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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115343722B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210796243.5，技术领域涉及：G01S17/89；该发明授权一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法是由徐晓苏;李诺设计研发完成，并于2022-07-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法，包括：首先，利用激光雷达局部曲面点云的曲率进行特征提取；其次，根据点到直线和点到平面的配准方式对相邻两帧的特征点进行加权配准，获取激光雷达当前帧相对于初始帧的全局位姿；然后，将提取的特征点云和全局位姿传入回环检测模块，利用特征点云生成的全局描述子进行回环检测；如果满足回环检测的条件，再利用加权的特征匹配方法获得回环成功的两帧之间的位姿，并将当前帧和回环帧之间的所有位姿加入到位姿图中，进行全局优化，获取优化后的位姿，最后，根据优化后的位姿对特征点云进行变换构建全局增量式地图。本方法通过加权不同特征点的点云信息并且对全局描述子进行改进，以及通过特征匹配的方式进行配准，提高了位姿精度的同时，有效地缩短了回环检测的时间。

本发明授权一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法在权利要求书中公布了：1.一种大范围场景下基于回环检测的激光雷达SLAM方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：利用激光雷达局部曲面点云的曲率进行特征提取；S2：根据点到直线和点到平面的配准方式对相邻两帧的特征点进行加权配准，获取激光雷达当前帧相对于初始帧的全局位姿；S3：将提取的特征点云和全局位姿传入回环检测模块，利用特征点云生成的全局描述子进行回环检测；S4：利用加权的特征匹配方法获得回环成功的两帧之间的位姿，判断回环成功；S5：将当前帧和回环帧之间的所有位姿加入到位姿图中，进行全局优化，获取优化后的位姿，根据优化后的位姿对特征点云进行变换构建全局增量式地图，其中，所述步骤S1具体包括以下过程：利用激光雷达局部曲面点云的曲率进行特征提取，曲率的计算公式为： 其中，c表示第k帧上第m个点云的曲率，S表示第k帧同一扫描线上第m个点的临近点数量，为了保证能正确反映点云的局部信息和实时运算速度，S一般取10；表示第k帧上第m个和第n点云的坐标；所述步骤S2具体包括以下过程：S2.1生成全局特征子地图，具体包括：对于第一帧点云，直接存储在特征子地图中；对于第kk≥2帧点云，通过体素滤波对点云降采样，与上一帧生成的全局特征子地图匹配，利用匹配得到的位姿将第k帧点云加入到上一帧生成的全局特征子地图中，然后对全局子地图进行阈值划分，提取距激光雷达合适区域的点云；S2.2若为角点点云，则通过点到直线的配准方式对相邻两帧的特征点进行配准，点到线的距离公式表示为： 其中，表示激光雷达坐标系下第i个角点，表示激光雷达坐标系到全局坐标系的位姿变换，初值为单位矩阵，表示全局坐标系下第i个角点到直线的距离，表示激光雷达坐标系下第i个角点在全局特征子地图中找到的两个距离最近点云；S2.2若为面点点云，则通过点到面的配准方式对相邻两帧的特征点进行配准，点到面的距离公式表示为： 其中，表示激光雷达坐标系下第i个面点，表示激光雷达坐标系到全局坐标系的变换矩阵，初值为单位矩阵，表示激光雷达坐标系下第i个面点到平面的距离，表示激光雷达坐标系下第i个角点在全局特征子地图中找到的三个距离最近点云；S2.3根据激光雷达到点云的距离和点云的强度设计权重模型，公式表示为： 其中，wi表示参与点云匹配的特征点云i的总权重，表示点云i到线或面特征的距离权重因子，中ψ可取e或s，表示点云i到线或面特征的距离权重，表示点云i的距离权重因子，d表示点云i到线或面特征的距离，λ表示噪声阈值，取为0.05，表示点云i的强度权重因子，Ii表示点云i的强度，Ij表示点云i最邻域内的点云j的强度，Imax表示强度的最大距离，为定值255，S2.4通过最小化点到直线与点到面的距离求取最优的全局位姿估计TW： 其中，ρ为鲁棒核函数，Nedge表示角点的数量，Nsurf表示面点的数量；所述步骤S3具体包括以下过程：S3.1将当前帧点云传入已有的ScanContext方法框架中，通过计算ScanContext生成全局描述子，选取与当前帧相似的候选帧；S3.2为保证点云足够准确，仅使用激光雷达测量范围为80m内的点，对候选帧的点云进行径向和角向分割，径向分辨率设为1m，角向分辨率设为1°，生成360*80的激光雷达Iris图像，然后对Iris图像进行傅里叶变换估计两副Iris图像之间的平移，使用Log-Gabor滤波器提取二值特征： 其中Gf表示滤波器的频率响应，f表示滤波器的中心频率，依据激光雷达Iris图像生成，f0、σ表示滤波器的参数，在Log-Gabor滤波器中提取图像Iris特征时，为定值，取0.75；S3.3计算当前帧和候选帧之间激光雷达Iris二维特征图之间的汉明距离，如果小于一定阈值则可得到当前帧和可能的回环帧；所述步骤S4具体包括以下过程：S4.1将当前帧与回环帧执行步骤S2，计算它们之间的位姿变换矩阵： 其中，表示当前帧在世界坐标系下的位姿；表示回环帧在世界坐标系下的位姿，表示当前帧到回环帧的位姿；S4.2计算两帧之间位姿的平移值，小于一定阈值，则粗略检测回环成功： 其中，t表示中的平移矩阵，d表示当前帧与回环帧之间的平移值，Pl作为二值函数判断是否回环成功；threhold设置为30，保证在有累计误差的情况下依然能粗略判断回环是否成功；S4.3再将通过非线性优化求解器Ceres求解器得到的最后优化代价得分作为判断回环准则，用于精确检测回环成功： 其中，scoref表示使用Ceres求解器获得的最后优化代价得分，所述步骤S5具体包括以下过程：将当前帧与回环帧间所有关键帧位姿都添加到位姿图中，对位姿图采用因子图优化器GTSAM进行全局优化；利用更新的全局位姿修正每一帧点云，获取全局一致的增量地图。

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