轨道巡检机器人及其定位方法、系统、介质及计算机程序与流程

本发明涉及轨道巡检，特别涉及一种轨道巡检机器人及其定位方法、系统、介质及计算机程序。

背景技术：

1、轨道交通技术的飞速发展，地铁和铁路极大地方便了人们的出行。为了保证出行安全，需要定时对轨道及车辆进行检修，以及时发现安全隐患，避免发生危险。由于轨道狭窄，人工检修不便且效率低，容易发生漏检，现在常用的检修方法为利用巡检机器人进行检修。

2、在巡检机器人进行检修时，巡检机器人的定位至关重要。gps定位技术可以提供较高的定位精度，但是gps在开放的空间中效果比较好，在铁路轨道检修站等封闭环境中，gps信号可能会受到阻挡或干扰，导致定位不准确。利用视觉定位技术进行定位，如利用摄像头和图像处理算法对轨道周围的标志物或特征进行识别和匹配，从而确定机器人的位置，但是视觉定位技术对环境光线和视野条件要求较高，在铁路轨道的封闭环境无法实现较好的定位效果。

3、综上，在轨道巡检领域，需要一种可以实现轨道巡检机器人高精度定位的方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种轨道巡检机器人及其定位方法、系统、介质及计算机程序，以解决现有的定位方法对周围环境要求高，定位精度低的问题。

2、本发明第一方面实施例提供一种轨道巡检机器人的定位方法，轨道巡检机器人前端设置有第一激光雷达和第二激光雷达，后端设置有第三激光雷达，其中，所述第一激光雷达为上3d激光雷达，所述第二激光雷达为前3d激光雷达，所述第三激光雷达为后2d激光雷达，所述定位方法包括以下步骤：

3、利用所述第二激光雷达和所述第三激光雷达采集所述轨道巡检机器人前后两侧的轨道特征信息；

4、根据所述轨道巡检机器人前后两侧的轨道特征信息识别所述轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型；

5、根据所述场景类型选取所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述第三激光雷达中的一个或多个进行场景信息采集，并根据所述场景信息确定所述轨道巡检机器人的位置信息。

6、可选地，在本发明的一个实施例中，在利用所述第二激光雷达和所述第三激光雷达采集所述轨道巡检机器人前后两侧的轨道特征信息之前，所述定位方法还包括：

7、对所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述第三激光雷达进行初始化校准。

8、可选地，在本发明的一个实施例中，根据所述特征信息识别所述轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型，包括：

9、对所述第二激光雷达和所述第三激光雷达采集的所述轨道巡检机器人前后两侧预设水平线上的轨道特征点云进行拟合，得到前侧特征点云轨迹和后侧特征点云轨迹，根据所述前侧特征点云轨迹和后侧特征点云轨迹确定所述轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型。

10、可选地，在本发明的一个实施例中，根据所述前侧特征点云轨迹和后侧特征点云轨迹确定所述轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型，包括：

11、根据特征点云轨迹的连续性确定轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型，在特征点云轨迹为连续不间断时，前侧场景或后侧场景的场景类型为第一目标场景，在特征点云轨迹为间断不连续时，前侧场景或后侧场景的场景类型为第二目标场景。

12、可选地，在本发明的一个实施例中，根据所述场景类型选取所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述第三激光雷达中的一个或多个进行场景信息采集，并根据所述场景信息确定所述轨道巡检机器人的位置信息，包括：

13、在所述前侧场景和所述后侧场景的场景类型均为所述第一目标场景时，利用所述第一激光雷达和所述第二激光雷达分别采集所述轨道巡检机器人的上方场景信息和前方场景信息，将上方场景信息与预先采集的上方场景地图信息进行匹配，确定所述轨道巡检机器人的位置信息；

14、在所述前侧场景和所述后侧场景的场景类型均为所述第二目标场景时，利用所述第二激光雷达采集前侧场景的前方场景信息，将前方场景信息与预先采集的前方场景地图信息进行特征匹配，确定所述轨道巡检机器人的位置信息；

15、在所述前侧场景为所述第一目标场景，所述后侧场景为所述第二目标场景，且所述第一目标场景的长度小于第一预设长度时，利用所述第二激光雷达和所述第三激光雷达分别采集所述前侧场景的前方场景信息和所述后侧场景的后方场景信息，根据前方场景信息和后方场景信息确定所述轨道巡检机器人的位置信息；

16、在所述前侧场景为所述第一目标场景，所述后侧场景为所述第二目标场景，且所述第一目标场景的长度大于等于第一预设长度时，利用所述第一激光雷达和所述第二激光雷达分别采集所述轨道巡检机器人的上方场景信息和前方场景信息，将上方场景信息与预先采集的上方场景地图信息进行匹配，确定所述轨道巡检机器人的位置信息；

17、在所述前侧场景为所述第二目标场景，所述后侧场景为所述第一目标场景，且所述第一目标场景的长度小于第二预设长度时，利用所述第二激光雷达和所述第三激光雷达分别采集所述前侧场景的前方场景信息和所述后侧场景的后方场景信息，将前方场景信息和后方场景信息分别与预先采集的前方场景地图信息和后方场景地图信息进行特征匹配，确定所述轨道巡检机器人的位置信息；

18、在所述前侧场景为所述第二目标场景，所述后侧场景为所述第一目标场景，且所述第一目标场景的长度大于等于第二预设长度时，利用所述第二激光雷达采集所述前侧场景的前方场景信息，将前方场景信息与预先采集的前方场景地图信息进行特征匹配，确定所述轨道巡检机器人的位置信息。

19、本发明第二方面实施例提供一种轨道巡检机器人的定位系统，轨道巡检机器人前端设置有第一激光雷达和第二激光雷达，后端设置有第三激光雷达，其中，所述第一激光雷达为上3d激光雷达，所述第二激光雷达为前3d激光雷达，所述第三激光雷达为后2d激光雷达，所述定位系统包括：

20、采集模块，用于利用所述第二激光雷达和所述第三激光雷达采集所述轨道巡检机器人前后两侧的轨道特征信息；

21、识别模块，用于根据所述巡检机器人前后两侧的轨道特征信息识别所述轨道巡检机器人前侧场景和后侧场景的场景类型；

22、定位模块，用于根据所述场景类型选取所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述第三激光雷达中的一个或多个进行场景信息采集，并根据所述场景信息确定所述轨道巡检机器人的位置信息。

23、可选地，在本发明的一个实施例中，所述定位系统还包括：

24、初始化模块，用于对所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述第三激光雷达进行初始化校准。

25、本发明第三方面实施例提供一种轨道巡检机器人，轨道巡检机器人前端设置有第一激光雷达和第二激光雷达，后端设置有第三激光雷达，其中，所述第一激光雷达为上3d激光雷达，所述第二激光雷达为前3d激光雷达，所述第三激光雷达为后2d激光雷达，所述轨道巡检机器人包括：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程序，以执行如上述实施例所述的轨道巡检机器人的定位方法。

26、本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的轨道巡检机器人的定位方法。

27、本发明第四方面实施例提供一种计算机程序，所述计算机程序被执行时，以执行如上述实施例所述的轨道巡检机器人的定位方法。

28、本发明实施例的轨道巡检机器人及其定位方法、系统、介质及计算机程序，轨道巡检机器人前后端设置三个激光雷达，分别采集前侧、后侧及上侧的信息，利用其中两个激光雷达采集轨道巡检机器人前侧和后侧的轨道特征信息，以根据轨道特征信息确定轨道巡检机器人前后的场景类型，根据场景类型再确定使用一个或多个激光雷达采集场景信息，并使用对应的定位算法确定轨道巡检机器人的位置信息。本发明根据实际不同的场景确定对应的定位算法进行定位，降低了对环境的依赖性，提高了定位精度，在任何环境下均可以达到较高的定位精度，并且，仅利用三个激光雷达即可实现实时定位，降低定位成本的同时，无需增加轨道巡检机器人的体积。

29、本发明附加的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，或通过本发明的实践了解到。