在线定位精度测量方法、装置和定位精度测量系统与流程

    技术2025-07-26  13


    本技术属于精度测量领域,尤其涉及一种在线定位精度测量方法、装置和定位精度测量系统。


    背景技术:

    1、定位精度测量在测量系统中十分重要,如在xr领域,slam技术为xr设备的核心技术之一,在slam算法的开发过程中必须对其定位轨迹进行精度测评。相关技术中存在基于离线的方式对动捕轨迹进行时空间转换的方法,该方法通常使用全局数据进行标定求解,在信息上存在冗余,从而导致求解速度缓慢,且真值轨迹的精度较低。


    技术实现思路

    1、本技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本技术提出一种在线定位精度测量方法、装置和定位精度测量系统,能够在线完成动捕轨迹和待测设备轨迹的时空间标定,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    2、第一方面,本技术提供了一种在线定位精度测量方法,应用于定位精度测量系统,所述定位精度测量系统包括待测设备和参考设备,所述待测设备上设置有特定标记物;所述方法包括:该方法包括:

    3、接收所述待测设备输出的第一运动轨迹和所述参考设备输出的第二运动轨迹,所述第一运动轨迹表征所述待测设备的运动位姿的集合,所述第二运动轨迹表征所述特定标记物相对所述参考设备的运动位姿的集合;

    4、对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行实时在线标定,得到标定参数;

    5、基于所述标定参数,将所述第二运动轨迹在线转化为第四运动轨迹;

    6、比较所述第一运动轨迹和所述第四运动轨迹,对所述待测设备进行定位精度评估。

    7、根据本技术实施例提供的在线定位精度测量方法,通过对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行实时在线标定,能够在标定结果不满足真值系统预期的情况下,重新采集新的位姿数据并基于新的位姿数据继续求解,直至标定结果满足真值系统预期,以得到标定参数,在数据采集过程中即可完成时空间手眼标定,在求解过程中能够动态监控标定质量,从而能够基于质量较好的标定参数对待测设备进行定位精度评估,避免因为标定导致真值轨迹的精度损失,保证了转化之后的真实轨迹符合真值系统预期,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    8、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行实时在线标定,得到标定参数,包括:

    9、对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到有效的多个第一位姿对;所述第一位姿对包括所述待测设备对应的第一运动位姿和第三运动位姿;所述第三运动位姿为对第二运动位姿进行时间同步后得到的;所述第二运动位姿为所述特定标记物相对所述参考设备的运动位姿;

    10、基于所述多个第一位姿对实时进行线性外参求解,得到外参初值;

    11、基于所述第一运动轨迹、所述第二运动轨迹以及所述外参初值,得到所述标定参数。

    12、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于所述多个第一位姿对实时进行线性外参求解,得到外参初值,包括:

    13、基于刚体运动约束条件,对所述多个第一位姿对进行筛选处理,得到多个第二位姿对;

    14、基于所述多个第二位姿对实时进行线性外参求解,得到所述外参初值。

    15、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于所述多个第二位姿对实时进行线性外参求解,得到所述外参初值,包括:

    16、在基于所述多个第二位姿对求解得到的外参初值对应的信噪比超过目标阈值的情况下,更新所述多个第一位姿对,并返回执行基于刚体运动约束条件对多个第一位姿对进行筛选处理的步骤,直至基于所述多个第二位姿对求解得到的外参初值对应的信噪比不超过所述目标阈值。

    17、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于刚体运动约束条件,对所述多个第一位姿对进行筛选处理,得到多个第二位姿对,包括:

    18、获取所述多个第一位姿对中各第三运动位姿的旋转角度和与所述第三运动位姿对应的第一运动位姿的旋转角度之间的差异度;所述第三运动位姿的旋转角度表征所述参考设备绕目标旋转轴的旋转总量,所述第一运动位姿的旋转角度表征所述待测设备绕所述目标旋转轴的旋转总量;

    19、在所述差异度大于第一阈值的情况下,删除所述差异度对应的第三运动位姿以及与所述第三运动位姿对应的第一运动位姿,得到所述多个第二位姿对。

    20、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于刚体运动约束条件,对所述多个第一位姿对进行筛选处理,得到多个第二位姿对,包括:

    21、获取所述多个第一位姿对中各第三运动位姿的旋转角度和与所述第三运动位姿对应的第一运动位姿的旋转角度之间的差异度;所述第三运动位姿的旋转角度表征所述参考设备绕目标旋转轴的旋转总量,所述第一运动位姿的旋转角度表征所述待测设备绕所述目标旋转轴的旋转总量;

    22、在相邻的两个第三运动位姿所对应的差异度均小于第二阈值的情况下,对所述相邻的两个第三运动位姿,以及各所述第三运动位姿对应的第一运动位姿分别进行链式相乘,得到所述多个第二位姿对。

    23、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于所述多个第一位姿对实时进行线性外参求解,得到外参初值,包括:

    24、删除所述多个第一位姿对中时间信息处于第一时刻之前的第三运动位姿以及与所述第三运动位姿对应的第一运动位姿,得到多个第二位姿对;

    25、基于所述多个第二位姿对实时进行线性外参求解,得到所述外参初值。

    26、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述基于所述第一运动轨迹、所述第二运动轨迹以及所述外参初值,得到所述标定参数,包括:

    27、对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到多个第三位姿对;

    28、基于所述多个第三位姿对对所述外参初值进行优化,得到所述标定参数。

    29、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述第一运动轨迹包括多个所述第一运动位姿,所述第二运动轨迹包括多个所述第二运动位姿;所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到多个第三位姿对,包括:

    30、删除时间信息处于第一时刻之前的第一运动位姿和第二运动位姿,得到所述多个第三位姿对。

    31、本技术一个实施例的在线定位精度测量方法,所述第一运动轨迹包括多个所述第一运动位姿,所述第二运动轨迹包括多个所述第二运动位姿;所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到有效的多个第一位姿对,包括:

    32、对历史采集时刻对应的至少一个第一运动位姿和历史采集时刻对应的至少一个第二运动位姿进行时间同步,得到所述第一运动位姿和所述第二运动位姿之间的时间同步值;

    33、基于所述时间同步值,对第一采集时刻对应的第二运动位姿进行转化,得到所述第一采集时刻对应的第三运动位姿;

    34、将多个所述第三运动位姿中第一帧第三运动位姿确定为参考位姿;

    35、获取所述第一采集时刻对应的第三运动位姿与所述参考位姿之间的旋转角度;

    36、在所述旋转角度大于角度阈值的情况下,将所述旋转角度对应的第三运动位姿以及与所述第三运动位姿对应的第一运动位姿确定为所述第一位姿对。

    37、第二方面,本技术提供了一种在线定位精度测量装置,应用于定位精度测量系统,所述定位精度测量系统包括待测设备和参考设备,所述待测设备上设置有特定标记物;所述装置包括:

    38、采集模块,用于接收所述待测设备输出的第一运动轨迹和所述参考设备输出的第二运动轨迹,所述第一运动轨迹表征所述待测设备的运动位姿的集合,所述第二运动轨迹表征所述特定标记物相对所述参考设备的运动位姿的集合;

    39、标定模块,用于对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行实时在线标定,得到标定参数;

    40、转化模块,用于基于所述标定参数,将所述第二运动轨迹在线转化为第四运动轨迹;

    41、评估模块,用于比较所述第一运动轨迹和所述第四运动轨迹,对所述待测设备进行定位精度评估。

    42、根据本技术实施例提供的在线定位精度测量装置,通过对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行实时在线标定,能够在标定结果不满足真值系统预期的情况下,重新采集新的位姿数据并基于新的位姿数据继续求解,直至标定结果满足真值系统预期,以得到标定参数,在数据采集过程中即可完成时空间手眼标定,在求解过程中能够动态监控标定质量,从而能够基于质量较好的标定参数对待测设备进行定位精度评估,避免因为标定导致真值轨迹的精度损失,保证了转化之后的真实轨迹符合真值系统预期,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    43、第三方面,本技术提供了一种定位精度测量系统,包括:

    44、待测设备,所述待测设备内设置有imu,且所述待测设备上设置有特定标记物;

    45、参考设备;

    46、数据处理设备,所述数据处理设备分别与所述待测设备和所述参考设备电连接,所述数据处理设备用于接收所述待测设备输出的第一运动轨迹和所述参考设备输出的第二运动轨迹,对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行实时在线标定,并基于实时在线标定结果对所述待测设备进行定位精度评估。

    47、根据本技术实施例提供的定位精度测量系统,通过对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行实时在线标定,能够在标定结果不满足真值系统预期的情况下,重新采集新的位姿数据并基于新的位姿数据继续求解,直至标定结果满足真值系统预期,以得到标定参数,在数据采集过程中即可完成时空间手眼标定,在求解过程中能够动态监控标定质量,从而能够基于质量较好的标定参数对待测设备进行定位精度评估,避免因为标定导致真值轨迹的精度损失,保证了转化之后的真实轨迹符合真值系统预期,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    48、第四方面,本技术提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的在线定位精度测量方法。

    49、第五方面,本技术提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的在线定位精度测量方法。

    50、第六方面,本技术提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的在线定位精度测量方法。

    51、本技术实施例中的上述一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果之一:

    52、通过对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行实时在线标定,能够在标定结果不满足真值系统预期的情况下,重新采集新的位姿数据并基于新的位姿数据继续求解,直至标定结果满足真值系统预期,以得到标定参数,在数据采集过程中即可完成时空间手眼标定,在求解过程中能够动态监控标定质量,从而能够基于质量较好的标定参数对待测设备进行定位精度评估,避免因为标定导致真值轨迹的精度损失,保证了转化之后的真实轨迹符合真值系统预期,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    53、进一步地,通过多种不同的筛选方式对多个第一位姿对进行筛选处理,能够基于较少的位姿数据进行后续的轨迹转化,避免了数据在空间上的冗余;在通过数据窗口滑动进行数据筛选时执行刚体约束判断准则,保证了后续求解过程中的数据不包含粗大噪声,使得后续可以使用误差较小的数据进行求解,提高了求解速度和数据的有效性,从而提高了后续的轨迹转化的精确度和准确度。

    54、更进一步地,通过对外参初值进行进一步非线性优化,能够进一步提高所得到的标定参数的精度;除此之外,通过对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行筛选处理,然后基于筛选之后的数据求解外参,在保证了求解精度的基础上避免了数据的冗余,并有效提升了求解速度。

    55、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


    技术特征:

    1.一种在线定位精度测量方法,其特征在于,应用于定位精度测量系统,所述定位精度测量系统包括待测设备和参考设备,所述待测设备上设置有特定标记物;所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行实时在线标定,得到标定参数,包括:

    3.根据权利要求2所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于所述多个第一位姿对实时进行线性外参求解,得到外参初值,包括:

    4.根据权利要求3所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于所述多个第二位姿对实时进行线性外参求解,得到所述外参初值,包括:

    5.根据权利要求3所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于刚体运动约束条件,对所述多个第一位姿对进行筛选处理,得到多个第二位姿对,包括:

    6.根据权利要求3所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于刚体运动约束条件,对所述多个第一位姿对进行筛选处理,得到多个第二位姿对,包括:

    7.根据权利要求2所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于所述多个第一位姿对实时进行线性外参求解,得到外参初值,包括:

    8.根据权利要求2所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述基于所述第一运动轨迹、所述第二运动轨迹以及所述外参初值,得到所述标定参数,包括:

    9.根据权利要求8所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述第一运动轨迹包括多个所述第一运动位姿,所述第二运动轨迹包括多个所述第二运动位姿;所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到多个第三位姿对,包括:

    10.根据权利要求2所述的在线定位精度测量方法,其特征在于,所述第一运动轨迹包括多个所述第一运动位姿,所述第二运动轨迹包括多个所述第二运动位姿;所述对所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹进行数据筛选处理,得到有效的多个第一位姿对,包括:

    11.一种在线定位精度测量装置,其特征在于,应用于定位精度测量系统,所述定位精度测量系统包括待测设备和参考设备,所述待测设备上设置有特定标记物;所述装置包括:

    12.一种定位精度测量系统,其特征在于,包括:

    13.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-10任一项所述的在线定位精度测量方法。

    14.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-10任一项所述的在线定位精度测量方法。

    15.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-10任一项所述的在线定位精度测量方法。


    技术总结
    本申请公开了一种在线定位精度测量方法、装置和定位精度测量系统,属于精度测量领域。所述在线定位精度测量方法包括:接收待测设备输出的第一运动轨迹和参考设备输出的第二运动轨迹,第一运动轨迹表征待测设备的运动位姿的集合,第二运动轨迹表征特定标记物相对参考设备的运动位姿的集合;对第一运动轨迹和第二运动轨迹进行实时在线标定,得到标定参数;基于标定参数,将第二运动轨迹在线转化为第四运动轨迹;比较第一运动轨迹和第四运动轨迹,对待测设备进行定位精度评估本申请的在线定位精度测量方法能够在线完成动捕轨迹和待测设备轨迹的时空间标定,提高了真值轨迹的精度,在保证了求解数据质量的基础上提升了求解速度,减少了数据冗余。

    技术研发人员:舒子超,陈泽涛,李立俊
    受保护的技术使用者:甬江实验室
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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