[發(fā)明專利]基于一線激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云地圖生成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910363886.9
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110095786B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李全印;安吉斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京云跡科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89;G01C21/20
• 代理公司: 北京知果之信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11541
• 代理人: 唐海力;李志剛

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)一種基于一線激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云地圖生成方法及系統(tǒng)，其中方法包括如下步驟：對(duì)兩個(gè)一線激光雷達(dá)進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)定，獲取標(biāo)定后的標(biāo)定信息，其中，兩個(gè)一線激光雷達(dá)為水平安裝的第一雷達(dá)和豎直安裝的第二雷達(dá)，采用第一雷達(dá)定位載體在二維坐標(biāo)系中的位姿信息，采用第二雷達(dá)采集載體水平運(yùn)行中在三維坐標(biāo)系中的三維空間信息，基于標(biāo)定信息將位姿信息融合至三維空間信息中，生成同時(shí)適用于二維坐標(biāo)系和三維坐標(biāo)系的三維點(diǎn)云地圖。采用本發(fā)明，可以在繪制出二維柵格地圖的同時(shí)生成三維點(diǎn)云地圖，并可以保證兩個(gè)地圖在一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，可以實(shí)現(xiàn)在同一場(chǎng)景下裝配有不同激光雷達(dá)的機(jī)器人在統(tǒng)一的地圖中導(dǎo)航定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地圖構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于一線激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云地圖生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

導(dǎo)航定位地圖是室內(nèi)機(jī)器人正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和重點(diǎn)之一。由于成本問(wèn)題，目前主流的室內(nèi)機(jī)器人沒(méi)有配備多線激光雷達(dá)，而是使用一線激光雷達(dá)繪制地圖和導(dǎo)航定位。由于一線激光雷達(dá)只有一束掃描測(cè)量數(shù)據(jù)，該傳感器繪制的地圖局限在二維空間里，即只有一個(gè)平面。

然而配備有多線激光雷達(dá)的機(jī)器人如果要同時(shí)與只裝有一線激光雷達(dá)的機(jī)器人部署到同一場(chǎng)景內(nèi)，會(huì)有以下幾點(diǎn)問(wèn)題：首先，由于其傳感器得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)是三維的，導(dǎo)致昂貴的傳感器不能在二維地圖里充分發(fā)揮其價(jià)值和作用；另外，目前沒(méi)有一個(gè)有效的算法能融合多線激光雷達(dá)和一線激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一繪制出符合定位要求的地圖，而分別使用適配于兩種激光雷達(dá)的算法獨(dú)立建立出的兩個(gè)地圖又不能很好的配準(zhǔn)在一起。

其次，二維柵格地圖由于其只適用于機(jī)器人的定位，有限的信息量并不能很好的被人類直觀的理解，其保存的地圖信息也及其有限。

目前存在一種技術(shù)，可以只用一個(gè)一線激光雷達(dá)配合一個(gè)帶有編碼器的電機(jī)，便可以建立出三維地圖。但是這種技術(shù)建立出的地圖并不能被只配備一線激光雷達(dá)的室內(nèi)機(jī)器人使用，即該技術(shù)不能直接生成二維柵格地圖。另外，該技術(shù)對(duì)電機(jī)精度要求非常高，所以提高了技術(shù)的門(mén)檻。最后，該技術(shù)所用的算法對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求較高，導(dǎo)致其繪制地圖的時(shí)間大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于一線激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云地圖生成方法及系統(tǒng)，可以利用兩個(gè)一線激光雷達(dá)，在繪制出二維柵格地圖的同時(shí)生成三維點(diǎn)云地圖，可以保證兩個(gè)地圖在一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，可以實(shí)現(xiàn)在同一場(chǎng)景下裝配有不同激光雷達(dá)的機(jī)器人在統(tǒng)一的地圖中導(dǎo)航定位。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種基于一線激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云地圖生成方法，可包括：

對(duì)兩個(gè)一線激光雷達(dá)進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)定，獲取標(biāo)定后的標(biāo)定信息，雷達(dá)標(biāo)定包括相對(duì)空間位置標(biāo)定和時(shí)間標(biāo)定，兩個(gè)一線激光雷達(dá)為水平安裝的第一雷達(dá)和豎直安裝的第二雷達(dá)；

采用第一雷達(dá)定位載體在二維坐標(biāo)系中的位姿信息，位姿信息為載體在不同時(shí)間點(diǎn)的位置和姿態(tài)信息；

采用第二雷達(dá)采集載體水平運(yùn)行中在三維坐標(biāo)系中的三維空間信息；

基于標(biāo)定信息將位姿信息融合至三維空間信息中，生成同時(shí)適用于二維坐標(biāo)系和三維坐標(biāo)系的三維點(diǎn)云地圖。

進(jìn)一步的，上述方法還包括：

基于載體的移動(dòng)狀態(tài)，檢測(cè)兩個(gè)一線激光雷達(dá)的發(fā)布數(shù)據(jù)是否重合；

在檢測(cè)兩個(gè)一線激光雷達(dá)的發(fā)布數(shù)據(jù)重合時(shí)，記錄發(fā)布數(shù)據(jù)的時(shí)間戳；

以時(shí)間戳對(duì)兩個(gè)一線激光雷達(dá)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。

進(jìn)一步的，上述相對(duì)空間位置的標(biāo)定為標(biāo)定第一雷達(dá)與第二雷達(dá)的之間的垂直關(guān)系。

進(jìn)一步的，上述采用第一雷達(dá)定位載體在二維坐標(biāo)系中的位姿信息，包括：