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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115900708B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211263413.X，技术领域涉及：G01C21/20；该发明授权基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法是由唐炜;刘恩博;王增辉;吴佳乐;张仁远设计研发完成，并于2022-10-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法，在3D点云地图中基于GPS导引式粒子滤波，实现差分GPS、激光雷达和IMU的融合。判断有效GPS粒子数量的方式决定是否在GPS量测值附近添加少量新粒子，降低定位方法对GPS信号的依赖程度，GPS仅在信号好时发挥引导粒子运动方向的作用。利用激光雷达或IMU的量测数据计算粒子权值，而不采用与GPS加权的方式，避免了GPS生成的粒子会在GPS量测下得到较高的权值。当GPS定位数据不可用时，加入的GPS粒子在激光量测下将得到较低的权值，同时为了避免添加GPS粒子带来的计算量的问题，在重采样步骤前对粒子进行随机降采样，确保粒子数量始终维持在设定范围内，保证了定位系统的实时性。

本发明授权基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法在权利要求书中公布了：1.一种基于GPS引导式粒子滤波的机器人多传感器融合定位方法，其特征在于步骤如下： 步骤1：对传感器数据进行预处理，即将IMU数据进行平滑滤波，将差分GPS获取的经纬度坐标以及偏航角转化为UTM坐标系下； 步骤2：遥控机器人运动，记录起点处GPS的定位信息构造GPS里程计，并在起点处建立全局点云地图坐标系Map系与GPS东北天坐标系gps系；将预处理后的IMU数据、激光雷达数据和GPS里程计数据作为3DSLAM算法的输入，输出为全局点云地图，并保存全局点云地图为pcd格式，此地图是3D点云地图，无需进行2D投影； 步骤3：计算机器人在GPS东北天坐标系gps系下的定位数据: 式中，为k时刻GPS在UTM坐标系下的定位数据； 将机器人在GPS东北天坐标系gps系中的位置信息变换到全局点云地图坐标系Map系下： 计算GPS数据变换到全局点云地图坐标系下的定位数据，并发布该定位数据，后续步骤用到的GPS定位数据均为该数据： 步骤4：加载构建好的全局点云地图，利用激光雷达、IMU和GPS的定位数据基于粒子滤波框架实现融合定位，具体步骤如下： 步骤1初始化粒子 步骤2对每个粒子的状态进行预测 步骤3通过获取的激光雷达数据与IMU数据计算每个粒子的权值 对于激光雷达数据，利用体素降采样过滤点云数据，将过滤后的点云数据利用正态分布变换法NDT与3D点云地图中每个粒子位姿处的点云匹配，并利用得分函数h1·计算一次迭代配准的得分，计算粒子权值： 其中，为上一时刻粒子权值，为测量概率，zlaser指当前时刻经过体素降采样后的激光雷达数据，h1·指激光雷达数据通过NDT一次迭代配准的得分函数，指粒子状态的预测值； 对于IMU数据，计算粒子权值： 其中，为上一时刻粒子权值，为测量概率，指粒子状态的预测值，zimu是当前时刻的IMU的量测数据，h2·是IMU的观测方程，Qk+1是IMU观测协方差矩阵； 所述IMU的观测方程h2·： 其中，δk+1是IMU的观测噪声，δk+1的协方差为Qk+1，Qk+1用于衡量当前时刻IMU测量误差的大小； 步骤4对每个粒子的权值进行归一化，获得每个粒子归一化后的权值 步骤5对粒子进行重采样，复制权值较高的粒子，去除权值较低的粒子，获取机器人位置的真实概率分布； 步骤6发布当前时刻机器人的定位结果Φk+1： 步骤7添加GPS粒子，执行完转步骤2进行下一次预测，直至结束； 经过重采样后的粒子在GPS量测下的权值 其中g·为GPS的观测方程： zk+1指当前时刻GPS的量测数据，Σk+1指GPS测量噪声的协方差矩阵，指当前时刻第i个粒子的状态； 定义在GPS量测数据下，权值的粒子称之有效GPS粒子，计算有效GPS粒子数占总粒子数的百分比Ng： 判断：当有效GPS粒子数占比Ng小于阈值Nth时，向粒子群中添加m个粒子； 当有效GPS粒子数占比Ng大于阈值Nth时，目前粒子的位姿与GPS的定位数据接近，不需要添加新粒子，返回2进行下一步预测； 所述m个粒子服从Nμk+1,Σk+1的正态分布，μk+1＝xk+1,yk+1,θk+1和Σk+1分别是当前时刻GPS定位结果和定位协方差矩阵，从正态分布Nμk+1,Σk+1中随机生成该m个粒子： m＝[Nth-Ng·n]， 其中：[]为取整函数，n为粒子群中粒子总数。

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