[发明专利]一种激光里程计算方法和地图构建方法

权利要求书

1.一种激光里程计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过激光雷达扫描多次而获得多个不均匀分布的点云；

从所述每个点云中提取出具有共面几何关系的特征点；

采用估算运动变换算法将不同时刻扫描所获取的点云投影至同一时刻，从而获得投影点云，再依据所述投影点云而获取时空对应的投影特征点；

对不同时刻扫描所获取的点云进行线性插值姿态变换；

采用非线性最小二乘法计算激光雷达的运动，从而获取激光里程。

2.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，所述激光雷达连接电机，所述电机具有-90度至90度的区间俯仰角。

3.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，所述激光雷达的运动模型以恒定的角速度和恒定的线性速度进行线性插值。

4.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，所述共面几何关系的特征点包括在尖锐边缘的特征点和平面表面的特征点。

5.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，用来评估每次所扫描获得的点云的局部表面平滑度的表达式如式1所示：

式1：

其中，表示第k次扫描期间感知的点云，点i为激光雷达坐标系{L_k}中的点，被记作点j为激光雷达坐标系{L_k}中的点，被记作是激光雷达在同一扫描中返回的点i的连续点云合，c为局部表面平滑度数值。

6.根据权利要求5所述一种激光里程计算方法，其特征在于，将所述c值对扫描中的点进行排序，以最大的c值作为边缘特征点，以最小的c值作为平面特征点。

7.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，所述非线性最小二乘法包括列文伯格马夸尔特法。

8.根据权利要求1所述一种激光里程计算方法，其特征在于，所述线性插值姿态变换的具体表达式如式4所示：

式4：

其中，是时刻[t_k+1，t]之间的激光雷达姿态变换，良示激光雷达的在自由空间中具有6个自由度的刚性运动，其中t_x，t_y和t_z分别是沿激光雷达坐标系{L}的x轴，y轴和z轴的平移，θ_x，θ_y和θ_z是右手规则下的旋转角度；i为给定点，其中t_i为其时间戳，为时刻[t_k+1，t_i]之间的姿态变换。

9.根据权利要求8所述一种激光里程计算方法，其特征在于，对所述式4进行变换可得式5：

式5：

其中，是点云中边缘特征点或平面特征点的坐标，是的第a至第b个数值，R是由罗德里格公式定义的旋转矩阵。

10.一种地图构建的方法，其特征在于，所述方法包括：

采用权利要求1至9中任意一种所述的激光里程计算方法所获取的里程数据，去除相邻点云的失真形变；

将去除失真形变的点云投影至同一时刻进行点云匹配，获得准确的变换矩阵，进行里程计的矫正；

将所述矫正后的点云从激光雷达坐标系转换为世界坐标系，构建三维地图。