(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211381367.3 (22)申请日 2022.11.07 (71)申请人 山东富锐光学 科技有限公司 地址 261057 山东省潍坊市潍城区半导体 （激光） 产业园4 号厂房 (72)发明人 付晨　张小富　冯宇翔　刘兴　 (74)专利代理 机构 北京天达知识产权代理事务 所有限公司 1 1386 专利代理师 李明里 (51)Int.Cl. G01S 7/48(2006.01) G01S 7/497(2006.01) G01S 17/86(2020.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/50(2006.01)G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种基于数据融合的雷达点云数据惯性校 正方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于数据融合的雷达点云 数据惯性校正方法及激光雷达； 方法包括： 步骤 S1将IMU模块纳入激光雷达整体架构中， 使 IMU和 激光雷达时间和空间同步； 步骤S2基于IMU测量 数据以及激光雷达初始位置得到与雷达点云数 据一一对应的位姿数据记为数据集二； 步骤S3利 用数据集二进行雷达点云畸变消除和帧间数据 匹配， 得到表征雷达位姿的数据集三； 步骤S4将 数据集二和数据集三进行融合获得数据集四， 计 算用于判断融合效果的融合判据； 步骤S5以数据 集四替代数据集二， 重复步骤S3 ‑S4更新数据集 四， 将对应融合判据为最小值的数据集四确定为 数据集五； 步骤S6依据数据集五中位姿数据对雷 达点云数据进行惯性校正。 本发 明实现了雷达点 云数据的惯性校正。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115421125 A 2022.12.02 CN 115421125 A 1.一种基于数据融合的雷达点云数据惯性校正方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1、 将IMU模块纳入激光雷达整体架构中， 使IMU和激光雷达在时间和空间同步条 件下， 进行惯性测量和距离测量； 步骤S2、 基于IMU测量数据以及IMU和激光雷达初始位置， 得到与雷达点云数据一一对 应的位姿数据记为数据集 二； 步骤S3、 利用数据集二进行雷达点云畸变消除， 基于消除畸变的点云数据进行帧间数 据匹配， 得到表征 雷达位姿的数据集 三； 步骤S4、 将数据集二和数据集三进行融合获得数据集四， 根据数据集四计算用于判断 融合效果的融合判据； 步骤S5、 以数据集四替代数据 集二， 重复步骤S3 ‑S4， 迭代更新数据集四， 将对应融合判 据为最小值的数据集四确定为数据集五； 步骤S6、 依据数据集五中的位姿数据对雷达点云数据进行惯性校正。 2.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， 所述步骤S2中包 括： 利用数据集二将雷达点云数据每一帧内的所有数据投影至一个设定时刻， 以消除点云 畸变； 将投影后的雷达点云数据的临近帧间数据进行匹配， 计算出帧间位姿信息， 得到数据 集三。 3.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， 用于判断融合效果 的融合判据的确定方法为： 基于数据集四将激光雷达相对坐标下的所有点云位置信息转换成激光雷达载体运行 初始位置对应绝对坐标系下的点云位置信息； 计算出点云位置信息中每一点与其最近邻点 之间的距离之和， 以此距离和作为融合判据。 4.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， 步骤S6中， 依据数 据集五， 利用坐标转化矩阵计算激光雷达测量结果相对于初始点的绝对坐标； 将绝对坐标 数据替换雷达点云数据中的极坐标数据形成点云数据集一； 所述点云数据集一为惯性校正 后的雷达点云数据。 5.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， IMU和激光雷达空 间同步条件为： IMU组件固定安装于激光雷达的内部， IMU组件中IMU芯片的中心与激光雷达的光学中 心重合； IMU测量数据的一维坐标轴与激光雷达的一维坐标轴重合， IMU其他两维坐标轴与 激光雷达对应坐标轴平行且方向一 致。 6.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， IMU和激光雷达时 间同步为硬时钟同步， 包括： 获得IMU的数据触发脉冲序列C1； 通过硬件变频电路将C1时钟进行变换， 获得与激光雷达允许工作的触发脉冲序列C1 ’； 利用触发脉冲序列C1触发IMU 进行角速度和 加速度测量； 利用触发脉冲序列C1 ’取代码盘信号 直接触发激光雷达进行测距。 7.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特征在于， IMU和激光雷达时权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115421125 A 2间同步为硬时钟同步， 包括： 获得激光雷达的数据触发脉冲序列C2； 通过硬件变频电路将C2时钟进行变换， 获得IMU允许工作的触发脉冲序列C2 ’； 利用触发脉冲序列C2触发激光雷达进行测距； 利用触发脉冲序列C2 ’触发IMU进行角速度和 加速度测量。 8.根据权利要求1所述的雷达点云数据惯性校正方法， 其特 征在于， IMU和激光雷达时间同步为软时钟同步， 并根据软时钟同步获得步骤S2中的数据集二， 具体包括： 在搭载了IMU的激光雷达系统中， 激光雷达触发时刻ti处于相邻的两个IMU触发时刻 ta， tb之间； 提取的ta与tb时刻的惯性数据经积分运算转换为位姿矩阵； 分别为A， B， 其中A=[a1， a2， a3， a4， a5， a6]， B=[b1， b2， b 3， b4， b5， b6]； 矩阵中， 前三项为位置信息， 后三项为姿态信 息； 采用线性插值为每个激光雷达数据触发时刻计算生成分配一个位姿矩阵； 得到数据集 二； 数据集二中触发时刻ti对应的位姿数据 ki为： 。 9.一种激光雷达， 其特征在于， 内部集成有IMU组件； 所述IMU组件固定安装于激光雷达 的内部； 通过如权利要求1 ‑8任一项所述的基于数据融合的雷达点云数据惯性校正方法， 利用 IMU数据对雷达点云数据进行惯性校正。 10.根据权利要求9所述的激光雷达， 其特征在于， 所述激光雷达为机械旋转扫描类激 光雷达； 所述IMU组件固定安装于激光雷达中， IMU测量数据的一维坐标轴与激光雷达的一 维坐标轴重合， IMU的另两个维度的坐标轴与激光雷达的坐标轴平行且方向一 致。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115421125 A 3