[发明专利]基于3D激光雷达测量的多分辨率、同时定位和地图绘制

权利要求书

1.一种激光雷达测量系统，包括：

多个激光雷达测量通道，每个激光雷达测量通道包括：

照明源，当照明源电耦合至电源时，发射照明光的测量脉冲；

照明驱动器，电耦合至照明源和第一电源，其中照明驱动器IC被配置为响应于脉冲触发信号而选择性地将照明源电耦合至所述电源；

光电检测器，响应于照明光的测量脉冲，检测从三维环境中的点反射的返回光的量；

返回信号接收器，生成返回信号，所述返回信号指示随着时间的推移而被检测到的返回光的量；

主控制器，被配置为将图像帧的时间序列传送给同时定位和地图绘制引擎，其中，每个图像帧包括多个不同的测量点，其中，每个测量点包括每个测量点相对于激光雷达测量系统的位置的估计和测量结果的光学属性，

所述同时定位和地图绘制引擎被配置为：

估计在当前图像帧处激光雷达测量系统相对于紧接在前的图像帧的位置；

通过将第一小特征地图序列中每个小特征地图的测量点投影到固定于3D环境的世界坐标系，从第一小特征地图序列生成第一大特征地图；

通过将第二小特征地图序列中每一个小特征地图的测量点投影到固定于3D环境的世界坐标系，从第二小特征地图序列生成第二大特征地图，其中第二小特征地图序列紧随第一小特征地图序列；和

基于第一大特征地图和第二大特征地图来估计激光雷达测量系统相对于世界坐标系的当前位置。

2.根据权利要求1所述的激光雷达测量系统，其中，所述同时定位和地图绘制引擎还被配置为：

基于激光雷达测量系统的所述当前位置以及在当前图像帧处激光雷达测量系统相对于紧接在前的图像帧的位置，估计激光雷达测量系统相对于世界坐标系的更新的当前位置。

3.根据权利要求1所述的激光雷达测量系统，其中，所述同时定位和地图绘制引擎还被配置为：

将与每个图像帧相关联的所述多个不同的测量点分割成一组减少的测量点和一组测量点，所述一组减少的测量点被保留用于进一步分析，所述一组测量点不被保留用于进一步分析。

4.根据权利要求3所述的激光雷达测量系统，其中，所述同时定位和地图绘制引擎还被配置为：

将与每个图像帧相关联的所述一组减少的测量点聚类为多个子组，每个子组与一个或多个类似对象相关联。

5.根据权利要求1所述的激光雷达测量系统，其中，所述同时定位和地图绘制引擎还被配置为：

基于所述一组减少的测量点中每个测量点的测量结果的光学属性，从与每个图像帧相关联的所述一组减少的测量点识别一组或多组测量点，其中在识别所述一组或多组测量点之前执行每个图像帧的分割和聚类，多组测量点之一包括与每个图像帧相关联的小特征地图。

6.根据权利要求1所述的激光雷达测量系统，其中，所述光学属性包括所测量的位置的反射率、来自所测量的位置的返回光的强度、所述测量结果的可靠性或以上各项的任何组合。

7.一种方法，包括：

利用移动激光雷达测量系统在三维环境中测量多个点；

生成图像帧的时间序列，其中每个图像帧包括多个测量点，每个测量点与三维环境中相对于激光雷达测量系统的不同位置的测量结果相关联，其中多个测量点中每个测量点的每个测量结果包括测量点相对于激光雷达测量系统的位置的指示以及所述测量结果的光学属性的指示；

估计在当前图像帧处激光雷达测量系统相对于紧接在前的图像帧的位置；

通过将第一小特征地图序列中每个小特征地图的测量点投影到固定于3D环境的世界坐标系，从第一小特征地图序列生成第一大特征地图；

通过将第二小特征地图序列中每一个小特征地图的测量点投影到固定于3D环境的世界坐标系，从第二小特征地图序列生成第二大特征地图，其中第二小特征地图序列紧随第一小特征地图序列；以及

基于第一大特征地图和第二大特征地图来估计激光雷达测量系统相对于世界坐标系的当前位置。