重庆邮电大学谢良波获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116299527B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310361409.5,技术领域涉及:G01S17/86;该发明授权一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法是由谢良波;胡家豪;周牧;聂伟;杨小龙;王勇设计研发完成,并于2023-04-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法,包含机械旋转式三维多线激光雷达移动平台、便携式计算设备和多个反射标记物。首先,将激光雷达设备固定安装在可移动平台上,在室内场景中布置多个形状不同的反射标记物以实现远距离定位;然后,启动激光雷达,通过便携式计算设备获取环境点云数据,筛选出反射强度值较大的点集,并利用聚类算法区分不同形状的反射标记,滤去异常值;通过激光雷达所处坐标系和世界坐标系的角度关系,解算得到在单个反射标记物下的激光雷达位置;最后,将反射标记物参考点云的距离值之和作归一化处理,通过计算各反射标记物参考点的距离值权重来估计激光雷达的最终位置。
本发明授权一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于激光里程计的室内高精度自定位方法,包含机械旋转式三维多线激光雷达移动平台、便携式计算设备和N个参考反射标记物;将激光雷达设备固定于移动平台上,将激光雷达作为原点的坐标系称为激光雷达坐标系,其对应每一帧点云所构成的局部地图,而以激光雷达初始位置为原点的坐标系世界称为世界坐标系,对应所有点云构成的全局地图;在室内环境中参考位置放置特制形状的反射标记物Ri1≤i≤N,其由高反射率的反光材料构成,特征为具有较高的反射强度值,记录Ri在世界坐标系下的坐标值其特征在于包括以下步骤: 步骤一、启动激光雷达,通过相连接的便携式计算设备获取点云数据并存储到集合同时取出的反射强度值I归一化后存放在集合排除同一物体因为距离变化导致强度值I不同的影响,以便后续用于反射标记物Ri的特征提取,其表示为: 步骤二、对收集到的集合逐帧将Ii从大到小进行排序,滤去个别强度值较大的孤立点集,记录其索引值index,得到集合 步骤三、对第i帧处理后的点云集合中的最大强度值利用聚类算法分为M个子集合Cu1≤u≤M≤N,对应于空间中M个反射标记物的点云; 步骤四、从子集合Cu中取出反射强度值最大的点及其距离和方位角的原始数据,存放在Ti中,分别对集合Cu构成直线和集合Cu构成平面这两种情况进行处理; 步骤五、若Ti集合中仅包含单条线束上的点云,则对index取均值即可得到中心点的位置IDi,若Ti集合中包含多条线束点云,则对ID号求平均值取整后得到单条线束索引值IDmid,再将IDmid中的点云ID号求平均值得到IDi,最后将计算得到的IDi保存到ref集合; 步骤六、记录激光雷达坐标系绕世界坐标系z轴旋转的角度根据参考点ref的索引号index可在点云集合中得到激光雷达坐标系下入射激光束与xoy平面形成的入射角α、参考点ref在xoy平面的投影与y轴形成的夹角γ以及激光雷达到ref的距离值d; 步骤七、根据激光雷达坐标系绕世界坐标系z轴旋转的角度激光雷达坐标系下的入射角α和水平旋转角γ以及距离值d计算出参考点ref在激光雷达坐标系下的坐标值x′Ri,y′Ri,z′Ri,其关系满足: 步骤八、假设激光雷达在世界坐标系下的坐标值为xL,yL,zL,根据激光雷达坐标系和世界坐标系的转换关系,可将参考点ref从激光雷达坐标系转换到世界坐标系,其转换关系表示为: 步骤九、根据上述转换关系,可求得在每一帧点云中激光雷达在世界坐标系下的坐标值xL,yL,zL为: 其中,x′Ri,y′Ri,z′Ri为参考点ref在激光雷达坐标系下的坐标,其等价关系为: 步骤十、可进一步将其转化为矩阵的形式: 步骤十一、上述步骤得到了基于某个反射标记物Ri的激光雷达位置坐标,进一步对步骤三的M个子集合Cu重复步骤四至十,可得到分别由M个反射标记物计算出的激光雷达位置坐标xL,yL,zL; 步骤十二、根据步骤五中每个子集Cu对应的ref,归一化其距离值d之和,计算各参考点的距离值权重来估计激光雷达的位置x′L,y′L,z′L,其表达式为: 步骤十三、对点云集合中所有帧进行上述步骤计算则可得到SLAM过程中激光雷达的运动轨迹,完成激光雷达室内高精度自定位。
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