[發明專利]一種基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法、系統及地圖在審
| 申請號: | 201910708030.0 | 申請日: | 2019-08-01 |
| 公開(公告)號: | CN110658530A | 公開(公告)日: | 2020-01-07 |
| 發明(設計)人: | 張軍;劉元盛;王慶閃;程志明;朱海東;鐘昊 | 申請(專利權)人: | 北京聯合大學 |
| 主分類號: | G01S17/89 | 分類號: | G01S17/89 |
| 代理公司: | 11367 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) | 代理人: | 謝亮 |
| 地址: | 100101 *** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 點云 幀間 配準 激光雷達 空間模型 配準算法 數據融合 最近鄰 迭代 構建 拼接 激光雷達數據 地圖構建 時間同步 再利用 標定 位姿 矯正 融合 糾正 | ||
1.一種基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,包括構建點云地圖,其特征在于,還包括以下步驟:
步驟1:對雙激光雷達進行標定和數據融合;
步驟2:采用快速空間模型點云配準算法進行幀間點云粗配準;
步驟3:采用最近鄰迭代進行位姿的矯正,得到最優的幀間變換,實現幀間點云精準的拼接。
2.如權利要求1所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述雙激光雷達標定是指對不同位置的兩個激光雷達進行標定,包括空間同步和/或時間同步。
3.如權利要求2所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述空間同步是指進行物理標定,以其中的一個激光雷達為中心,另一個激光雷達調整角度值和方向值進行標定,以掃描同一個障礙物進行空間標定。
4.如權利要求3所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述空間標定就是利用三維坐標系的旋轉矩陣及平移矩陣,三維坐標系的旋轉表述為向量與合適尺寸的方陣的乘積。
5.如權利要求4所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,設定所述三維坐標系中的一個向量其中點P在XY平面、XZ平面、YZ平面的投影分別為點M、點Q、點N,繞Z軸旋轉θ角,旋轉矩陣為繞X軸旋轉θ角,旋轉矩陣為:繞Y軸旋轉θ角,旋轉矩陣為:在Z、X、Y軸的平移矩陣為:
6.如權利要求5所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述步驟2包括以下子步驟:
步驟21:設相鄰幀間點云集為S和W,計算S點云集的正態分布;
步驟22:初始化坐標變換參數P;
步驟23:將W點云集根據坐標轉換參數映射到與S同一坐標系中,并得到映射后的點云集合W’;
步驟24:求每個點映射變換后的正態分布;
步驟25:將每個點的概率密度相加,評估坐標的變換參數;
步驟26:使用Hessian矩陣優化每個點云的概率密度之和s(p);
步驟27:判斷是否滿足收斂條件,如果不滿足則重新執行步驟23至26,如果滿足收斂條件,則完成點云粗配準。
7.如權利要求6所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述坐標變換參數P的計算公式為:其中,P為包括旋轉矩陣和平移矩陣的4*4矩陣,R是3*3的旋轉矩陣,t是3*1的平移矩陣。
8.如權利要求7所述的基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法,其特征在于,所述正態分布表示為:其中,q是每個立方體內點的均值,∑是每個立方體內點的協方差矩陣。
9.一種基于雙激光雷達數據融合的地圖構建系統,包括用于構建的點云地圖的地圖構建模塊,其特征在于,還包括以下模塊:
雙雷達標定模塊:用于對雙激光雷達進行標定和數據融合;
粗配準模塊:用于采用快速空間模型點云配準算法進行幀間點云粗配準;
點云拼接模塊:用于采用最近鄰迭代進行位姿的矯正,得到最優的幀間變換,實現幀間點云精準的拼接。
10.一種基于雙激光雷達數據融合的地圖,所述地圖采用如權利要求1所述的方法構建。
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