(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 20221083495 5.1 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 西安邮电大 学 地址 710121 陕西省西安市雁塔区长安 南 路563号 申请人 西安碧海蓝天电子信息技 术有限公 司 (72)发明人 杨刚　张凯利　宋永刚　胡金波　 杜佳　宋先胜　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. G01S 17/894(2020.01) G01S 17/86(2020.01) G06T 7/73(2017.01)G06T 7/80(2017.01) (54)发明名称 融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方 法和系统 (57)摘要 本发明涉及一种融合激光雷达/视觉/UWB的 火场地图构建方法和系统。 其中， 本发明提供的 融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 利用UWB定位精准构建火场初始地图， 将其和利 用激光雷达信息/视频数据信息的自构建地图相 互修正， 在图优化框架中融合并加入回环检测， 能够在没有室内地图的情况下实现火场二维地 图的及时构建， 有效弥补了 现有技术对于构建火 场内部地图构建的局限性， 提高火场内部地图构 建的精确性。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115267820 A 2022.11.01 CN 115267820 A 1.一种融合激光雷达 /视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特 征在于， 包括： 获取UWB定位信息、 激光雷达信息和视频 数据信息； 基于所述UWB定位信息， 采用连通 性融合算法构建火场初始地图； 基于所述激光雷达信息， 采用ICP算法确定 激光雷达的位姿信息； 基于所述激光雷达的位姿信息构建平面局部地图； 提取所述视频 数据信息中的关键帧， 并基于所述关键帧确定相机的位姿信息； 基于所述相机的位姿信 息得到三维点云地图， 并对所述三维点云地图进行降维处理得 到二维点云地图； 融合所述火场初始地图、 所述平面局部地图和所述 二维点云地图得到局部栅格地图； 对所述局部栅格地图进行回环检测； 对回环检测过程中所述激光雷达的位姿信 息进行优化得到全局栅格地图； 将所述全局 栅格地图作为火场地图。 2.根据权利要求1所述的融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特征在于， 所述基于所述UWB定位信息， 采用连通 性融合算法构建火场初始地图， 具体包括： 搭建UWB定位基站， 并获取 所述UWB定位基站的位置； 基于所述UWB定位基站的位置确定消防员的位置信息； 基于所述消防员的位置信息生成消防员的行动轨 迹； 基于所述消防员的位置信息确定 两个消防员间是否属于同一连通区域； 当两个消防员属于同一连通区域时， 依据这两个消防员的行动轨迹生成开放区域； 所 述开放区域为消防员进入探测的区域； 当两个消防员不属于同一连通区域时， 依据两个消防员的行动轨迹生成灰色区域； 所 述灰色区域 为障碍区域； 基于所述 开放区域和所述灰色区域 生成火场初始地图。 3.根据权利要求2所述的融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特征在于， 所述基于所述消防员的位置信息确定 两个消防员间是否属于同一连通区域， 具体包括： 以两个消防员所在位置为目标点， 获取两个目标点的连通标识； 当两个目标点的连通标识相等且两个目标点间的位置距离满足预设距离时， 确定两个 消防员属于同一连通区域； 当两个目标点的连通标识不相等或两个目标点间的位置距离不满足预设距离时， 确定 两个消防员不属于同一连通区域。 4.根据权利要求2所述的融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特征在于， 当两个消防员属于同一连通区域时， 以这两个消防员的行动轨迹的中轴线为中心横向扩展 特定距离后得到开 放区域。 5.根据权利要求1所述的融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特征在于， 所述对所述局部栅格地图进行回环检测， 具体包括： 提取所述局部栅格地图中的扫描帧； 将所述扫描帧与所述激光雷达信息进行匹配得到匹配结果； 当所述匹配结果满足预设条件时完成回环检测。 6.根据权利要求1所述的融合激光雷达/视觉/UWB的火场地图构建方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115267820 A 2所述对回环检测过程中所述激光雷达的位姿信息进行优化得到全局栅格地图， 具体包括： 采用GTSAM优化库对回环检测过程中所述激光雷达的位姿信息进行优化得到全局栅格 地图。 7.一种融合激光雷达 /视觉/UWB的火场地图构建系统， 其特 征在于， 包括： 信息获取模块， 用于获取UWB定位信息、 激光雷达信息和视频 数据信息； 第一地图构建模块， 用于基于所述UWB定位信 息， 采用连通性融合算法构建火场初始地 图； 第一位姿确定模块， 用于基于所述激光雷达信息， 采用ICP算法确定激光雷达的位姿信 息； 第二地图构建模块， 用于基于所述激光雷达的位姿信息构建平面局部地图； 第二位姿确定模块， 用于提取所述视频数据信息中的关键帧， 并基于所述关键帧确定 相机的位姿信息； 第三地图构建模块， 用于基于所述相机的位姿信息得到三维点云地图， 并对所述三维 点云地图进行降维处 理得到二维点云地图； 第四地图构建模块， 用于融合所述火场初始地图、 所述平面局部地图和所述二维点云 地图得到局部栅格地图； 回环检测模块， 用于对所述局部栅格地图进行回环检测； 第五地图构建模块， 用于对回环检测过程中所述激光雷达的位姿信 息进行优化得到全 局栅格地图； 将所述全局栅格地图作为火场地图。 8.一种融合激光雷达 /视觉/UWB的火场地图构建系统， 其特 征在于， 包括： 无人机， 搭载有UWB定位基站和北斗 差分接收模块， 用于获取UWB定位基站的位置信息； 便携式设备， 搭 载有激光雷达和单目相机， 用于获取激光雷达信息和视频 数据信息； 远程设备， 分别与所述无人机和所述便携式设备无线连接， 用于根据 所述位置信 息、 所 述激光雷达信息和所述视频数据信息， 采用如权利要求1 ‑6任意一项所述的火场地图构建 方法构建火场地图， 并显示所述火场地图。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115267820 A 3