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龙图腾网获悉武汉城市职业学院申请的专利IMU和LiDAR标定方法及系统、地图构建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：CN120890436B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27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：202510738852.9，技术领域涉及：G01C21/00；该发明授权IMU和LiDAR标定方法及系统、地图构建方法是由刘康;张善军;刘敏;程志超;黄晓翔;韩旭;曹君;邹谦;柯昱立;黄佳豪;亢熠欣;王昭;黎想设计研发完成，并于2025-06-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本IMU和LiDAR标定方法及系统、地图构建方法在说明书摘要公布了：本公开提供了一种IMU和LiDAR标定方法及系统、地图构建方法，本公开除了构建特征线、特征面、GNSS残差方程之外，还利用GNSS数据进一步进行绝对坐标下的优化和转化操作，并且还提取初始化地图中的地面和墙面等立体结构信息，并根据地面平整和墙体垂直的几何特性，施加相应约束条件，构建平面和立面的约束方程、GNSS约束方程，并利用构建的约束方程对激光数据进行进一步的位姿优化以及对IMU和LiDAR之间相对关系进行进一步的优化，直到优化后的相对关系收敛。

本发明授权IMU和LiDAR标定方法及系统、地图构建方法在权利要求书中公布了：1.一种IMU和LiDAR标定方法，其特征在于，包括： S100、利用激光雷达LiDAR对立体空间进行扫描数据，得到激光数据、获取与激光雷达绑定的IMU设备的IMU数据、获取室外环境对应的GNSS绝对坐标数据；对所述激光数据、所述IMU数据和所述GNSS绝对坐标数据进行时间同步处理，以及，将所述激光数据和GNSS绝对坐标数据均转换到IMU设备对应的设备坐标系中，得到目标激光数据、目标IMU数据和目标GNSS绝对坐标数据；其中，所述立体空间中包括结构信息丰富的室外环境； S110、基于所述IMU的安装位置、所述IMU的安装姿态、所述LiDAR的安装位置和所述LiDAR的安装姿态，确定所述IMU和LiDAR之间的相对关系标定值；其中，所述相对关系标定值包括IMU和LiDAR之间的相对位姿的标定值和相对位移的标定值； S120、从所述目标IMU数据中提取IMU设备静止时刻的数据，并基于提取得到的数据确定所述IMU设备对应的设备坐标系中的重力方向； S130、针对每帧目标激光数据，利用与当前帧目标激光数据时间相同的目标IMU数据以及所述重力方向，确定所述IMU设备的姿态数据；根据所述IMU和LiDAR之间的相对关系标定值，将当前帧目标激光数据转换到所述IMU设备的设备坐标系中，得到一帧调整激光数据；根据所述IMU设备的姿态数据对所述调整激光数据进行纠偏处理，得到一帧去畸变激光数据；其中，所述IMU设备的姿态数据包括滚转角、俯仰角和偏航角；所述纠偏处理包括旋转和平移； S140、使用第一帧去畸变激光数据构建初始地图点云； S150、针对第一帧去畸变激光数据之后的每帧去畸变激光数据，提取当前帧去畸变激光数据的特征线和特征面；确定所述特征线的主方向以及所述特征面的法向；利用所述特征线和所述主方向构建线特征残差方程，利用所述特征面和所述法向构建面特征残差方程；利用当前帧以及当前帧之前各帧去畸变激光数据对应的线特征残差方程和面特征残差方程进行优化，得到当前帧去畸变激光数据的第一优化姿态数据以及IMU和LiDAR之间的第一相对关系优化值；利用第一优化姿态数据对当前帧去畸变激光数据进行配准，得到一帧配准激光数据，并将所述配准激光数据合并到所述初始地图点云中；利用IMU和LiDAR之间的第一相对关系优化值替换IMU和LiDAR之间的相对关系标定值，并循环执行步骤S130、S150以对当前帧的下一帧目标激光数据进行纠偏、配准以及对初始地图点云进行配准激光数据合并操作，直到合并操作得到的初始地图点云满足预设条件； S160、针对所述初始地图点云中的、第一帧去畸变激光数据之后的每帧去畸变激光数据，基于当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据的第一优化姿态数据、IMU和GNSS之间的杆臂值、当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据对应的目标GNSS绝对坐标数据，构建当前帧去畸变激光数据对应的GNSS残差方程，以及，利用GNSS残差方程进行优化，得到当前帧去畸变激光数据的绝对姿态数据；基于当前帧去畸变激光数据的绝对姿态数据、IMU和LiDAR之间的第一相对关系优化值将当前帧去畸变激光数据转换到绝对坐标系下； 确定初始地图点云中的每个点的法向量，并基于所述重力方向和各个点的法向量，确定地面点和立面点；利用所述地面点中的至少部分地面点，基于高度一致性原则拟合得到地面的平面方程；利用所述立面点中的至少部分立面点进行聚类，并利用每个聚类结果进行拟合，得到多个立面的平面方程； S170、针对第一帧去畸变激光数据之后的每帧去畸变激光数据，利用地面的平面方程构建地面约束方程；利用立面的平面方程构建立面垂直约束方程；基于当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据的需要优化的第i帧去畸变激光数据的绝对姿态数据、IMU和GNSS之间的杆臂值、当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据对应的目标GNSS绝对坐标数据、GNSS权重，构建当前帧去畸变激光数据对应的GNSS约束方程； S180、利用第一帧去畸变激光数据之后的每帧去畸变激光数据的地面约束方程、立面约束方程、GNSS约束方程，确定第一帧去畸变激光数据之后的各帧去畸变激光数据的第二优化姿态数据以及IMU和LiDAR之间的第二相对关系优化值； S190、按帧循环执行如下步骤：利用LiDAR、IMU设备、GNSS重新采集所述立体空间的数据，利用最新的第二相对关系优化值替换相对关系标定值，并执行步骤S100的时间同步处理、步骤S130、步骤S150中的配准以及对初始地图点云进行配准激光数据合并操作、步骤S160-步骤S180，直到最后的N帧去畸变激光数据对应的第二相对关系优化值收敛，将最后得到的第二相对关系优化值确定为目标相对关系优化值；其中，N为正整数； 其中，所述基于当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据的第一优化姿态数据、IMU和GNSS之间的杆臂值、当前帧去畸变激光数据以及当前帧之前各帧去畸变激光数据对应的目标GNSS绝对坐标数据，构建当前帧去畸变激光数据对应的GNSS残差方程，包括： GNSS残差方程如下： ； 式中，为需要优化的第i帧去畸变激光数据的第一优化姿态数据，表示IMU和GNSS之间的杆臂值，表示第i帧去畸变激光数据对应的目标GNSS绝对坐标数据，m表示当前帧以及当前帧之前各帧去畸变激光数据的帧数量。

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