近日，杭州旗晟智能科技有限公司申請的發(fā)明專利“基于多分辨率哈希地圖的連續(xù)時間位姿估計方法”成功獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。這項技術(shù)突破解決了在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下如何實現(xiàn)高精度、低延遲3D激光SLAM的難題，特別是在僅使用LiDAR數(shù)據(jù)且位姿估算難度較大的情況，成功提高了巡檢機器人及其他運動底盤的地圖管理能力，并在工程落地應(yīng)用中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

一、技術(shù)方案亮點

該方案創(chuàng)新性地采用“連續(xù)時間建模 +多分辨率哈希地圖結(jié)構(gòu)”策略，在不犧牲精度的前提下，大幅提升了位姿估計的魯棒性和效率。核心流程包含以下四個步驟：

Step 1：激光數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

系統(tǒng)實時獲取當(dāng)前時刻的激光雷達數(shù)據(jù)，并按時間戳將整幀點云數(shù)據(jù)拆分為小塊子幀；每一個子幀數(shù)據(jù)被精確地映射到全局坐標(biāo)系中，為構(gòu)建多分辨率地圖和構(gòu)建數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)提供統(tǒng)一參考。

Step 2：構(gòu)建多源殘差與連續(xù)時間優(yōu)化

· 在全局坐標(biāo)系下，使用當(dāng)前幀點云在多分辨率哈希地圖中建立點-面殘差（Point-to-Plane Residual），增強幾何約束。

· 基于連續(xù)時間模型，引入：

o 位姿一致性殘差（與上一幀相比）

o 速度一致性殘差（考慮時間連續(xù)性）

· 將上述多源信息聯(lián)合建模為一個優(yōu)化問題，使用非線性優(yōu)化方法（如ceres）高效求解每一幀數(shù)據(jù)的精確位姿。

Step 3：多分辨率哈希地圖更新與維護

· 基于估計的每幀數(shù)據(jù)的位姿，實時更新地圖。

· 采用多分辨率哈希結(jié)構(gòu)進行地圖組織，使得地圖既精細局部建圖，又快速全局訪問。

· 同時，系統(tǒng)會移除視野外區(qū)域的數(shù)據(jù)塊，實現(xiàn)地圖的“按需加載與卸載”，顯著降低系統(tǒng)內(nèi)存占用與I/O負擔(dān)。

二、 技術(shù)優(yōu)勢總結(jié)

實施該方案后，巡檢機器人將具備高實時性、高精度和輕量化的地圖管理能力，運行穩(wěn)定性和可靠性得到顯著提升，該方案的技術(shù)優(yōu)勢如下：

? 連續(xù)時間建模：精細建模雷達運動軌跡，顯著提升非同步數(shù)據(jù)處理精度

? 多分辨率哈希地圖：兼顧空曠空間與狹窄區(qū)域的精細地圖表示，室內(nèi)外場景精度一致性高

? 點-面殘差 + 運動一致性殘差：魯棒優(yōu)化，減少漂移

? 動態(tài)數(shù)據(jù)卸載機制：保證長時間運行的資源可控性

? 純激光方案：無依賴IMU或GPS，適用于定位受限環(huán)境

三、技術(shù)應(yīng)用實踐

該專利技術(shù)目前已部署于旗晟智能全系巡檢機器人產(chǎn)品，助力巡檢機器人導(dǎo)航、室內(nèi)外建圖等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并在多個項目場景中驗證：

1) 旗晟自研的A2系列輪式巡檢機器人：憑借該技術(shù)實現(xiàn)在甘肅某煤礦的配電室、35KV變壓器室等四個場景的無人化自主定位巡檢，對現(xiàn)場全區(qū)域進行實時視頻監(jiān)控、溫度監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、氣體監(jiān)測，并對數(shù)字表計、信號燈、開關(guān)旋鈕等進行AI檢測，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)潛在問題，大幅提升巡檢效率與準(zhǔn)確性。

2) 旗晟自研的A4系列機械臂輪式復(fù)合型巡檢機器人，通過激光SLAM技術(shù)的應(yīng)用，在多個軌交場所穩(wěn)定定位運行，實現(xiàn)對列車車底、車輪、車側(cè)等列車整體環(huán)境進行實時視頻AI檢測和特殊作業(yè)，極大節(jié)約了地鐵等列車相關(guān)的人員巡檢所、培訓(xùn)、監(jiān)管等整體運維費用。

3) 旗晟自研算法適配的G系列四足巡檢機器人，通過自研定導(dǎo)算法的適配，實現(xiàn)在某五百強企業(yè)生產(chǎn)車間、某火車站站前廣場等復(fù)雜多變的環(huán)境中，穩(wěn)定動態(tài)避障、持續(xù)運行，高效完成巡檢任務(wù)，搭載雙攝云臺相機、3D激光雷達等傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器等，結(jié)合旗晟智能AI中臺以及運維軟件，實現(xiàn)了各場景下四足狗巡檢機器人的快速部署及應(yīng)用。

4) 旗晟自研的Ex系列防爆輪式巡檢機器人：依靠穩(wěn)定的激光SLAM定位導(dǎo)航技術(shù)，在化工原料生產(chǎn)罐區(qū)，對現(xiàn)場全區(qū)域進行實時視頻監(jiān)控、溫度監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、氣體監(jiān)測，并對作業(yè)人員進行安全帽、人員跌倒、環(huán)境漏液、儀器儀表等進行巡檢，替代人工成為智能安全巡查員在高危環(huán)境下作業(yè)。

5) 其他場景：該算法專為3D純激光SLAM設(shè)計，應(yīng)用場景廣泛，還適用于：

· 城市道路或隧道中的自動駕駛

· 室內(nèi)移動機器人建圖與定位

· 大型倉儲環(huán)境中的自主導(dǎo)航系統(tǒng)

· 各類對實時性要求較高的嵌入式SLAM場景

四、總結(jié)展望

杭州旗晟智能通過自研穩(wěn)定可靠、可擴展、高精度的純激光SLAM方案，將前沿研究轉(zhuǎn)化為可量產(chǎn)的技術(shù)模塊并賦能產(chǎn)品，為用戶帶來更智能、更高效的巡檢機器人應(yīng)用解決方案！該專利的提出不僅是算法突破，更是工程化思維智慧的體現(xiàn)。從底層算法突破到工程化應(yīng)用落地，我們始終秉持 “精準(zhǔn)、高效、可靠” 的技術(shù)理念，構(gòu)建 “技術(shù)研發(fā) - 產(chǎn)品迭代 - 場景拓展” 的全鏈條創(chuàng)新生態(tài)。未來，杭州旗晟智能科技將繼續(xù)深耕SLAM算法，以更多硬核技術(shù)成果，打造更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)，引領(lǐng)智慧運維新潮流！