清華大學深圳國際研究生院陳鑫磊獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉清華大學深圳國際研究生院申請的專利利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119152019B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411169000.4,技術領域涉及:G06T7/70;該發明授權利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法是由陳鑫磊;李其軒;翦卓著;鄭盛濤;王學謙設計研發完成,并于2024-08-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法在說明書摘要公布了:一種利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法,包括:無人機通過單目相機和IMU進行初始位姿估計;無人車通過激光雷達和IMU數據,采用Fast?LIO算法構建稠密點云地圖;結合稀疏和稠密點云數據,構建因子圖優化問題;形成因子圖,每架無人機接收環境信息,實現六自由度位姿估計;無人機獨立運行位姿估計模塊,使用BA算法精確求解位姿;實現無人機與無人車之間的信息同步。本發明實現了在非結構化環境下無人機集群?無人車分布式無先驗實時位姿估計,分布式的架構使得多架無人機可以在共享同一激光雷達地圖的基礎上分別求解各自的實時位姿,融合激光雷達點云信息的視覺里程計因子圖構建,可減少視覺?慣性里程計在長軌跡中的漂移問題。
本發明授權利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法在權利要求書中公布了:1.一種利用地面激光雷達點云輔助的無人機集群分布式協同定位方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟一:使用無人機搭載的單目相機和IMU,通過視覺特征點的提取和追蹤,結合IMU的預積分數據,實現無人機的初始位姿估計; 步驟二:地面無人車通過激光雷達實時獲取周圍環境的點云數據,并結合IMU數據,采用Fast-LIO算法,通過計算點到面殘差作為系統觀測,并利用迭代誤差狀態卡爾曼濾波IESKF,實時構建無人車的位姿估計和稠密三維點云地圖; 步驟三:結合無人機的稀疏特征點云和無人車的稠密點云數據,構建因子圖優化問題求解待優化變量,包括相對位姿變量、相機相關變量和視覺特征變量,以實現無人機集群中各無人機的實時相對位姿估計; 步驟四:利用基于點面匹配的點云殘差因子、視覺特征點重投影殘差因子和IMU預積分殘差因子,形成無人機集群系統的因子圖,每架無人機接收激光雷達構建的環境信息,并發布位姿信息,實現基于共享激光雷達地圖的實時六自由度位姿估計; 步驟五:在無人機集群中,每臺無人機獨立運行分布式位姿估計模塊,使用層級式捆集調整BA對輸入的激光雷達稠密點云和相機稀疏特征點云進行配準并計算基于點面匹配的點云殘差、視覺特征點重投影殘差和IMU預積分殘差,通過最小化因子圖中的三種殘差,實現無人機集群中各無人機之間的實時相對位姿的精確求解; 步驟六:進行無人機集群與無人車之間的位姿信息和環境地圖數據的實時同步。
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