摘要：随着科技信息的进步，机器人在工业、农业、建筑甚至是军事领域中都被广泛地使用，它能够协助或替代人类进行生产劳动或高危活动。机器人自主定位能力是机器人最基本的功能，是实现一切活动的基础。随着激光雷达信号处理技术的发展，采用激光雷达技术进行机器人定位受到人们的关注。对此，提出一种基于激光雷达的机器人定位信息处理技术，采用激光雷达扫描技术进行机器人定位信号采集，对采集的激光雷达信号进行相关波束形成处理，采用相关处理后对激光雷达信号进行扩频处理，根据处理后的激光雷达信号进行机器人的目标方位估计和测距，实现机器人准确定位，体现了提高机器人定位信息处理能力方面的优越性。
关键词：激光雷达；机器人定位；信息处理技术
1针对激光雷达测量技术各种组成成分的分析
激光雷达测量技术主要是由硬件和软件设备组成的，其中硬件主要有速度传感器以及微机等，软件主要有数据的采集以及三维重建等。根据计算雷达测量技术的英语领域来开展分析，其拥有着多样化的软件模块，其中主要包括数据采集以及三维显示模块等，这些模块的有效应用才能确保激光雷达测量技术能够充分体现出价值和作用。数据处理模块是激光雷达测量技术中的核心成分之一，其能够实现对数据信息进行及时的处理和计算，对检测到的三维信息进行体积的准确比较。三维显示模块是采用报表的模式来为广大用户提供所测量物体的大小、体积、变化量等各种数据信息。
2系统硬件结构设计
基于激光测量的机器人智能定位系统包括由激光雷达扫描模块、光电编码器模块以及激光图像采集模块等构成的环境感知子系统，由嵌入式主板和PC机构成的数据处理子系统，由伺服电机模块、差动驱动轮模块组成的车体控制子系统以及由无线电台和移动基站等组成的无线通信子系统。
系统通过环境感知子系统实现对外界环境信息以及机器人自身状态的获取；利用数据处理子系统对目标进行检测、定位以及运动路径控制等；使用车体控制子系统对机器人的运动进行控制；无线通信子系统是机器人智能定位的基础，机器人通过无线通信子系统与远程监控平台实施数据信息与控制命令的通信。
3光电编码器模块设计
编码器作为一种能够对位移信息和电信号进行转换的传感器，利用光电转换方式，将电机转轴的几何位移信息传输至处理器实施计数处理，转换成脉冲或数字量。如：机器人定位系统采用光电编码器作为位移传感器，具有分辨率高，速度快的特点。
在光电编码器的码盘两侧放置光敏元件及发光元件，在其码盘表面均匀的标记着两种线条（透光的同不透光的）。在码盘转动的过程当中，当光线条改变时，光敏元件接受的光通量会随之发生改变，经过转换后光敏元件输出波形转变成脉冲，随着码盘的转动光敏元件不断输出脉冲。
4激光图像采集模块设计
系统中激光图像采集模块的主要功能是对激光图像进行采集与存储等。激光回波在经过信号预处理后进入激光图像采集模块，通过抗干扰电路与DMA采集电路后，受DMA控制器对激光回波实施控制，将图像数据依照一定规律存储至存储器内。利用计算机ADSP21020芯片对图像数据实时处理，并向PC机发送中断信号，同时将处理好的图像数据发送至PC机，PC机能够对未处理及处理好的图像数据进行显示。
5系统软件设计
5.1系统软件结构设计
通常情况下，机器人定位系统软件包含应用层、控制层以及驱动层。应用层包含基于Windows的任务调度程序，依照所处环境的差异性，对机器人的任务模式实施变更。作为定位系统的中心，控制层中包含的是基于ROS的地图建立、路径规划以及自主定位程序，关系着机器人自主定位能否成功。驱动层包含的是基于Ubuntu的移动平台控制程序，是机器人稳定运动的保障。
5.2路径规划方法
5.2.1对关键点进行标识
关键点包括机器人运动过程中需要暂停的点、需要进行方向转换的点。对不同关键点的位置、方向等进行清晰准确的标志是路径规划的前提。
5.2.2对备选路径实施运算
作为机器人移动路径的基础结构，备选路径表示的是机器人运动过程中各关键点之间的有向通路，对其距离实施运算获取的结果是机器人运动过程中最优路径选取的理论依据。具体运算过程为:将两个不同关键点的真实路径距离作为权重，通过Dijkstra最短路径运算方法对所有路径的长度进行运算。在运算过程中，由于备选路径的起点和终点在方向上具有不一致性，需要进行方向转换，因此需要按照方向转换角度依比例给备选路径额外添加权值增益。
5.2.3对最优路径进行选取
作为路径规划方法获取的最终结果，最优路径表示的是机器人对目标进行定位后，获取的备选路径中距离最短的路径。由于最优路径的选取具有非实时性特征，因此本系统采用分支界定方法离线选取最优路径。
6机器人定位的激光雷达信号分析
为了实现机器人准确定位，采用激光雷达信号处理技术进行机器人的信号特征采集和环境信息采集识别，采用自适应的波束形成方法进行机器人的运动目标方位估计，生成测距码，结合测距码的自适应加权和解扩技术，实现机器人的准确定位识别，实现基于激光雷达的机器人定位信息处理模型如图1所示。
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图1基于激光雷达的机器人定位信息处理模型
在图1所示的信息处理模型得出，进行机器人定位的首要一步是进行激光雷达信号采集，采用激光传感器，得到激光雷达回波信号。
对机器人定位的过程是进行激光雷达信号的空间扫描和频谱特征分离过程，根据波束形成结果，结合阵列信号分析方法，进行机器人的目标定位和信息处理。
7结语
总而言之，机器人在生产作业过程中，需要对机器人进行的准确的定位，实现激光雷达的机器人定位信息处理技术，采用激光雷达扫描技术进行机器人定位信号采集，结合自适应的波束形成方法进行机器人的运动目标方位估计，实现机器人的准确定位识别，采用相位估计方法进行机器人的目标位置跟踪识别。
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