本发明涉及算法硬件化的，具体涉及基于栅格地图的激光点数据定位系统。
背景技术：
1、目前机器人的全局重定位方法可以采用基于激光雷达的全局重定位技术，是通过cpu发出的软件指令来依次对每个激光雷达数据进行大量的迭代计算，而且在保持机器人移动的过程中，重复使用匹配的方法去遍历生成的每一个激光雷达数据，实现重定位出机器人在地图中相对准确的位姿，这种以cpu发出的软件指令主导每一次循环计算的方法会占用大量cpu资源，会因为激光雷达数据离散分布的位置特征而增加遍历负担，占用大量的ddr带宽，挤占cpu系统中其他应用对于ddr的带宽需求，从而造成系统性能下降。
技术实现思路
1、本申请公开基于栅格地图的激光点数据定位系统，具体技术方案包括：
2、基于栅格地图的激光点数据定位系统，激光点数据定位系统包括定位逻辑电路；定位逻辑电路包括状态机控制模块和可行解获取模块；可行解获取模块内设多条数据通道；可行解获取模块，用于依据状态机控制模块发出的控制信号从外部获取激光点数据和栅格地图的候选解集，其中，激光点数据被分配到各条数据通道中，同时在各条数据通道中同步遍历同一个候选解，每条数据通道内的激光点数据进行当前遍历的候选解对应的位置变换操作；每当各条数据通道内的激光点数据同步执行位置变换操作，则同步获得栅格地图中的目标点及其对应的占据概率值；各条数据通道中由同一轮位置变换操作得到的所有目标点所对应的占据概率值依次累加，每累加一次则计算出对应一个目标点的实时概率和值；可行解获取模块，还用于基于目标点的实时概率和值与预设筛选阈值之间的大小关系判断当前遍历的候选解是可行解还是不可行解；可行解获取模块，用于在判断到当前遍历的候选解是可行解时，将可行解组成机器人的位姿数据，以形成机器人在栅格地图中进行重定位所需的位姿数据，同时控制占据概率值停止累加，将候选解集内未被遍历过的候选解更新为所述当前遍历的候选解；可行解获取模块，用于在判断到当前遍历的候选解是不可行解时，控制占据概率值停止累加，将候选解集内未被遍历过的候选解更新为所述当前遍历的候选解；其中，激光点数据定位系统设置在机器人的内部；机器人装配至少一个激光传感器，激光传感器用于采集激光点数据，为可行解获取模块提供激光点数据。
3、本申请的技术效果在于：与现有技术相比，本申请公开的基于栅格地图的激光点数据定位系统使用硬件逻辑电路加速执行至少一轮位置变换操作或为软件环境提供重定位算法所需的位姿信息，具体是一边利用硬件逻辑电路（表现为定位逻辑电路内设的可行解获取模块）的方式完成对激光点数据在多条数据通道内的并行遍历和累加求和，一边将概率和值写入专门的存储器件中，加速遍历求概率和的进程并实时基于概率和区分出位姿数据可不可行，缩短基于当前场景所使用的重定位算法获取地图中的重定位位置的消耗累加计算时间，也提高单层栅格地图中的定位精度。
1.基于栅格地图的激光点数据定位系统，其特征在于，激光点数据定位系统包括定位逻辑电路；定位逻辑电路包括状态机控制模块和可行解获取模块；可行解获取模块内设多条数据通道；
2.根据权利要求1所述激光点数据定位系统，其特征在于，激光点数据定位系统还包括ddr存储器和cache存储器；激光传感器采集的一批激光点数据存储在ddr存储器内；
3.根据权利要求2所述激光点数据定位系统，其特征在于，可行解获取模块，用于自动执行或在所述激光点数据定位系统外部的cpu的控制下执行以下步骤：
4.根据权利要求3所述激光点数据定位系统，其特征在于，可行解获取模块，用于先确定当前层栅格地图中参与位置变换操作的激光点数据的数量是n，并确定初始概率和值是数值0；n个激光点数据分配到各条数据通道，并配置为同步进行一轮位置变换操作以先后获得n个目标点及其对应的占据概率值；
5.根据权利要求4所述激光点数据定位系统，其特征在于，可行解获取模块，用于确定所述当前遍历的候选解是不可行解或可行解时，均停止一个目标点对应的占据概率值与sum（i）相加，并停止计算sum(i)与(n-i)*max_prob的和值，同时触发新的一轮位置变换操作更新为所述各条数据通道同步进行一轮位置变换操作，然后触发n个激光点数据在各自所处的数据通道并行进行新的一轮位置变换操作，直至遍历完所述候选解集内所有候选解，其中，新的一轮位置变换操作是对应于所述候选解集内未被遍历的一个候选解。
6.根据权利要求5所述激光点数据定位系统，其特征在于，可行解获取模块用于每当控制第i个目标点对应的占据概率值累加得到sum（i）时,在第i个目标点所在的数据通道内控制其它激光点数据进行同一轮位置变换操作，以获得第i+1个目标点；
7.根据权利要求4所述激光点数据定位系统，其特征在于，在栅格地图中，用于定位一个栅格位置点所需的所有激光点数据的数量是n个；所述相加顺序包括各个激光点数据输入所述可行解获取模块的顺序、各个激光点数据在ddr存储器内排序。
8.根据权利要求7所述激光点数据定位系统，其特征在于，每个激光点数据通过执行一个候选解对应的一轮位置变换操作在栅格地图内获得一个目标点及其对应的占据概率值，获得的一个目标点与其对应的占据概率值之间的匹配关系是预先设置，以便于可行解获取模块调用；一个目标点对应的占据概率值用于反映机器人的当前位置点落入栅格地图内的目标点对应的栅格的可能性大小；
9.根据权利要求7所述激光点数据定位系统，其特征在于，所述状态机控制模块包括突发读控制模块、单次读控制模块和ram读控制模块；可行解获取模块包括位置变换处理模块和坐标遍历模块；定位逻辑电路还包括数据缓存模块；
10.根据权利要求9所述激光点数据定位系统，其特征在于，所述坐标遍历模块的内部设置多份缓冲队列空间，缓冲队列空间的数量等于数据通道的数量；
11.根据权利要求10所述激光点数据定位系统，其特征在于，所述位置变换处理模块中，各块存储阵列并行输出由同步进行一轮位置变换操作所获得的各个占据概率值，该各个占据概率值进行累加；每当累加一次则将当前累加的结果设置为实时概率和值，直至累加的次数达到预设定位数量与缓冲队列空间的数量的比值，再将累加的结果设置为地图概率和值，其中，预设定位数量个激光点数据参与同一轮位置变换操作。
12.根据权利要求11所述激光点数据定位系统，其特征在于，每当对同一个激光点数据进行角度偏转操作，获得参考坐标，再对该参考坐标进行坐标偏移操作，获得目标偏移坐标并索引到对应的占据概率值；一个候选解对应的一轮位置变换操作包括角度偏转操作和坐标偏移操作，坐标偏移操作包括横坐标偏移操作和纵坐标偏移操作；其中，同一轮位置变换操作表示相同类型的角度偏转操作和相同类型的坐标偏移操作；
13.根据权利要求12所述激光点数据定位系统，其特征在于，在同一栅格地图中，所述相同类型的角度偏转操作所需的偏转次数是相同，所述相同类型的坐标偏移操作包括相同类型的横坐标偏移操作和相同类型的纵坐标偏移操作，以使经过相同类型的角度偏转操作和相同类型的坐标偏移操作后得到的目标点在同栅格地图内相对于执行当前一轮位置变换操作之前的同一个激光点数据都存在相同的位姿关系，其中，相同类型的角度偏转操作涉及到的角度偏转量和相同类型的坐标偏移操作涉及的坐标偏移量对应组成候选解。
14.根据权利要求13所述激光点数据定位系统，其特征在于，一轮位置变换操作包括：每当所述位置变换处理模块执行过角度偏转操作时，所述位置变换处理模块控制相应的参考坐标先沿着一种坐标轴方向执行坐标偏移操作，再沿着另一种坐标轴方向执行坐标偏移操作；其中，一种坐标轴方向表示横坐标轴方向时，另一种坐标轴方向表示纵坐标轴方向，以表示先执行横坐标偏移操作，再执行纵坐标偏移操作；一种坐标轴方向表示纵坐标轴方向时，另一种坐标轴方向表示横坐标轴方向，以表示先执行纵坐标偏移操作，再执行横坐标偏移操作。
15.根据权利要求14所述激光点数据定位系统，其特征在于，所述位置变换处理模块包括预设并行数量个位姿变换单元、以及预设并行数量个ram存储单元；所述坐标遍历模块包括预设并行数量个fifo；其中，一个ram存储单元是所述位置变换处理模块的内部设置的一块存储阵列，一个fifo是所述坐标遍历模块的内部设置的一份缓冲队列空间；
16.根据权利要求15所述激光点数据定位系统，其特征在于，预设并行数量个位姿变换单元，用于每当获取到激光点数据时，并行地控制激光点数据以预设角度偏转步长旋转一周而获取多个参考坐标；每个位姿变换单元，用于每当并行获取到各个参考坐标后，并行地控制各个参考坐标沿着一种坐标轴方向进行坐标偏移操作且沿着另一种坐标轴方向发生坐标偏移操作后，确定一个激光点数据完成当前遍历的候选解对应的一轮位置变换操作，并将经过一轮位置变换操作后的激光点数据设置为目标偏移坐标，再将目标偏移坐标对应的占据概率值存储到相连接的ram存储单元中，以使预设并行数量个ram存储单元并行获得占据概率值；
17.根据权利要求16所述激光点数据定位系统，其特征在于，ram读控制模块还用于通过计数的方式从每个ram存储单元中并行索引出一批由同一轮位置变换操作得到的目标偏移坐标所对应的占据概率值，再触发每个ram存储单元有序地向所述坐标遍历模块内相连接的fifo输出该批由同一轮位置变换操作得到的目标偏移坐标所对应的占据概率值；每一批由同一轮位置变换操作得到的目标偏移坐标所对应的占据概率值的数量是所述预设定位数量与预设并行数量的比值。
18.根据权利要求17所述激光点数据定位系统，其特征在于，所述状态机控制模块还包括突发写控制模块；
