[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

本發明提供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，其中方法包括構建點云地圖，還包括以下步驟：對雙激光雷達進行標定和數據融合；采用快速空間模型點云配準算法進行幀間點云粗配準；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。本發明首先對雙激光雷達進行空間、時間同步，對激光雷達進行數據融合；然后采用一種快速空間模型點云配準算法，進行幀間點云粗配準，再利用最近鄰迭代點云配準進行點云配準糾正，實現高精度的幀間點云拼接；最后完成點云地圖的構建。

技術領域

本發明涉及無人駕駛的技術領域，特別是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。

背景技術

車載激光雷達LIDAR能夠自動快速地獲取高精度、高密度的周圍三維坐標信息，并在城市三維重建、地形測繪等領域具有重要的應用。隨著無人車技術的發展，LIDAR作為無人車中感知領域重要的傳感器之一，在無人車的SLAM(Simultaneous Localization andMapping，即時定位與地圖構建)技術中具有重要的研究價值。

激光雷達是無人駕駛技術開發的重要傳感器之一，可通過掃描周圍環境構建點云地圖。但單個激光雷達點云數據對周圍環境信息表示不足。

公開號為CN107462897A的發明專利公開了一種基于激光雷達的三維建圖的方法，首先獲得帶有坐標信息的點云；然后使用雙邊濾波算法對點云進行濾波處理；接著由激光雷達測距算法計算激光雷達點云中每一個特征點的位移；最后用繪圖算法將掃描到的點云配準到世界坐標系上，構成三維點云圖。該方法是基于激光雷達單個傳感器進行三維建圖，但單個激光雷達點云數據對周圍環境信息表示不足；且由于測距算法要計算點云中每一個特征點的位移，當環境復雜、點云數量大，就會導致計算量大，而導致無法達到實時性要求。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明提出一種基于雙激光雷達數據融合的地圖構建方法及系統，首先對雙激光雷達進行空間、時間同步，對激光雷達進行數據融合；然后采用一種快速空間模型點云配準算法，進行幀間點云粗配準，再利用最近鄰迭代點云配準進行點云配準糾正，實現高精度的幀間點云拼接；最后完成點云地圖的構建。

本發明的第一目的是提供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，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。

優選的是，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。

在上述任一方案中優選的是，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。

在上述任一方案中優選的是，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。

在上述任一方案中優選的是，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：

在上述任一方案中優選的是，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’；