[发明专利]一种基于激光雷达成像的自主定位装置及定位方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设有成像激光雷达、控制存储器和惯性测量单元，所述成像激光雷达、惯性测量单元分别与控制存储器通讯连接，所述控制存储器内设有时钟芯片、匹配定位模块和存储模块，所述匹配定位模块控制成像激光雷达、惯性测量单元工作，且成像激光雷达、惯性测量单元采集的数据上传至存储模块，所述匹配定位模块和存储模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，所述匹配定位模块控制成像激光雷达发射激光束，激光束从壳体上的出光窗口出光并按照扫描方向来回扫描，采集车辆前方的地物外形特征数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，所述匹配定位模块控制惯性测量单元实时采集车辆运行过程中的线加速度和角加速度数据，通过航迹推算算法和大地坐标变换算法，计算车辆运行过程中的位置和姿态数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，所述时钟芯片对地物外形特征数据、位置和姿态数据进行采集时刻计时。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，所述匹配定位模块将位置和姿态数据、地物外形特征数据通过辅助激光点云解算算法进行融合形成全局点云数据。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于激光雷达成像的自主定位装置，其特征在于，所述存储模块预先导入并存储有定位基准数据库，所述定位基准数据库中含有地物外形特征的先验数据。

7.一种基于激光雷达成像的自主定位装置的定位方法，包括如下步骤：

S100、上电，成像激光雷达、控制存储器和惯性测量单元自动启动，并自动运行时钟芯片和匹配定位模块，获取全局点云数据，同时，所述匹配定位模块找出与全局点云数据中地物外形特征完全匹配的先验数据；

S200、所述匹配定位模块通过点云几何中心算法，计算车辆与地物的实际距离，并获得车辆在大地坐标系下坐标；

S300、对惯性导航漂移误差进行修正，误差修正后，根据实际需求继续输出车辆的位置与姿态数据，为行驶过程中的下一个特征匹配定位奠定基础。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，步骤S100中，所述匹配定位模块通过检索方法读取定位基准数据库，通过点云特征匹配算法找出与全局点云数据中地物外形特征完全匹配的先验数据。

9.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，步骤S200中，所述匹配定位模块通过点云几何中心算法，计算出先验数据中地物几何中心、全局点云数据中地物几何中心分别与自主定位装置的距离，并将距离的平均值作为车辆与地物的实际距离。

10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，步骤S200中，将先验数据中地物几何中心的坐标(X，Y，Z)分别减去全局点云数据中地物几何中心与自主定位装置的距离在大地坐标系投影(DX，DY，DZ)，获得车辆在大地坐标系下坐标，即车辆当前的准确地理位置坐标。