[发明专利]一种基于背负式的激光雷达扫描系统、导航定位方法

权利要求书

1.一种基于背负式的激光雷达扫描导航定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：使用背负式激光雷达采集三维点云数据；

步骤S2：对采集的三维点云数据进行预处理得到点云数据；

步骤S3：对点云数据进行分类和重采样后处理；

步骤S4：基于点云数据和三维SLAM算法建立测试区域的地图；

步骤S5：将测试区域的地图导入巡检机器人的导航定位系统；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S1-1：计划准备阶段：收集测试区域的相关数据资料，进行采集路径的规划设计、布设地面GPS基站、量测GPS基站点坐标；

步骤S1-2：数据采集实施阶段：使用激光雷达对测试区域实施三维点云数据采集，并按照规划的路径采集测试区域的三维点云数据；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S2-1：下载三维点云数据和GPS基站数据至存储控制单元；

步骤S2-2：点云处理单元获取存储控制单元中的数据，对三维点云数据进行POS解算和校正得到点云数据；

步骤S2-3：点云处理单元对校正后点云数据进行滤波和平滑处理，除去噪点，减小点云厚度。

2.根据权利要求1所述的一种基于背负式的激光雷达扫描导航定位方法，其特征在于：所述步骤S2-1具体包括以下步骤：

步骤S2-1a：将布设的GPS基站连接到数据处理工作站上，通过数据处理工作站将GPS基站的数据文件拷贝至存储控制单元中；

步骤S2-1b：将使用激光雷达采集的三维点云数据及IMU数据拷贝到所述存储控制单元中。

3.根据权利要求2所述的一种基于背负式的激光雷达扫描导航定位方法，其特征在于：所述步骤S2-2具体包括以下步骤：

步骤S2-2a：存储控制单元向点云处理单元导入GPS基站的数据文件和IMU数据，设置POS解算参数，以及设置GPS基站坐标；

使用GNSS紧耦合算法解算得到三维点云数据以GPS基站为坐标原点的相对坐标的位置，以及得到带电设备的定位定姿POS数据；所述定位定姿POS数据包括带电设备的绝对位置和运动姿态数据；

步骤S2-2b：根据POS数据采用WGS84或者UTM投影坐标建立以GPS基站为坐标原点的三维点云坐标；

步骤S2-2c：根据POS数据中所包含的带电设备绝对位置和运动姿态数据，联合采集的三维点云数据中所包含的相对坐标数据，解算带有三维点云坐标的点云数据；

步骤S2-2d：根据采集的三维点云数据的翻滚角、俯仰角、偏航角的角度校验值，以及三维点云坐标，对解算得到的点云数据进行校正。

4.根据权利要求3所述的一种基于背负式的激光雷达扫描导航定位方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S3-1：对测试区域的相关数据资料进行训练，将预处理后的点云数据按照测试区域进行分类，进而对大量的点云数据进行快速识别；所述测试区域的相关数据资料包括测试区域内的带电设备资料；

步骤S3-2：对未能正常分类的点云数据，使用人工交互的方式对其进行分类得以识别；

步骤S3-3：设置采样率或采样间隔，对分类输出的点云数据进行抽稀。

5.一种基于背负式的激光雷达扫描系统，集成设置于背负式背包主体中，并利用权利要求1-4任一项所述基于背负式的激光雷达扫描导航定位方法实施导航定位，其特征在于：所述基于背负式的激光雷达扫描系统包括：

激光雷达测量单元，用于采集三维点云数据；

GPS定位系统，用于采集路径规划、布设地面GPS基站、量测GPS基站点坐标；

存储控制单元，还用于获取激光雷达测量单元和GPS定位系统采集的数据；

点云处理单元，用于对存储控制单元中的数据进行处理和解算，得到测试区域的地图。

6.一种基于激光雷达扫描的巡检机器人，包括行走部件，其特征在于：所述巡检机器人内部集成了权利要求5所述的激光雷达扫描系统。