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龍圖騰網(wǎng)恭喜東北大學(xué)申請(qǐng)的專利基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114359499B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-13發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210025280.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06T17/05；該發(fā)明授權(quán)基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)是由程紅太;郭小林;席會(huì)東設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-01-11向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明公開一種基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括移動(dòng)載體機(jī)器、履帶輪、輪速計(jì)、慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)、工控機(jī)和電源。其中輪速計(jì)安裝于履帶輪上，慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和工控機(jī)安裝于移動(dòng)載體機(jī)器上，輪速計(jì)、慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)分別與工控機(jī)電連接。基于上述系統(tǒng)的巷道三維重建方法給點(diǎn)云置信度賦值以及基于置信度的點(diǎn)云融合，獲得了更為精準(zhǔn)的巷道場(chǎng)景點(diǎn)云。對(duì)巷道點(diǎn)云進(jìn)行了表面重建，使得地面監(jiān)控人員更直觀的觀測(cè)到巷道環(huán)境。

本發(fā)明授權(quán)基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括移動(dòng)載體機(jī)器7、履帶輪1、輪速計(jì)2、慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU4、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)5、工控機(jī)6和電源3；所述輪速計(jì)2安裝于履帶輪1上，所述慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU4、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)5和工控機(jī)6安裝于移動(dòng)載體機(jī)器7上；所述輪速計(jì)2、慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU4、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)5分別與工控機(jī)6電連接；所述電源為輪速計(jì)2、慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU4、旋轉(zhuǎn)雷達(dá)5以及工控機(jī)6供電；基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)使用以下方法進(jìn)行巷道三維重建：步驟1：基于旋轉(zhuǎn)雷達(dá)和IMU的巷道三維重建系統(tǒng)建立坐標(biāo)系，并對(duì)旋轉(zhuǎn)雷達(dá)進(jìn)行標(biāo)定；步驟1.1：根據(jù)移動(dòng)載體機(jī)器建立移動(dòng)載體坐標(biāo)系TE；步驟1.2：根據(jù)慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU建立IMU坐標(biāo)系TI；步驟1.3：根據(jù)旋轉(zhuǎn)雷達(dá)建立旋轉(zhuǎn)雷達(dá)坐標(biāo)系TL；步驟1.4：建立世界坐標(biāo)系TW，并初始化與移動(dòng)載體坐標(biāo)系TE重合；步驟1.5：建立世界坐標(biāo)系2TW2，并初始化與IMU坐標(biāo)系TI重合；步驟1.6：激光雷達(dá)采集連續(xù)兩幀點(diǎn)云，使用CalidarCalibration方法，獲得激光雷達(dá)坐標(biāo)系到云臺(tái)坐標(biāo)系的標(biāo)定矩陣；步驟2：靜態(tài)的獲取旋轉(zhuǎn)雷達(dá)采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，賦予點(diǎn)云中每一個(gè)點(diǎn)一個(gè)置信度，并去除置信度為零的點(diǎn)；步驟3：通過(guò)濾波處理，對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去除離群點(diǎn)、去除移動(dòng)載體機(jī)器機(jī)身點(diǎn)云和體素化操作；步驟4：獲取IMU的慣性數(shù)據(jù)、輪速計(jì)的速度數(shù)據(jù)，通過(guò)卡爾曼算法融合獲取移動(dòng)載體機(jī)器位移數(shù)據(jù)；步驟4.1：獲取慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU的慣性數(shù)據(jù)，包括IMU坐標(biāo)系下慣性測(cè)量系統(tǒng)IMU的三軸加速度數(shù)據(jù)世界坐標(biāo)系2下IMU旋轉(zhuǎn)角的四元數(shù)數(shù)據(jù)步驟4.2：根據(jù)世界坐標(biāo)系2下IMU旋轉(zhuǎn)角的四元數(shù)數(shù)據(jù)，獲得對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣RI,W2；步驟4.3：根據(jù)IMU坐標(biāo)系下IMU的三軸加速度數(shù)據(jù)，獲得世界坐標(biāo)系2下IMU的加速度： 步驟4.4：獲取兩個(gè)輪速計(jì)的速度數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，獲得移動(dòng)載體坐標(biāo)系下移動(dòng)載體機(jī)器的速度數(shù)據(jù) 其中，為x軸速度，為y軸速度，為繞z軸角速度；步驟4.5：應(yīng)用剛體平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，使用基點(diǎn)法由移動(dòng)載體機(jī)器的速度數(shù)據(jù)求得移動(dòng)載體坐標(biāo)系下IMU的速度數(shù)據(jù)其中，z方向速度為零；步驟4.6：根據(jù)移動(dòng)載體坐標(biāo)系下IMU的速度數(shù)據(jù)獲得世界坐標(biāo)系2下IMU的速度： 其中，RI,e為移動(dòng)載體坐標(biāo)系到IMU坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；步驟4.7：將世界坐標(biāo)系2下IMU的速度和IMU測(cè)得的IMU加速度作為卡爾曼濾波的觀測(cè)值，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，估計(jì)世界坐標(biāo)系2下IMU的位移、速度、加速度；步驟4.8：根據(jù)世界坐標(biāo)系2下IMU的加速度和旋轉(zhuǎn)角的四元數(shù)數(shù)據(jù)，獲得世界坐標(biāo)系2下IMU的位姿矩陣，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到世界坐標(biāo)系下移動(dòng)載體機(jī)器的位姿矩陣；步驟5：對(duì)前后兩幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，獲取高精度點(diǎn)云位姿；步驟6：去除歷史幀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的工作面；步驟7：基于置信度進(jìn)行點(diǎn)云融合，獲得三維巷道模型。

如需購(gòu)買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人東北大學(xué)，其通訊地址為：110819 遼寧省沈陽(yáng)市和平區(qū)文化路3號(hào)巷11號(hào)；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。