[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

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。