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基于平面特征的地面机器人雷达-惯性里程计外参标定方法
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作者 任家卫 徐晓苏 《仪器仪表学报》 2025年第2期344-354,共11页
准确可靠的传感器外参标定方法是雷达-惯性融合系统实现高精度定位与导航的关键,然而,现有的标定方法大多依赖于惯性传感器三轴激励的获取,当雷达和惯性传感器安装在运动受限的地面机器人上时,现有的标定方法性能下降甚至无法标定。为... 准确可靠的传感器外参标定方法是雷达-惯性融合系统实现高精度定位与导航的关键,然而,现有的标定方法大多依赖于惯性传感器三轴激励的获取,当雷达和惯性传感器安装在运动受限的地面机器人上时,现有的标定方法性能下降甚至无法标定。为了解决这一问题,提出了一种基于雷达点云平面特征的地面机器人雷达-惯性里程计外参标定方法。该方法首先利用雷达点云中的平面特征建立残差,通过最小化雷达点到平面的距离迅速将外参收敛至较小的误差范围内。随后,基于八叉树结构,结合雷达点云的空间占用信息,进一步优化外参。最后利用地面分割算法将地面约束纳入标定过程,对平面运动时Z轴方向上无法约束的误差进行修正,从而获得完整的六自由度外参。实验结果表明,该方法在两组开源数据集上的标定精度显著优于其他算法,旋转角平均误差分别降低43.73%及36.47%,位移平均误差分别降低了76.33%及41.52%。在实车验证实验中,该方法在平地、崎岖不平的地形、狭窄的通道等各种场景中均成功完成标定,进一步验证了该方法在实际环境中的可靠性与鲁棒性。在定位精度分析实验中,以本研究标定结果为初参的FAST-LIO2算法的绝对轨迹均方根误差降低了6.54%左右,证明了该方法的实用性和准确性。 展开更多
关键词 雷达-惯性里程计 平面约束 地面机器人 标定 传感器融合
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基于级联优化和强度特征的地下退化环境机器人自主精准定位
2
作者 崔玉明 刘送永 +2 位作者 吕振礼 李洪盛 王崧全 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期208-216,共9页
随着国家深地能源战略和地下基础工程的部署展开,自主移动机器人在地下矿山、工程隧道和地下管道等领域的需求快速增长。地下自主作业机器人所处环境复杂,普遍面临卫星定位信号拒止和场景退化特征,导致机器人位姿状态估计误差漂移严重... 随着国家深地能源战略和地下基础工程的部署展开,自主移动机器人在地下矿山、工程隧道和地下管道等领域的需求快速增长。地下自主作业机器人所处环境复杂,普遍面临卫星定位信号拒止和场景退化特征,导致机器人位姿状态估计误差漂移严重、环境地图构建扭曲变形。针对地下退化环境机器人状态估计不完备的问题,提出一种精准、鲁棒的激光雷达-惯性同时定位与建图(SLAM)框架和方法,组合惯性里程计和激光雷达-惯性里程计级联优化过程,并在激光雷达点云特征匹配中引入强度特征降低点云几何特征稀疏引起的匹配误差,并通过退化检测引入正确的约束方向,保证位姿估计信息的鲁棒性和准确性。公开数据集和现场巷道实验结果表明,所提方法在精度、鲁棒性方面均有出色表现,在地下巷道退化环境的定位精度可达0.03 m,可为地下退化环境机器人提供可靠的状态估计和环境描述。 展开更多
关键词 自主定位 激光雷达-惯性里程计 强度特征 级联优化
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