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国内刊号：21-1137/TP
国际刊号：1002-0446
发布日期:
作者：姚二亮, 宋海涛, 赵婧, 范晓婧
关键词：同时定位与地图创建, 3维激光雷达, 惯性测量单元, 结构和表观, 闭环检测
为提高移动机器人在卫星拒止环境下的精确导航能力，克服大范围运动场景下的定位误差累积问题，提出一种考虑点云结构和表观信息的激光雷达－惯性SLAM（同时定位与地图创建）算法。该算法主要包含2个部分：考虑点云结构的激光雷达－惯性里程计以及基于点云表观的闭环检测与优化。激光雷达－惯性里程计线程中，通过IMU（惯性测量单元）信息预测导航状态量，构建了考虑点云结构的直接对齐观测方程，并采用迭代误差扩展卡尔曼滤波器实时地更新导航状态量。闭环检测与优化线程中，根据点云表观差异、相对运动位姿和时间约束判定关键帧，而后基于点云表观筛选得到候选闭环关键帧，并根据表观匹配距离和2维距离对候选闭环关键帧进行排序，最后确认闭环关键帧并构建位姿图，实现全局位姿优化和地图调整。在西安世博园开展的自主导航实验表明，该算法能够实时完成自主导航，并在环形运动中准确检测闭环，有效完成闭环优化，轨迹起点和终点的平均误差仅为0.07 m。此外，进一步测试了激光雷达退化环境下的多模态组合导航切换方法，该方法有效提升了自主导航的可靠性。
来源：2024年第4期
《机器人》期刊编辑部
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