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有色过程噪声下的轮式机器人同步定位与地图构建 被引量:11
1
作者 弋英民 刘丁 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1339-1343,共5页
由于机械制造工艺的原因,轮式机器人内部传感器获得的控制量在实际中为有色噪声,经典的同步定位与地图构建(SLAM)算法将不适用.提出一种有色过程噪声的机器人同步定位与地图构建算法.将机器人非线性过程模型线性化,用增广状态变量维数... 由于机械制造工艺的原因,轮式机器人内部传感器获得的控制量在实际中为有色噪声,经典的同步定位与地图构建(SLAM)算法将不适用.提出一种有色过程噪声的机器人同步定位与地图构建算法.将机器人非线性过程模型线性化,用增广状态变量维数的方法将有色过程噪声模型转化为高斯白噪声模型.算法按照预测、观测、数据关联、更新、地图构建递推进行同步定位与地图构建.仿真结果表明,在有色过程噪声条件下,与EKF-SLAM算法和Fast-SLAM算法相比,提出的算法的机器人定位精度更好. 展开更多
关键词 有色噪声 轮式机器人 同步定位与地图构建(SLAM) 估计精度
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基于自适应重采样的同步定位与地图构建 被引量:4
2
作者 曲丽萍 王宏健 边信黔 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期76-81,共6页
就移动机器人同步定位与地图构建展开研究,针对FastSLAM算法产生的粒子退化及粒子集重采样问题,提出了基于自适应重采样的FastSLAM算法。该算法首先计算粒子集的有效样本数,确定粒子退化程度。然后设定有效样本阈值,当有效样本数小于阈... 就移动机器人同步定位与地图构建展开研究,针对FastSLAM算法产生的粒子退化及粒子集重采样问题,提出了基于自适应重采样的FastSLAM算法。该算法首先计算粒子集的有效样本数,确定粒子退化程度。然后设定有效样本阈值,当有效样本数小于阈值时则进行重采样。仿真表明:与EKF-SLAM相比,基于自适应重采样FastSLAM重采样效率更高,鲁棒性更好,在机器人路径和陆标位置的估计上,也具有更高的精度。 展开更多
关键词 同步定位与地图构建 扩展卡尔曼滤波器 Rao-Blackwellise粒子滤波器 自适应重采样
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基于分布式无味边缘粒子滤波的同步定位与地图构建 被引量:2
3
作者 裴福俊 李昊洋 武玫 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期987-992,共6页
针对复杂环境下同步定位与地图构建(SLAM)中分布式粒子滤波算法存在计算量大、粒子退化严重的问题,在分布式算法的基础上结合无味粒子滤波和边缘化算法,提出了一种基于分布式无味边缘粒子滤波的算法.该算法依据分布式思想将系统分解为... 针对复杂环境下同步定位与地图构建(SLAM)中分布式粒子滤波算法存在计算量大、粒子退化严重的问题,在分布式算法的基础上结合无味粒子滤波和边缘化算法,提出了一种基于分布式无味边缘粒子滤波的算法.该算法依据分布式思想将系统分解为多个仅包含部分状态量的子系统,各子系统均采用无味粒子滤波算法进行状态估计,通过边缘化算法优化无味粒子滤波算法的边缘分布函数,主滤波器融合各子滤波器的数据计算最终结果,克服了滤波精度低、计算复杂度高的问题.最后,通过仿真试验证明改进的分布式边缘粒子滤波算法能够抑制粒子退化现象,具有较好的实时性和滤波精度,是解决SLAM的新的有效方法. 展开更多
关键词 同步定位与地图构建 分布式无味粒子滤波 边缘粒子滤波
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统计特性突变下的机器人同步定位与地图构建
4
作者 弋英民 刘丁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1727-1732,共6页
针对未知环境中,机器人同步定位与地图构建(SLAM)时,系统的统计特性发生突变问题,提出了一种基于非线性交互式多模型(IMM)的SLAM算法。该算法的主要思想是:用多个非线性高斯模型近似非线性非高斯模型;每个模型都采用扩展卡尔曼滤波(EKF... 针对未知环境中,机器人同步定位与地图构建(SLAM)时,系统的统计特性发生突变问题,提出了一种基于非线性交互式多模型(IMM)的SLAM算法。该算法的主要思想是:用多个非线性高斯模型近似非线性非高斯模型;每个模型都采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对非线性系统线性化;在每一步采用IMM方法获得融合估计值;从而演化机器人的SLAM.Monte Carlo仿真结果表明,在过程噪声均方根误差、量测噪声均方根误差和两者噪声均方根误差都发生变化的情况下,与EKF-SLAM算法和快速SLAM算法相比,该算法具有更好的估计精度。 展开更多
关键词 自动控制技术 非线性 交互式多模型 参数突变 同步定位与地图构建
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煤矿巡检机器人同步定位与地图构建方法研究 被引量:46
5
作者 杨林 马宏伟 +2 位作者 王岩 王川伟 张珍珍 《工矿自动化》 北大核心 2019年第9期18-24,共7页
针对煤矿井下无GPS环境下巡检机器人自主定位问题,研究了基于激光雷达的同步定位与地图构建方法。首先建立激光雷达观测模型和里程计预测模型,将机器人定位和地图构建的实际问题转换为概率数学模型的逻辑推理问题。同时采用自适应蒙特... 针对煤矿井下无GPS环境下巡检机器人自主定位问题,研究了基于激光雷达的同步定位与地图构建方法。首先建立激光雷达观测模型和里程计预测模型,将机器人定位和地图构建的实际问题转换为概率数学模型的逻辑推理问题。同时采用自适应蒙特卡罗定位算法进行机器人实时位姿估计,提出了根据粒子权重(地图的匹配度)进行重采样的方法,以去除权重小的粒子,实现了用较少、较好粒子精确表达机器人位姿的后验概率分布,满足机器人利用传感器在栅格地图上实时定位的需求。通过对Fast-SLAM算法进行优化,减少了粒子数量,缓解了粒子耗散,提高了地图构建的精确性。实验结果表明,基于激光雷达的同步定位与地图构建方法有效解决了巡检机器人实时位姿估计和环境地图构建的问题,结合自适应蒙特卡罗定位算法和优化Fast-SLAM算法提高了机器人定位的自适应性和地图构建的精确性。 展开更多
关键词 煤矿巡检机器人 位姿估计 同步定位 地图构建 地图匹配 激光雷达
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一种混合视觉的车载激光雷达即时定位与地图构建方法 被引量:5
6
作者 张剑锋 彭育辉 +2 位作者 郑玮鸿 周增城 林晨浩 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期14-19,共6页
为提高地图的构建精度,提出一种混合视觉即时定位与地图构建方法。利用相机和激光雷达标定获得具有颜色信息的点云,并对点云数据进行预处理,选取相邻帧点云之间的特征点,制定匹配策略,对匹配点采取未解耦的位姿求解算法,获取两帧间的变... 为提高地图的构建精度,提出一种混合视觉即时定位与地图构建方法。利用相机和激光雷达标定获得具有颜色信息的点云,并对点云数据进行预处理,选取相邻帧点云之间的特征点,制定匹配策略,对匹配点采取未解耦的位姿求解算法,获取两帧间的变换矩阵作为后续帧间匹配的初值。分别利用KITTI数据集和实车试验数据进行验证,结果表明,所提出的方法轨迹点均方根误差分别优化了6.84%和4.53%,验证了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 激光雷达 混合视觉 即时定位与地图构建 点云 匹配
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一种基于多波束测深仪的水下同步定位与地图构建方法 被引量:5
7
作者 戴天 缪玲娟 邵海俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1384-1392,共9页
数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该... 数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该方法在通用图优化SLAM方法的前端部分增加误匹配检测模块,减少了错误闭环对结果造成的不良影响。此外,新方法将局部灰度值编码算法用于闭环检测模块以提高闭环检测的精度。基于真实海底地形图的仿真实验结果表明,相对于通用图优化SLAM方法,采用新方法对INS轨迹进行校正可以取得更高的定位精度。 展开更多
关键词 自主水下潜航器 同步定位与地图构建 多波束测深仪 惯性导航系统 误匹配检测
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激光雷达SLAM下移动机器人双目视觉全局定位 被引量:3
8
作者 呙力平 谢卫容 李智慧 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第4期103-107,共5页
移动机器人在未知环境中执行任务时,需精准感知地图环境和其他物体位置,确定其自身位置。为了提高移动机器人的全局定位精度,提出激光雷达SLAM下移动机器人双目视觉全局定位方法。依据双目视觉系统测距原理,选取双目摄像机中的任意一个... 移动机器人在未知环境中执行任务时,需精准感知地图环境和其他物体位置,确定其自身位置。为了提高移动机器人的全局定位精度,提出激光雷达SLAM下移动机器人双目视觉全局定位方法。依据双目视觉系统测距原理,选取双目摄像机中的任意一个相机建立主坐标系,构建双目摄像机模型,结合棋盘图与张正友标定法,标定双目摄像机中参数。在此基础上,计算单帧图像特征点的尺度,完成双目视觉初始化,利用权重函数计算任意一个特征点与线、与面之间的加权值和距离值,估计移动机器人的位置,引入非迭代畸变补偿方法,完成对移动机器人的全局定位。测试结果表明,所提方法的定位结果与实际运动位置之间的最小误差为0.1 m,该方法可以精准定位到移动机器人位置,指导移动机器人更好地执行作业任务。 展开更多
关键词 激光雷达 移动机器人 双目视觉全局定位 双目摄像机 即时定位与地图构建
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掘进机器人视觉定位及巷道地图重构技术研究 被引量:3
9
作者 屈波 马腾飞 +1 位作者 杨虎 王猛 《煤矿机械》 2024年第1期192-195,共4页
在实现煤矿掘进工作面智能化和无人化方面,巷道环境的构建以及掘进机器人的准确定位至关重要。考虑到井下空间狭小、设备众多以及光线不足等限制因素,实现对巷道环境和设备的可视化变得复杂。解决这一难题的关键在于精准地勘测井下环境... 在实现煤矿掘进工作面智能化和无人化方面,巷道环境的构建以及掘进机器人的准确定位至关重要。考虑到井下空间狭小、设备众多以及光线不足等限制因素,实现对巷道环境和设备的可视化变得复杂。解决这一难题的关键在于精准地勘测井下环境,实现设备的精确定位。以煤矿掘进机器人为研究对象,对巷道的三维重建和掘进机器人的定位问题进行了深入分析。通过比较不同的掘进机器人定位和建图方案,确定了适用于煤矿巷道的整体方案。该方案综合运用了单目视觉、激光雷达等多种传感器,为解决掘进机器人定位和巷道环境构建等难题提供了应对策略。 展开更多
关键词 掘进机器人 视觉定位 巷道地图构建 激光雷达
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无人平台越野环境下同步定位与地图创建 被引量:11
10
作者 刘忠泽 陈慧岩 +3 位作者 崔星 熊光明 王羽纯 陶溢 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2399-2406,共8页
为了满足无人平台在越野环境下碰撞检测以及定位的需求、解决三维点云地图处理计算资源耗费大的问题,设计一种适用于越野环境的同步定位与地图创建方案。提出一种拓扑层次地图,将整个地图划分为多个具有层级结构的三维体素子地图,并以... 为了满足无人平台在越野环境下碰撞检测以及定位的需求、解决三维点云地图处理计算资源耗费大的问题,设计一种适用于越野环境的同步定位与地图创建方案。提出一种拓扑层次地图,将整个地图划分为多个具有层级结构的三维体素子地图,并以概率方法表示每个体素的状态,进而提取可通行区域。基于三维激光雷达和惯性测量单元,提出一种基于分支定界法的旋转直方图最近邻匹配实时闭环检测方法,并使用Ceres优化稀疏位姿图实现6自由度全局位姿实时优化。越野环境下的实验结果显示:该地图的创建以及可通行区域的提取效果良好,全局定位误差在1 m以内,姿态基本与参考高精度惯性导航系统保持一致;基于该方案提取的可通行区域以及位姿优化结果可满足无人平台实时运动的需求。 展开更多
关键词 无人平台 地图创建 同步定位 激光雷达 6自由度 越野环境
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基于二维激光雷达和多超宽带的图优化融合定位研究 被引量:1
11
作者 陈义坤 陈庆盈 +1 位作者 李研彪 徐永胜 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第10期1118-1126,共9页
特殊环境下单纯激光雷达的定位方式以及单超宽带(UWB)融合激光的定位方式容易出现定位漂移、精度较差、激光雷达建图时不断的叠图问题。基于激光雷达与UWB超宽带传感器定位模型差异,利用两者优劣互补原则,提出多UWB位姿动态误差补偿算法... 特殊环境下单纯激光雷达的定位方式以及单超宽带(UWB)融合激光的定位方式容易出现定位漂移、精度较差、激光雷达建图时不断的叠图问题。基于激光雷达与UWB超宽带传感器定位模型差异,利用两者优劣互补原则,提出多UWB位姿动态误差补偿算法,利用多UWB定位标签获取移动机器人坐标以及姿态。使用滑动窗口滤波算法和多UWB位姿动态误差补偿算法处理UWB定位数据得到先验位姿,通过图优化算法与激光雷达进行融合得到更加精准的地图、更加精确收敛和航向角更稳定的移动机器人位姿。 展开更多
关键词 超宽带(UWB) 二维激光雷达(2D Li DAR) 移动机器人 位姿动态误差补偿 多传感器融合 图优化 同时定位与地图构建(SLAM)
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低成本激光和视觉相结合的同步定位与建图研究 被引量:4
12
作者 尹磊 彭建盛 +1 位作者 江国来 欧勇盛 《集成技术》 2019年第2期11-22,共12页
激光雷达和视觉传感是目前两种主要的服务机器人定位与导航技术,但现有的低成本激光雷达定位精度较低且无法实现大范围闭环检测,而单独采用视觉手段构建的特征地图又不适用于导航应用。因此,该文以配备低成本激光雷达与视觉传感器的室... 激光雷达和视觉传感是目前两种主要的服务机器人定位与导航技术,但现有的低成本激光雷达定位精度较低且无法实现大范围闭环检测,而单独采用视觉手段构建的特征地图又不适用于导航应用。因此,该文以配备低成本激光雷达与视觉传感器的室内机器人为研究对象,提出了一种激光和视觉相结合的定位与导航建图方法:通过融合激光点云数据与图像特征点数据,采用基于稀疏姿态调整的优化方法,对机器人位姿进行优化。同时,采用基于视觉特征的词袋模型进行闭环检测,并进一步优化基于激光点云的栅格地图。真实场景下的实验结果表明,相比于单一的激光或视觉定位建图方法,基于多传感器数据融合的方法定位精度更高,并有效地解决了闭环检测问题。 展开更多
关键词 机器人 非线性优化 同步定位与地图构建 稀疏姿态调整
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基于多传感器融合的无人车定位方法
13
作者 陈旭升 代勇 +3 位作者 温承超 秦冠一 周智晨 吴佳欣 《沈阳理工大学学报》 2025年第2期34-40,47,共8页
无人车单一传感器同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法鲁棒性较差,现有多传感器融合方案则较少考虑车辆运动约束,导致横向定位漂移。为此,提出一种基于ORB-SLAM的视觉-惯性-车轮紧耦合优化方法,将三者... 无人车单一传感器同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法鲁棒性较差,现有多传感器融合方案则较少考虑车辆运动约束,导致横向定位漂移。为此,提出一种基于ORB-SLAM的视觉-惯性-车轮紧耦合优化方法,将三者约束统一纳入后端的捆集优化(bundle adjustment,BA)。首先给出视觉里程计、惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)和基于阿克曼车辆模型的车轮里程计残差模型,然后建立基于ORB-SLAM的单目视觉-惯性-车轮融合的SLAM系统优化框架。在KAIST数据集和实际校园场景下的实验结果表明,与其他常用SLAM方法相比,本文改进算法有效减少了误差累积,定位与地图构建结果更稳健且精确。 展开更多
关键词 同步定位与地图构建 无人车 视觉-惯性-车轮定位技术 多传感器融合
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基于激光SLAM的物流分拣机器人自主导航研究 被引量:2
14
作者 王力锋 刘抗英 +1 位作者 姚源果 周万洋 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第5期236-240,共5页
物流分拣机器人工作环境的障碍物多,为此提出基于激光SLAM的物流分拣机器人自主导航研究方法。利用激光SLAM确定机器人工作环境中障碍物的分布情况;将目标偏置策略加入到RRT*算法中,通过设置固定概率和变概率的目标偏置策略,在遍历目标... 物流分拣机器人工作环境的障碍物多,为此提出基于激光SLAM的物流分拣机器人自主导航研究方法。利用激光SLAM确定机器人工作环境中障碍物的分布情况;将目标偏置策略加入到RRT*算法中,通过设置固定概率和变概率的目标偏置策略,在遍历目标点时使路径节点更具导向性,更好地避免机器人与障碍物发生碰撞,再利用搜索随机树搜索其中的最短路径。对比实验表明:与常规方法相比,该方法可在起始点与目标点之间指导机器人按照最短路径行进,导航过程花费时间较短,使机器人自主导航的出错率和能耗均在5%左右。 展开更多
关键词 激光同步定位与地图构建 机器人自主导航 G-RRT*算法 目标偏置策略 随机树
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基于IMU-LiDAR紧耦合的煤矿防冲钻孔机器人定位导航方法 被引量:9
15
作者 司垒 王忠宾 +4 位作者 魏东 顾进恒 闫海峰 谭超 朱远胜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2179-2194,共16页
防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其在复杂卸压巷道的精确地图构建和的稳定导航是实现钻孔作业智能化的基础和前提。在分析激光雷达点云畸变成因和同步定位与地图构建(SLAM)算法缺陷的基础上,设计了基于惯性测量单元(IMU)... 防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其在复杂卸压巷道的精确地图构建和的稳定导航是实现钻孔作业智能化的基础和前提。在分析激光雷达点云畸变成因和同步定位与地图构建(SLAM)算法缺陷的基础上,设计了基于惯性测量单元(IMU)连续时间轨迹的点云畸变矫正方法,建立了激光雷达和IMU的数据融合模型,提出了基于IMU-LiDAR紧耦合的防冲钻孔机器人定位建图方法。根据煤矿卸压巷道特点建立了密闭坡道模型,开展了建图效果仿真分析,结果表明,所提算法在定位精度、轨迹误差方面均优于现有常用算法。在此基础上,设计了基于改进人工势场法和快速扩展随机树的动态路径规划方法,建立了适用于防冲钻孔机器人的路径规划与导航融合方案,并设计了2种仿真运动场景,结果表明,所提路径规划方法在全局路径规划和动态路径规划的平均路径长度、平均运行时间、平均生成节点数等方面均具有较好的综合性能。为了进一步验证防冲钻孔机器人定位导航方法的实用性,在校内模拟巷道、地面实验基地和井下卸压巷道等场景下开展了多组对比实验,结果表明:将IMU数据与LiDAR数据紧耦合后,所提方法的定位建图精度明显提高,在特征退化场景中具有优越的定位建图性能,且规划路径的运算效率和路径代价方面均具有良好的表现,验证了所提定位导航方法在多种场景中的可行性和优越性。 展开更多
关键词 防冲钻孔机器人 同步定位与地图构建 惯性-雷达融合 定位导航 路径规划
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基于迭代卡尔曼滤波器的GPS-激光-IMU融合建图算法 被引量:1
16
作者 丛明 温旭 +1 位作者 王明昊 刘冬 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期75-83,共9页
在当前机器人导航和环境感知领域,室外大尺度场景下的三维激光SLAM一直是一个挑战性问题。由于GPS信号在某些环境下的不稳定性和激光SLAM的误差累积特性,传统算法在大尺度场景下表现不佳。针对室外大尺度场景下三维激光SLAM(同步定位和... 在当前机器人导航和环境感知领域,室外大尺度场景下的三维激光SLAM一直是一个挑战性问题。由于GPS信号在某些环境下的不稳定性和激光SLAM的误差累积特性,传统算法在大尺度场景下表现不佳。针对室外大尺度场景下三维激光SLAM(同步定位和地图构建)存在的误差累积严重问题,本文提出了一种基于迭代卡尔曼滤波器的GPS-激光-IMU融合建图算法。该算法通过利用惯性测量单元(IMU)数据对机器人状态进行预测,同时以激光和全球定位系统(GPS)数据作为观测,更新机器人状态,推导出观测方程和雅可比矩阵,显著提高了建图的精度和鲁棒性。里程计中融合GPS数据的绝对位置信息以解决长时间运行中的误差累积问题。在特征稀疏的环境中,由于约束不足可能导致算法崩溃,GPS数据的引入可以提高系统的鲁棒性。此外,重力对于IMU数据预测机器人状态起到关键的作用。虽然重力是三维向量,但在不发生区域变化的情况下,其模长是不变的,因此被视为二自由度向量。通过将重力的优化转化为旋转矩阵群上的优化,成功避免了重力过参数化的问题,提高了算法的精度。在室外场景下与其他算法进行了性能测试对比并且验证了在大尺度场景下的鲁棒性和精度,结果表明:本文算法的均方根误差为0.089 m,与其他算法相比降低了54%。 展开更多
关键词 激光SLAM(同步定位地图构建) 多传感器融合 迭代卡尔曼滤波器 重力优化
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基于NDT配准与轮式里程计的激光雷达运动畸变补偿算法 被引量:1
17
作者 陈强 陈海波 张沥化 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第1期83-91,共9页
激光雷达是广泛应用于同时定位与地图构建(SLAM)的测距传感器,普遍基于旋转机制收集周围环境的几何信息。当扫描期间激光雷达发生移动时,生成的点云会产生运动畸变,降低SLAM系统的准确性。在激光雷达SLAM算法设计中,为使雷达运动的估计... 激光雷达是广泛应用于同时定位与地图构建(SLAM)的测距传感器,普遍基于旋转机制收集周围环境的几何信息。当扫描期间激光雷达发生移动时,生成的点云会产生运动畸变,降低SLAM系统的准确性。在激光雷达SLAM算法设计中,为使雷达运动的估计结果更为精确,文中提出一种基于正态分布变换(NDT)和轮式里程计的激光雷达运动畸变补偿算法。首先,使用轮式里程计以高频测量方式对雷达运动进行估计,可补偿部分运动畸变。其次,设计一种基于NDT配准算法的误差处理方法,通过对点云的精准匹配降低里程计漂移的影响,实现雷达运动精确估计,进而精准补偿运动畸变。文中采用数据集以及真实场景实验对提出算法进行测试。实验结果表明,与传统里程计辅助方法相比,提出的算法能够优化运动畸变补偿效果,降低轨迹累积误差并生成全局一致地图。 展开更多
关键词 同时定位与地图构建(SLAM) 运动畸变补偿 激光雷达 轮式里程计 正态分布变换(NDT)
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基于集成式因子图优化的煤矿巷道移动机器人三维地图构建 被引量:9
18
作者 邹筱瑜 黄鑫淼 +3 位作者 王忠宾 房东圣 潘杰 司垒 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期57-67,92,共12页
煤矿井下移动机器人作业精度严重依赖于同步定位与建图(SLAM)技术的准确性。井下长直巷道存在特征缺失、光照条件差等问题,导致激光里程计和视觉里程计易失效,因而限制了传统SLAM方法在煤矿巷道的有效应用,且目前SLAM方法的研究主要聚... 煤矿井下移动机器人作业精度严重依赖于同步定位与建图(SLAM)技术的准确性。井下长直巷道存在特征缺失、光照条件差等问题,导致激光里程计和视觉里程计易失效,因而限制了传统SLAM方法在煤矿巷道的有效应用,且目前SLAM方法的研究主要聚焦于多传感融合建图方法,较少关注激光SLAM方法建图精度的提升。针对上述问题,面向移动机器人在煤矿巷道的建图需求,提出了一种基于集成式因子图优化的煤矿巷道移动机器人三维地图构建方法,采用前端构建和后端优化的策略,设计了前端点云配准模块和基于滤波、图优化的后端构建方法,使建图结果更准确、适应性更强。针对煤矿长直巷道环境退化导致三维激光点云配准精度低的问题,融合迭代最近点(ICP)和正态分布变换(NDT)算法,兼顾点云几何特征和概率分布特征,设计了集成式前端点云配准模块,实现了点云的精确配准。针对三维激光SLAM后端优化问题,研究了基于位姿图和因子图优化的后端构建方法,构建了集成ICP和NDT相对位姿因子的因子图优化模型,以准确估计移动机器人位姿。分别利用公开数据集KITTI和模拟巷道点云数据集对三维地图构建方法在不同工况下的性能进行了实验验证。公开数据集KITTI上的实验结果表明:在全局一致性上,该方法与传统基于特征点匹配的A−LOAM方法和基于平面分割及特征点提取的LeGO−LOAM方法具有相似的性能,在建图局部精度上优于其他2种方法。模拟巷道点云数据集上的实验结果表明:该方法具有显著优势,通过因子图优化,可得到一致性较高的三维地图,提升了煤矿巷道三维地图构建的精度及鲁棒性,解决了井下长直巷道特征点缺失、激光里程计失效的难题。 展开更多
关键词 煤矿移动机器人 巷道三维地图 同步定位与建图 激光雷达 集成式因子图优化 迭代最近点 点云配准 SLAM
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融合视觉与运动学的车辆综合定位研究
19
作者 许男 杨帆 +1 位作者 吴晓双 周健锋 《长春工业大学学报》 CAS 2024年第6期500-507,共8页
针对在城市峡谷、隧道等卫星定位系统失效的情况下,采用单目相机、消费级惯性测量单元和车辆底盘数据作为定位系统输入,为智能车提供定位信息。首先提出动态的轮胎周长模型,并通过对相关参数建立非线性最小二乘问题,求解出待标定的参数... 针对在城市峡谷、隧道等卫星定位系统失效的情况下,采用单目相机、消费级惯性测量单元和车辆底盘数据作为定位系统输入,为智能车提供定位信息。首先提出动态的轮胎周长模型,并通过对相关参数建立非线性最小二乘问题,求解出待标定的参数优化值,对基于运动学的车辆里程计进行了改进。将改进后里程计的数据融入到定位系统前端的尺度因子初始化过程中,减少车辆启动阶段惯性测量单元噪声产生的不利影响,提高了系统初始化的稳定性。在后端部分增加了车辆的运动学约束,同时进行非线性优化。通过实车实验将其与VINS-Fusion算法结果对比,证明在初始化稳定性与车辆定位精度两方面上的提高。 展开更多
关键词 同步定位与地图构建 多传感器融合 轮式里程计 车辆运动学
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一种优化的SLAM变电站复杂环境地图构建 被引量:5
20
作者 尹政 吕英俊 吕嘉男 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期126-132,共7页
针对变电站等复杂环境地图构建问题,分析对比了目前几种主流激光SLAM算法,以Cartographer SLAM作为研究基础,在此基础上提出了一种优化后的SLAM建图方案,该方法基于双2D激光雷达互相垂直的方法实现三维建图的新系统,具体实现是通过高精... 针对变电站等复杂环境地图构建问题,分析对比了目前几种主流激光SLAM算法,以Cartographer SLAM作为研究基础,在此基础上提出了一种优化后的SLAM建图方案,该方法基于双2D激光雷达互相垂直的方法实现三维建图的新系统,具体实现是通过高精度校准方法标定两台2D激光仪的位姿关系,并对两组数据进行优化融合以获得高精度的三维数据,进而保证最终定位和建图的精度。用Ubuntu 16.04环境下进行了仿真和实验,实验结果表明上述方案具很好的有效性和可实施性。 展开更多
关键词 即时定位与建图 二维激光雷达 三维建图 变电站 复杂环境 地图构建
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