山東科技大學劉丹獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東科技大學申請的專利基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120141447B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510607098.5,技術領域涉及:G01C21/00;該發明授權基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法是由劉丹;張宇;張盈盈;丁禹翔;劉云鶴;韓志鳳;張健設計研發完成,并于2025-05-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法在說明書摘要公布了:本申請所述的基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法,屬于同時定位與地圖構建領域。提出在現有多傳感器融合SLAM系統基礎上進一步結合4DGS和強化學習的整體解決方案,通過強化學習根據實時環境信息自主地選擇傳感器模式,同時利用4DGS進行地圖更新和優化并整合到SLAM系統中,從而達到提高整個實時多模態SLAM系統的工作效率、實時性和節省資源的目的。包括下述步驟:步驟(1)、多源傳感器輸入與數據預處理;步驟(2)、選擇傳感器組合類型;步驟(3)、多源傳感器數據融合處理;步驟(4)、地圖更新和優化。
本發明授權基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法在權利要求書中公布了:1.一種基于4D高斯潑濺的強化學習自適應多模態SLAM方法,其特征在于:包括下述步驟, 步驟1、多源傳感器輸入與數據預處理; 接收來自激光雷達的點云數據、來自深度相機的RGB圖像數據和IMU數據,進行數據預處理; 步驟2、選擇傳感器組合類型; 基于強化學習傳感器選擇模塊,通過強化學習策略網絡實時學習環境狀態,動態選擇最可靠的傳感器組合類型并按需激活傳感器; 步驟2.1狀態空間設計; 定義強化學習系統在每個決策時刻能夠觀察到的環境信息; 步驟2.2定義動作空間公式; 包括定義系統切換傳感器模式的動作,以優化數據獲取和系統性能; SLAM系統采用混合離散-連續空間以實現精細化控制,模式選擇部分是離散的,包括三種傳感器主導模式:深度相機-IMU模式,激光雷達-深度相機模式,激光雷達-IMU-深度相機模式; 權重分配部分是連續的,包括傳感器增益系數和資源限制參數,傳感器增益系數為激光雷達、深度相機和IMU的權重,范圍在0到1之間;表達式如下: (9) 資源限制參數為激光雷達采樣率,范圍在5Hz到40Hz之間;表達式如下: (10) 步驟2.3獎勵函數模塊; 包含主獎勵、輔助獎勵和懲罰項; 步驟2.4網絡架構設計; 包括狀態編碼器,作為整個網絡的基礎,其負責將多模態的傳感器數據轉換為統一的特征表示,以便后續的策略網絡和價值網絡能夠基于這些特征進行決策和評估; 策略網絡,負責根據編碼后的狀態特征,輸出具體的動作選擇,包括離散的動作模式和連續的參數調節; 價值網絡,用于評估當前狀態和動作組合的優劣,為策略網絡提供學習信號,幫助其優化決策過程; 步驟2.5執行訓練策略; 通過高效的數據收集機制、智能的探索策略和嚴格的安全學習約束,為強化學習傳感器自適應選擇模塊提供了全面的訓練框架;包括, 數據收集機制,為系統提供了與環境交互的經驗數據,是學習和優化策略的基礎; 探索策略,決定系統如何在未知或部分已知的環境中進行有效的探索,以獲取更多的信息和經驗; 安全學習約束,確保系統在學習和決策過程中不僅追求高性能,還要滿足一系列安全和實用性要求; 步驟3、多源傳感器數據融合處理; 基于數據融合處理模塊,由傳感器組合進行多源傳感器數據融合處理; 步驟4、地圖更新和優化; 基于地圖更新和后端優化模塊,利用前端數據融合處理模塊提供的地圖數據、結合4DGS對環境地圖進行高斯地圖更新和優化,并通過回環檢測進行誤差校正和地圖優化。
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