【摘 要】
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在地面移动车辆、特定空间侦察、三维测绘等任务中,经常使用飞行时间测距法原理的激光雷达作为主要传感器。激光雷达具有探测距离远、精度高和鲁棒性好等优点。本文设计用单线激光雷达对环境进行三维重建。首先介绍系统的硬件构成。本文提出一种将单线激光雷达、扫描机械装置和控制模块进行结合的一种方式,使单线激光雷达可以在XOY水平方向上绕Z轴连续旋转。单线激光雷达三维重建的主要思路是将SLAM（Simultaneo
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在地面移动车辆、特定空间侦察、三维测绘等任务中,经常使用飞行时间测距法原理的激光雷达作为主要传感器。激光雷达具有探测距离远、精度高和鲁棒性好等优点。本文设计用单线激光雷达对环境进行三维重建。首先介绍系统的硬件构成。本文提出一种将单线激光雷达、扫描机械装置和控制模块进行结合的一种方式,使单线激光雷达可以在XOY水平方向上绕Z轴连续旋转。单线激光雷达三维重建的主要思路是将SLAM（Simultaneous localization and mapping）问题分为两个算法进行解决,一个是高频地计算激光里程计信息,另一个是低频地进行点云数据匹配。其主要工作如下:首先对多线激光雷达和单线激光雷达采集点云数据的工作方式、测量范围、测量精度以及测量频率进行了详细的介绍,并对可能会使激光雷达产生误差的影响因素进行分析。对单线激光雷达采集到的点云数据进行三维空间转换,并对转换后的点云数据进行特征点的提取及其分类,阐明了该特征点提取及分类的算法。依据提取出来的特征点完成几何关系方程式的构建,推导出单线激光雷达连续两次采集数据中特征点的对应关系。再根据推导出来的对应关系,利用求解最小二乘问题的数学方法即LM算法,求解出单线激光雷达的位姿变换,该位姿变换为单线激光雷达的里程计信息。用得到的里程计信息,对完整旋转一周采集到的点云数据进行坐标转换,使之转换到世界坐标系下,得到局部世界点云地图,接下来将最新得到的局部世界点云地图与全局世界坐标系下的点云进行拼接配准,达到更新世界地图点云的目的。最终使用单线激光雷达采集的点云数据完成三位空间重建任务。本文用高频率估计雷达位姿变换,低频率配准点云地图的方法对周围环境进行三维重建,该方法可以在保证精度的情况下完成实时的三维重建。
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