車輛建立和/或共享數(shù)據(jù)。
[0022] 在車輛依然保存該新經(jīng)驗的同時繼續(xù)時，還可被設(shè)置為試圖在其