[發(fā)明專利]一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法及其掃描系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911358853.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111025331B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張琳;涂美義;陸世東;李楊寰;高峰;閔濤;郭超;羅小勇;程普;王思維;顏宇;石林
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北省空間規(guī)劃研究院;湖南云箭格納微信息科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙朕毅

1.一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，包括：

S1：雷達(dá)原始點(diǎn)云輸入；

S2：根據(jù)電機(jī)參數(shù)標(biāo)定進(jìn)行雷達(dá)點(diǎn)云校正；

S4：根據(jù)IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行雷達(dá)點(diǎn)云校正，包括：

S41：對IMU特性參數(shù)進(jìn)行二次標(biāo)定；

S42：對IMU和雷達(dá)之間的外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，包括：

S421：使用步驟S41所述方法初始化IMU內(nèi)部參數(shù)；

S422：在無電機(jī)轉(zhuǎn)動情況下，使得雷達(dá)與IMU載體在三維空間中運(yùn)動；

S423：通過匹配求取每幀雷達(dá)點(diǎn)云之間的變換矩陣；

S424：通過IMU數(shù)據(jù)獲取雷達(dá)點(diǎn)云之間的變換矩陣；

S425：通過匹配求取步驟S423和步驟S424之間的點(diǎn)云變換矩陣并存儲；

S426：聯(lián)立所有步驟S425獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行無約束優(yōu)化求解；

S43：依據(jù)步驟S41和步驟S42的標(biāo)定數(shù)據(jù)對雷達(dá)點(diǎn)云瞬時運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償；

S5：對點(diǎn)云的平移量進(jìn)行校正,進(jìn)而對旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行校正；

S6：地圖點(diǎn)云輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，步驟S2之后還包括：

S3：光柵編碼器實時獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速,在預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)云校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，步驟S2中電機(jī)參數(shù)標(biāo)定的方法為：

S21：記錄電機(jī)啟動時間，讓電機(jī)正常運(yùn)行；

S22：依據(jù)脈沖/每轉(zhuǎn)的電機(jī)開發(fā)信息來選擇運(yùn)行時間；

S23：測定結(jié)束時刻電機(jī)偏離零位情況；

S24：依據(jù)步驟S22和步驟S23，將結(jié)束時刻電機(jī)偏離零位的角度除以運(yùn)行時間來計算電機(jī)轉(zhuǎn)速特性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，步驟S43具體為：根據(jù)步驟S41和步驟S42內(nèi)容，以及步驟S2點(diǎn)云時間戳進(jìn)行IMU和點(diǎn)云時間對齊,并假設(shè)IMU兩個數(shù)據(jù)采集時間內(nèi)變化為勻速，進(jìn)行點(diǎn)云旋轉(zhuǎn)與平移插值處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，實現(xiàn)步驟S5的方法是：對點(diǎn)云匹配產(chǎn)生的軌跡數(shù)據(jù)與IMU產(chǎn)生的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行無偏估計。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)建圖方法，其特征在于，實現(xiàn)步驟S5的方法具體包括：

S51：依據(jù)步驟S41和步驟S42標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)雷達(dá)載體運(yùn)動軌跡估計；

S52：使用步驟S51的估計參數(shù)作為點(diǎn)云匹配預(yù)估參數(shù)，進(jìn)行點(diǎn)云匹配計算旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)雷達(dá)載體運(yùn)動軌跡；

S53：對于步驟S51和步驟S52的軌跡進(jìn)行kalman濾波無偏估計；

S54：使用估計的常數(shù)級誤差特性，更新IMU的位姿估計，預(yù)測和估計下一個時間段軌跡；

S55：使用步驟S54的估計結(jié)果進(jìn)行匹配并獲得新的軌跡信息，判斷是否測量結(jié)束，結(jié)束進(jìn)入下一步，否則返回S53；

S56：保存三級校正后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

7.一種基于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，包括電機(jī)、光柵編碼器和IMU,其特征在于：用于實施如權(quán)利要求1～6中任一項所述的方法。