CN112179358B - 地图数据比对辅助定位***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地图数据比对辅助定位***及其方法，地图数据比对辅助定位***设置于一移动平台，包含一原始地图建立模块、一即时地图产生模块、一比对模块与一定位模块。原始地图建立模块，用以建立一原始地图数据，且原始地图数据中标记有多个原始特征物件所在位置的原始定位参考坐标。即时地图产生模块，用以即时性地产生一即时地图数据，且即时地图数据标记有多个代表多个即时特征物件所在的即时定位参考坐标。比对模块用以比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标，并将彼此相同者定义为有效参考坐标。定位模块利用有效参考坐标辅助定位移动平台的目前位置坐标。

Description

地图数据比对辅助定位***及其方法

技术领域

本发明涉及一种***及方法，尤其涉及一种地图数据比对辅助定位***及其方法。

背景技术

机器人或自动导引车(Automatic Guided Vehicle；AGV)的定位技术，最早于西元1999年的国际机器人与自动化会议(International Conference on Robotics andAutomation)中被提出。

随着科技的进步，各式各样的机器人或是自动导引车已渐渐普及，且已广泛地应用于多个领域，例如：送餐机器人、服务机器人、扫地机器人、中国青岛无人码头等。

机器人或是自动导引车在定位的过程中，通常会获取特征点辅助其进行定位。然而，机器人或是自动导引车有可能获取到会移动的特征点辅助其进行定位，就有可能影响定位的判定，导致定位偏差，甚至影响机器人或是自动导引车的导航***的***效能。

发明内容

有鉴于在现有技术中，获取到会移动的特征点或是不适合的特征点时，容易影响定位地判定，导致定位偏差及其所衍生出的种种问题。本发明的一主要目的提供一种地图数据比对辅助定位***，用以解决现有技术中的至少一个问题。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为提供一种地图数据比对辅助定位***，设置于一移动平台，包含一原始地图建立模块、一即时地图产生模块、一比对模块与一定位模块。

原始地图建立模块，用以建立一原始地图数据，且原始地图数据中标记有多个代表多个原始特征物件所在位置的原始定位参考坐标。即时地图产生模块，用以即时性地产生一即时地图数据，且即时地图数据标记有多个代表多个即时特征物件所在的即时定位参考坐标。比对模块，电性连接原始地图建立模块与即时地图产生模块，用以接收原始地图数据与即时地图数据，比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标，并将原始定位参考坐标与即时定位参考坐标中至少一彼此相同者定义为至少一有效参考坐标。定位模块，电性连接比对模块与即时地图产生模块，用以接收有效参考坐标，并利用有效参考坐标辅助定位出移动平台在即时地图数据中所在的一目前位置坐标。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使地图数据比对辅助定位***中的原始地图建立模块，包含一原始分析单元，且原始分析单元用以分析原始特征物件，其中，原始特征物件由多个原始边界与多个原始障碍物所组成。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使地图数据比对辅助定位***中的即时地图扫描模块，包含一即时分析单元，且即时分析单元用以分析即时特征物件，其中，即时特征物件由多个即时边界与多个即时障碍物所组成。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使地图数据比对辅助定位***中的比对模块，包含一障碍物比对单元，且障碍物比对单元用以比对原始障碍物所在位置的原始定位参考坐标与即时障碍物所在位置的即时定位参考坐标。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使地图数据比对辅助定位***中的比对模块，还包含一边界比对单元，且边界比对单元用以比对原始边界所在位置的原始定位参考坐标与即时边界所在位置的即时定位参考坐标。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使地图数据比对辅助定位***中的比对模块，还包含一比对处理单元，且比对处理单元电性连接障碍物比对单元与边界比对单元，用以先驱动所述障碍物比对单元比对原始障碍物所在位置的原始定位参考坐标与即时障碍物所在位置的即时定位参考坐标，并在比对出原始障碍物特征点与即时障碍物特征点无共同者时，驱动边界比对单元比对原始边界所在位置的原始定位参考坐标与即时边界所在位置的即时定位参考坐标。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为另外提供一种地图数据比对辅助定位方法，利用前述的地图数据比对辅助定位***加以实施，并应用于辅助定位移动平台，地图数据比对辅助定位方法包含以下步骤(a)至步骤(d)。

步骤(a)：利用原始地图建立模块建立所述原始地图数据，使原始地图数据中标记有代表原始特征物件所在位置的原始定位参考坐标；步骤(b)：利用即时地图产生模块即时性产生即时地图数据，且即时地图数据标记有代表即时特征物件所在的即时定位参考坐标；步骤(c)：利用比对模块接收原始地图数据与即时地图数据，比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标，并将原始定位参考坐标与即时定位参考坐标中的彼此相同者定义为有效参考坐标；以及，步骤(d)：利用定位模块接收有效参考坐标，并利用有效参考坐标辅助定位出移动平台在即时地图数据中所在的目前位置坐标。

承上所述，本发明所提供地图数据比对辅助定位***，比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标，并将彼此共同者定义为有效参考坐标，再利用有效参考坐标辅助定位移动平台的目前位置坐标。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***的方块图；

图2显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***建立的原始地图数据；

图3显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***产生的即时地图数据；

图4显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标的示意图；以及

图5显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***定义有效参考坐标的示意图。

附图标号说明：

1 地图数据比对辅助定位***

11 原始地图建立模块

111 原始分析单元

12 即时地图产生模块

121 即时分析单元

13 比对模块

131 障碍物比对单元

132 边界比对单元

133 比对处理单元

14 定位模块

CO 原始位置坐标

CT 即时位置坐标

MO 原始地图数据

MT 即时地图数据

CO1a、CO1b、CO1c、CO1d、原始定位参考坐标

CO1e、CO1f、CO1g、CO1h、

CO1i、CO1j、CO1k、CO1m、

CO2a、CO2b、CO2c、CO2d、

CO2e、CO2f、CO2g、CO2h、

CO2i、CO2j、CO2k、CO2m

CT1a、CT1b、CT1c、CT1d、即时定位参考坐标

CT1e、CT1f、CT1g、CT1h、

CT1i、CT1j、CT1k、CT1m、

CT2a、CT2b、CT2c、CT2d、

CT2e、CT2f、CT2g、CT2h、

CT2i、CT2j、CT2k、CT2m

CV1a、CV1b、CV1c、CV1d、有效参考坐标

CV1e、CV1f、CV1g、CV1h、

CV2a、CV2b、CV2c、CV2d、

CV2e、CV2f、CV2g、CV2h、

CV2i、CV2j、CV2k、CV2m

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求范围，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，图1显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***的方块图。如图所示，一种地图数据比对辅助定位***1包含一原始地图建立模块11、一即时地图产生模块12、一比对模块13与一定位模块14，其中，比对模块13电性连接原始地图建立模块11、即时地图产生模块12与定位模块14。

原始地图建立模块11包含一原始分析单元111，即时地图产生模块12包含一即时分析单元121，比对模块13则是包含一障碍物比对单元131、一边界比对单元132与一比对处理单元133。

接着，请一并参阅图1至图5，其中，图2显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***建立的原始地图数据；图3显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***产生的即时地图数据；图4显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标的示意图；以及，图5显示本发明较佳实施例所提供的地图数据比对辅助定位***定义有效参考坐标的示意图。

实务上，地图数据比对辅助定位***1，常设置于一移动平台，移动平台可为一机器人、一自动导引车等需要定位的移动装置。

原始地图建立模块11用以建立一原始地图数据MO。原始地图数据MO中标记有多个原始定位参考坐标，原始定位参考坐标代表多个原始特征物件所在的位置，而原始特征物件至少由原始障碍物与原始边界所组成，因此，原始定位参考坐标又分为原始障碍物所在的原始定位参考坐标CO1a、CO1b、CO1c、CO1d、CO1e、CO1f、CO1g、CO1h、CO1i、CO1j、CO1k、CO1m与原始边界的原始定位参考坐标CO2a、CO2b、CO2c、CO2d、CO2e、CO2f、CO2g、CO2h、CO2i、CO2j、CO2k、CO2m。此外，原始地图数据MO中亦标记有一代表移动平台原始所在位置的原始位置坐标CO。

在本实施例中，原始定位参考坐标标记于各个线段的转折点，但不以此为限。在本发明令一实施例中，采用固定距离标记原始定位参考坐标，例如原始定位参考坐标CO2a、CO2b之间再***三个原始定位参考坐标，且任两相邻的原始定位参考坐标之间的距离相等。在本发明又一实施例中，利用每一原始特征物件的一中心点作为原始定位参考坐标。

即时地图产生模块12，用以即时性地产生一即时地图数据MT，且即时地图数据MT标记有多个即时定位参考坐标，而即时特征物件至少由即时障碍物与即时边界所组成。因此，即时定位参考坐标又分为即时障碍物所在的即时定位参考坐标CT1a、CT1b、CT1c、CT1d、CT1e、CT1f、CT1g、CT1h、CT1i、CT1j、CT1k、CT1m与即时边界的即时定位参考坐标CT2a、CT2b、CT2c、CT2d、CT2e、CT2f、CT2g、CT2h、CT2i、CT2j、CT2k、CT2m。此外，即时地图数据MT中亦标记有一代表移动平台即时所在位置的即时位置坐标CT。而即时定位参考坐标采用坐标点的方式与原始定位参考坐标相同，故不多加赘述。

比对模块13，系电性连接原始地图建立模块11与即时地图产生模块12，用以接收原始地图数据MO与即时地图数据MT，并比对原始定位参考坐标CO1a、CO1b、CO1c、CO1d、CO1e、CO1f、CO1g、CO1h、CO1i、CO1j、CO1k、CO1m、CO2a、CO2b、CO2c、CO2d、CO2e、CO2f、CO2g、CO2h、CO2i、CO2j、CO2k、CO2m与即时定位参考坐标CT1a、CT1b、CT1c、CT1d、CT1e、CT1f、CT1g、CT1h、CT1i、CT1j、CT1k、CT1m、CT2a、CT2b、CT2c、CT2d、CT2e、CT2f、CT2g、CT2h、CT2i、CT2j、CT2k、CT2m。

比对模块13会将上述坐标中彼此相同者，定义为有效参考坐标。如图所示，即时地图数据MT中的即时定位参考坐标CT1i、CT1j、CT1k、CT1m与原始地图数据MO中的原始定位参考坐标CO1i、CO1j、CO1k、CO1m明显不相同。也就是说，即时定位参考坐标CT1i、CT1j、CT1k、CT1m所代表的即时特征物件可能是由原始定位参考坐标CO1i、CO1j、CO1k、CO1m所代表的原始特征物件所移动过来的，或是其他方式所出现的。可以确定的是，该即时特征物件在原始地图建立模块11建立原始地图数据MO时，并不存在。因此，比对模块13并不会参考即时定位参考坐标CT1i、CT1j、CT1k、CT1m。

其他的即时定位参考坐标CT1a、CT1b、CT1c、CT1d、CT1e、CT1f、CT1g、CT1h、CT2a、CT2b、CT2c、CT2d、CT2e、CT2f、CT2g、CT2h、CT2i、CT2j、CT2k、CT2m与原始定位参考坐标CO1a、CO1b、CO1c、CO1d、CO1e、CO1f、CO1g、CO1h、CO2a、CO2b CO2c、CO2d、CO2e、CO2f、CO2g、CO2h、CO2i、CO2j、CO2k、CO2m彼此对应，彼此相同。因此，比对模块13将上述彼此相同者定义为有效参考坐标CV1a、CV1b、CV1c、CV1d、CV1e、CV1f、CV1g、CV1h、CV2a、CV2b、CV2c、CV2d、CV2e、CV2f、CV2g、CV2h、CV2i、CV2j、CV2k、CV2m。

而在本实施例中，原始分析单元111会去分析原始特征物件，并判断原始特征物件是原始障碍物还是原始边界。同理，即时分析单元121亦用以分析并判断即时特征物件是即时障碍物还是即时边界。

因此，比对模块13中的障碍物比对单元131会先比对原始障碍物所在位置的原始定位参考坐标CO1a、CO1b、CO1c、CO1d、CO1e、CO1f、CO1g、CO1h、CO1i、CO1j、CO1k、CO1m与即时障碍物所在位置的即时定位参考坐标CT1a、CT1b、CT1c、CT1d、CT1e、CT1f、CT1g、CT1h、CT1i、CT1j、CT1k、CT1m是否有彼此相同者，在本实施例中，有多个彼此相同者，故定义为有效参考坐标CV1a、CV1b、CV1c、CV1d、CV1e、CV1f、CV1g、CV1h。因为在本实施例中，障碍物比对单元131有定义出有效参考坐标，故比对处理单元133便不会作动。

倘若障碍物比对单元131比对完后并未找到彼此相同者时，亦即无法定义出有效参考坐标，比对处理单元133便会驱动边界比对单元132，使边界比对单元132接着比对原始边界所在位置的原始定位参考坐标CO2a、CO2b CO2c、CO2d、CO2e、CO2f、CO2g、CO2h、CO2i、CO2j、CO2k、CO2m与即时边界所在位置的即时定位参考坐标CT2a、CT2b、CT2c、CT2d、CT2e、CT2f、CT2g、CT2h、CT2i、CT2j、CT2k、CT2m。同样地，若有彼此相同者，边界比对单元132便会将上述相同者定义为有效参考坐标，即有效参考坐标CV2a、CV2b、CV2c、CV2d、CV2e、CV2f、CV2g、CV2h、CV2i、CV2j、CV2k、CV2m。

因为不论是原始边界或是即时边界，其计算量较大，故在本实施例中，优先进行计算量较小的原始障碍物与即时障碍物的比对。在确认无法定义出有效参考坐标时，才转而进行计算量较大的原始边界与即时边界地比对，可以有效利用运算资源，并提升地图数据比对辅助定位***1的***效能。

而上述彼此相同可定义为有效参考坐标者，即为图4中的粗黑线所示。

定位模块14电性连接比对模块13与即时地图产生模块12，用以接收有效参考坐标CV1a、CV1b、CV1c、CV1d、CV1e、CV1f、CV1g、CV1h、CV2a、CV2b、CV2c、CV2d、CV2e、CV2f、CV2g、CV2h、CV2i、CV2j、CV2k、CV2m，并据以在即时地图数据TM中，辅助定位出移动平台所在的一目前位置坐标，可能会对即时位置坐标CT进行修正，也可能即时位置坐标CT就是目前位置坐标。

而本发明一实施例提供一种地图数据比对辅助定位方法，并利用如图1所示的地图数据比对辅助定位***1加以实施，并包含以下步骤S101至S104。

步骤S101：利用该原始地图建立模块建立该原始地图数据，使该原始地图数据中标记有该些代表该些个原始特征物件所在位置的原始定位参考坐标。

步骤S102：利用该即时地图产生模块即时性产生该即时地图数据，且该即时地图数据标记有该些代表该些即时特征物件所在的即时定位参考坐标。

步骤S103：利用该比对模块接收该原始地图数据与该即时地图数据，比对该些原始定位参考坐标与该些即时定位参考坐标，并将该些原始定位参考坐标与该些即时定位参考坐标中的该至少一彼此相同者定义为该至少一有效参考坐标。

步骤S104：利用该定位模块接收该至少一有效参考坐标，并利用该至少一有效参考坐标辅助定位出该移动平台在该即时地图数据中所在的该目前位置坐标。

在步骤S101中，利用如图1所示的原始地图建立模块11，并建立如图2所示的原始地图数据MO。

在步骤S102中，利用如图1所示的即时地图产生模块12，并产生如图3所示的即时地图数据MT。

在步骤S103中，利用如图1所示的比对模块13，进行如图4中的比对。

在步骤S104中，利用如图1所示的定位模块14，并利用如图5中的有效参考坐标辅助定位移动平台所在的目前位置坐标。

综上所述，本发明所提供的地图数据比对辅助定位***及其方法，利用比对模块比对原始定位参考坐标与即时定位参考坐标，并将上述参考坐标彼此相同者，定义为有效参考坐标。再利用定位模块依据有效参考坐标，辅助定位移动平台所在的目前位置坐标。相较于现有技术，本发明可以有效过滤掉会移动的物件，避免获取到错误的坐标点作为辅助定位点，导致定位误差，进而影响***效能。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。

Claims (7)

1.一种地图数据比对辅助定位***，设置于移动平台，其特征在于，包含：

原始地图建立模块，用以建立原始地图数据，且所述原始地图数据中标记有代表多个原始特征物件所在位置的多个原始定位参考坐标；

即时地图产生模块，用以即时性地产生即时地图数据，且所述即时地图数据标记有多个代表多个即时特征物件所在的即时定位参考坐标；

比对模块，电性连接所述原始地图建立模块与所述即时地图产生模块，用以接收所述原始地图数据与所述即时地图数据，比对所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标，并将所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标中至少一彼此相同者定义为至少一有效参考坐标，并排除参考所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标中的所有彼此不同者；以及

定位模块，电性连接所述比对模块与所述即时地图产生模块，用以接收所述至少一有效参考坐标，并利用所述至少一有效参考坐标辅助定位出所述移动平台在所述即时地图数据中所在的一目前位置坐标。

2.根据权利要求1所述的地图数据比对辅助定位***，其中，所述原始地图建立模块包含原始分析单元，且所述原始分析单元用以分析所述多个原始特征物件，其中，所述多个原始特征物件由多个原始边界与多个原始障碍物所组成。

3.根据权利要求2所述的地图数据比对辅助定位***，其中，所述即时地图产生模块包含即时分析单元，且所述即时分析单元用以分析所述多个即时特征物件，其中，所述多个即时特征物件由多个即时边界与多个即时障碍物所组成。

4.根据权利要求3所述的地图数据比对辅助定位***，其中，所述比对模块包含障碍物比对单元，且所述障碍物比对单元用以比对所述多个原始障碍物所在位置的所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时障碍物所在位置的所述多个即时定位参考坐标。

5.根据权利要求4所述的地图数据比对辅助定位***，其中，所述比对模块还包含边界比对单元，且所述边界比对单元用以比对所述多个原始边界所在位置的所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时边界所在位置的所述多个即时定位参考坐标。

6.根据权利要求5所述的地图数据比对辅助定位***，其中，所述比对模块还包含比对处理单元，且所述比对处理单元电性连接所述障碍物比对单元与所述边界比对单元，用以先驱动所述障碍物比对单元比对所述多个原始障碍物所在位置的所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时障碍物所在位置的所述多个即时定位参考坐标，并在比对出所述多个原始障碍物特征点与所述多个即时障碍物特征点无共同者时，驱动所述边界比对单元比对所述多个原始边界所在位置的所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时边界所在位置的所述多个即时定位参考坐标。

7.一种地图数据比对辅助定位方法，利用如权利要求1所述的地图数据比对辅助定位***加以实施，并应用于辅助定位所述移动平台，其特征在于，所述地图数据比对辅助定位方法包含以下步骤：

(a)利用所述原始地图建立模块建立所述原始地图数据，使所述原始地图数据中标记有代表所述多个原始特征物件所在位置的所述多个原始定位参考坐标；

(b)利用所述即时地图产生模块即时性产生所述即时地图数据，且所述即时地图数据标记有所述多个代表所述多个即时特征物件所在的即时定位参考坐标；

(c)利用所述比对模块接收所述原始地图数据与所述即时地图数据，比对所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标，并将所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标中的所述至少一彼此相同者定义为所述至少一有效参考坐标，并排除参考所述多个原始定位参考坐标与所述多个即时定位参考坐标中的所有彼此不同者；以及

(d)利用所述定位模块接收所述至少一有效参考坐标，并利用所述至少一有效参考坐标辅助定位出所述移动平台在所述即时地图数据中所在的所述目前位置坐标。

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