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面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法
1
作者
卢艳军
吕宛桐
张晓东
《工矿自动化》
北大核心
2025年第9期142-149,166,共9页
矿井环境中非结构化地形、光照条件差及特征重复等条件导致单一传感器的同时定位与地图构建(SLAM)精度不足,多传感器数据紧耦合融合可在一定程度上提升精度,但仍存在计算量大、光照突变适应性差等问题。针对上述问题,以快速紧耦合稀疏...
矿井环境中非结构化地形、光照条件差及特征重复等条件导致单一传感器的同时定位与地图构建(SLAM)精度不足,多传感器数据紧耦合融合可在一定程度上提升精度,但仍存在计算量大、光照突变适应性差等问题。针对上述问题,以快速紧耦合稀疏直接激光雷达-惯性-视觉里程计(FAST-LIVO)算法为基础进行改进,提出一种面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法。在多传感器数据紧耦合融合部分,采用LK(Lucas-Kanade)光流法代替原有稀疏直接法,利用光流法追踪稳定特征点并构建视觉重投影误差,同时利用随机样本一致(RANSAC)算法剔除离群点以保留高质量视觉约束;结合惯性测量单元(IMU)先验估计与激光雷达点到平面残差,通过迭代误差状态卡尔曼滤波器实现多传感器数据紧耦合融合,输出高精度位姿。在地图构建部分,采用增量式k-d树(ikd-Tree)动态管理点云以构建激光雷达局部地图;通过网格筛选与Shi-Tomas得分计算提取视觉特征点,并采用数组管理实时移除视场外特征点以构建视觉局部地图;通过将激光雷达点云投影至对应图像提取RGB颜色信息生成彩色点云帧,再依据优化位姿拼接彩色点云帧以构建彩色点云地图。基于Gazebo仿真平台的测试结果表明,相比FAST-LIVO算法,所提算法的绝对轨迹误差(ATE)和相对位姿误差(RPE)均降低了20%以上,且巷道侧壁、内部料堆轮廓、地面等特征更清晰。在公开数据集M2DGR上的测试结果表明,所提算法的定位精度较LEGO-LOAM,FAST-LIO及FAST-LIVO算法有所提升,且在转弯处无明显漂移,轨迹稳定性更优,且所提算法处理数据的平均时间缩短。在长走廊模拟环境的测试结果表明,所提算法对空间结构的还原更清晰,线条、轮廓等细节更精准,噪点抑制效果更佳,能更准确地反映真实环境布局。
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关键词
机器人定位
同时定位与地图构建
SLAM
激光
雷达
-
惯性
-
视觉
多传感器数据紧耦合
融合
光流法
卡尔曼滤波
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职称材料
基于云-边-端构建高含沙灌区雷达测流智慧服务平台
2
作者
韩芙蓉
郝星耀
+3 位作者
李晶晶
郑文刚
林萍
郭瑞
《农业大数据学报》
2025年第3期320-330,共11页
探讨了高含沙灌区雷达测流智慧服务平台的构建和应用,设计并搭建了基于云-边-端的智慧服务平台,实现了灌区信息化和高效化管理。在架构中,终端设备负责在灌区现场实时采集水位、流量、流速等关键水情数据;边缘计算节点靠近数据源,实时...
探讨了高含沙灌区雷达测流智慧服务平台的构建和应用,设计并搭建了基于云-边-端的智慧服务平台,实现了灌区信息化和高效化管理。在架构中,终端设备负责在灌区现场实时采集水位、流量、流速等关键水情数据;边缘计算节点靠近数据源,实时分析和传输数据,有效降低传输延迟和带宽消耗;云端则集中处理边端和终端数据,提供数据存储、深入分析及可视化等服务功能。平台在新疆维吾尔自治区沙湾市安集海镇的巴音沟河灌区进行了实际应用,展示了本平台在水情数据采集、传输、处理以及分析等方面的有效性,为高含沙灌区的水情监测、水资源合理调配、防洪减灾等方面提供了有力的技术支撑,对推动高含沙灌区水利信息化发展具有重要意义。
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关键词
高含沙灌区
云
-
边
-
端协同服务平台
雷达-视觉融合监测技术
水情实时监控
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职称材料
题名
面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法
1
作者
卢艳军
吕宛桐
张晓东
机构
沈阳航空航天大学自动化学院
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第9期142-149,166,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFC2903805)。
文摘
矿井环境中非结构化地形、光照条件差及特征重复等条件导致单一传感器的同时定位与地图构建(SLAM)精度不足,多传感器数据紧耦合融合可在一定程度上提升精度,但仍存在计算量大、光照突变适应性差等问题。针对上述问题,以快速紧耦合稀疏直接激光雷达-惯性-视觉里程计(FAST-LIVO)算法为基础进行改进,提出一种面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法。在多传感器数据紧耦合融合部分,采用LK(Lucas-Kanade)光流法代替原有稀疏直接法,利用光流法追踪稳定特征点并构建视觉重投影误差,同时利用随机样本一致(RANSAC)算法剔除离群点以保留高质量视觉约束;结合惯性测量单元(IMU)先验估计与激光雷达点到平面残差,通过迭代误差状态卡尔曼滤波器实现多传感器数据紧耦合融合,输出高精度位姿。在地图构建部分,采用增量式k-d树(ikd-Tree)动态管理点云以构建激光雷达局部地图;通过网格筛选与Shi-Tomas得分计算提取视觉特征点,并采用数组管理实时移除视场外特征点以构建视觉局部地图;通过将激光雷达点云投影至对应图像提取RGB颜色信息生成彩色点云帧,再依据优化位姿拼接彩色点云帧以构建彩色点云地图。基于Gazebo仿真平台的测试结果表明,相比FAST-LIVO算法,所提算法的绝对轨迹误差(ATE)和相对位姿误差(RPE)均降低了20%以上,且巷道侧壁、内部料堆轮廓、地面等特征更清晰。在公开数据集M2DGR上的测试结果表明,所提算法的定位精度较LEGO-LOAM,FAST-LIO及FAST-LIVO算法有所提升,且在转弯处无明显漂移,轨迹稳定性更优,且所提算法处理数据的平均时间缩短。在长走廊模拟环境的测试结果表明,所提算法对空间结构的还原更清晰,线条、轮廓等细节更精准,噪点抑制效果更佳,能更准确地反映真实环境布局。
关键词
机器人定位
同时定位与地图构建
SLAM
激光
雷达
-
惯性
-
视觉
多传感器数据紧耦合
融合
光流法
卡尔曼滤波
Keywords
robot localization
simultaneous localization and mapping
SLAM
LiDAR
-
inertial
-
visual
tightly
-
coupled multi
-
sensor data fusion
optical flow method
Kalman filter
分类号
TD67 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
基于云-边-端构建高含沙灌区雷达测流智慧服务平台
2
作者
韩芙蓉
郝星耀
李晶晶
郑文刚
林萍
郭瑞
机构
石河子大学水利建筑工程学院
农芯科技(北京)有限责任公司
江苏大学农业工程学院
北京市农林科学院智能装备技术研究中心
新疆天业股份有限公司
出处
《农业大数据学报》
2025年第3期320-330,共11页
基金
兵团财政科技计划项目(2023AB060)
北京市农林科学院重大学科培育项目:智慧灌溉关键技术装备及产业化。
文摘
探讨了高含沙灌区雷达测流智慧服务平台的构建和应用,设计并搭建了基于云-边-端的智慧服务平台,实现了灌区信息化和高效化管理。在架构中,终端设备负责在灌区现场实时采集水位、流量、流速等关键水情数据;边缘计算节点靠近数据源,实时分析和传输数据,有效降低传输延迟和带宽消耗;云端则集中处理边端和终端数据,提供数据存储、深入分析及可视化等服务功能。平台在新疆维吾尔自治区沙湾市安集海镇的巴音沟河灌区进行了实际应用,展示了本平台在水情数据采集、传输、处理以及分析等方面的有效性,为高含沙灌区的水情监测、水资源合理调配、防洪减灾等方面提供了有力的技术支撑,对推动高含沙灌区水利信息化发展具有重要意义。
关键词
高含沙灌区
云
-
边
-
端协同服务平台
雷达-视觉融合监测技术
水情实时监控
Keywords
high sediment content irrigation area
cloud
-
edge
-
end collaborative service platform
radar
-
vision fusion monitoring technology
real
-
time monitoring of water conditions
分类号
S274 [农业科学—农业水土工程]
TN95 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法
卢艳军
吕宛桐
张晓东
《工矿自动化》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于云-边-端构建高含沙灌区雷达测流智慧服务平台
韩芙蓉
郝星耀
李晶晶
郑文刚
林萍
郭瑞
《农业大数据学报》
2025
0
在线阅读
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职称材料
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