一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107525501 A(43)申请公布日 2017.12.29

(21)申请号 201710409305.1(22)申请日 2017.06.02

(71)申请人 北京克路德人工智能科技有限公司

地址 100089 北京市海淀区长春桥路11号4

号楼17层1703室(72)发明人 刘鹏　韩锐　王坤　

(74)专利代理机构 北京理工大学专利中心

11120

代理人 仇蕾安　付雷杰(51)Int.Cl.

G01C 21/00(2006.01)G01C 21/20(2006.01)G05D 1/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页

(54)发明名称

一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法(57)摘要

本发明提供了一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法，在机器人机体上安装激光雷达、里程计及GPS，将GPS和里程计获取的机器人方位坐标结合起来构建地图，然后将激光雷达的扫描数据标注在所述地图中。通过GPS和激光雷达联合的配合使用，消除在如小区，工业园等大环境下的地图出现交叉，平移，错配的问题，解决环形地图无法闭合的问题。

CN 107525501 ACN 107525501 A

权　利　要　求　书

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1.一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法，其特征在于，在机器人机体上安装激光雷达、里程计及GPS，将GPS和里程计获取的机器人方位坐标结合起来构建地图，然后将激光雷达的扫描数据标注在所述地图中。

2.如权利要求1所述的GPS和激光雷达联合的地图构建方法，其特征在于，具体构建步骤如下：

步骤一：将里程计的坐标系与GPS坐标系统一；步骤二：实际运动中，将GPS坐标作为关键帧，在关键帧之间用里程计更新的机器人方位坐标值进行补充定位；

步骤三：将激光雷达的扫描数据固定到统一的高斯直角坐标系下，标注出激光雷达扫描到的二维信息。

3.如权利要求2所述的GPS和激光雷达联合的地图构建方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：

步骤101，将GPS经纬度转为大地坐标系；步骤102，将大地坐标系转换为高斯直角坐标系，坐标系的x轴指向东，y轴指向北，z轴指向天；

步骤103，将里程计的初始位置和姿态初始化在采用高斯直角坐标系的坐标下，与GPS坐标系统一。

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CN 107525501 A

说　明　书

一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法

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技术领域

[0001]本发明涉及一种机器人地图构建方法，具体涉及一种激光雷达和GPS联合的地图构建方法。

背景技术

[0002]一般来说，地图共分为三种：第一种我们称为尺度地图，每一个地点都可以用坐标来表示；第二种我们称为拓扑地图，每一个地点用一个点来表示，用边来连接相邻的点；第三种我们称为语义地图，其中每一个地点和道路都会用标签的集合来表示。[0003]在机器人领域，尺度地图常用于定位于地图构建、定位和同时定位与地图构建，拓扑地图常用于路径规划，而语义地图常用于人机交互。

[0004]通常情况下进行地图构建的传感器是激光传感器和里程计，通过里程计来获得一个准确的机器人位置和姿态，通过激光雷达进行修正，并且通过激光雷达进行地图构建。激光雷达和里程计都有一定的误差，激光并不能完全消除里程计的误差，虽然在小区域内激光雷达和里程计的联合地图构建能够起到一定的效果，但是对于大环境(小区，工业园等)下的地图构建却并不能达到特别好的效果，误差的叠加会导致里程计定位出现偏移，最终导致地图出现交叉，平移，错配，环形地图无法闭合等问题。发明内容

[0005]有鉴于此，本发明提供了一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法，通过GPS和激光雷达联合的配合使用，消除在如小区，工业园等大环境下的地图出现交叉，平移，错配的问题，解决环形地图无法闭合的问题。

[0006]一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法，在机器人机体上安装激光雷达、里程计及GPS，将GPS和里程计获取的机器人方位坐标结合起来构建地图，然后将激光雷达的扫描数据标注在所述地图中。[0007]进一步地，具体构建步骤如下：[0008]步骤一：将里程计的坐标系与GPS坐标系统一；[0009]步骤二：实际运动中，将GPS坐标作为关键帧，在关键帧之间用里程计更新的机器人方位坐标值进行补充定位；[0010]步骤三：将激光雷达的扫描数据固定到统一的高斯直角坐标系下，标注出激光雷达扫描到的二维信息。[0011]进一步地，步骤一的具体过程为：[0012]步骤101，将GPS经纬度转为大地坐标系；[0013]步骤102，将大地坐标系转换为高斯直角坐标系，坐标系的x轴指向东，y轴指向北，z轴指向天；

[0014]步骤103，将里程计的初始位置和姿态初始化在采用高斯直角坐标系的坐标下，与GPS坐标系统一。

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CN 107525501 A[0015]

说　明　书

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有益效果：

[0016]本发明中GPS更新频率较慢，因此将GPS坐标作为关键帧，在关键帧之间用里程计的更新的机器人方位坐标值进行补充，这样总体就能够在一个统一的坐标系下平滑的过渡，GPS和激光雷达联合的配合使用，向机器人传达了更丰富的环境信息。激光雷达建立的地图本身具有绝对信息，不存在错配的问题，所以再结合激光雷达的扫描信息，环形地图就可以进行闭合。

具体实施方式

[0017]下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

[0018]本发明提供了一种GPS和激光雷达联合的地图构建方法，在如小区，工业园等大环境下进行地图构建时，在机器人机体上安装激光雷达、里程计及GPS，将GPS和里程计获取的机器人方位坐标结合起来构建地图，然后将激光雷达的扫描数据标注在所述地图中。[0019]结合实施例，具体说明构建地图的方法。现要构建一个地图并在地图上标注出障碍物的信息。具体步骤如下：[0020]步骤一：将GPS经纬度转为大地坐标系；[0021]步骤二：将大地坐标系转换为高斯直角坐标系，坐标系的x轴指向东，y轴指向北，z轴指向天；

[0022]步骤三：将里程计的初始位置和姿态初始化在采用高斯直角坐标系的坐标下，与GPS坐标系统一；[0023]步骤四：实际运动中，GPS更新频率较慢，将GPS坐标作为关键帧，在关键帧之间用里程计更新的机器人方位坐标值进行补充定位；[0024]步骤五：当确定好GPS和里程计更新的机器人稳定位置和姿态后，然后将激光雷达的扫描数据固定到统一的高斯直角坐标系下，标注出当前激光雷达扫描到的每一个障碍物的二维信息，此时每一个障碍物点均具有位置信息和障碍物的信息。[0025]由于位置具有绝对信息，因此采用激光雷达建立的地图也同样具有绝对信息，不存在错配的问题，环形地图也就可以闭合。[0026]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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