视觉及其融合惯性的SLAM技术发展综述

当前视觉同时定位与建图（Simultaneous localization and mapping,SLAM）技术已经成为导航定位领域重要的导航方式之一。为提升视觉SLAM全天候多场景的综合性能,融合多种信息的视觉SLAM技术得到了快速发展。本文系统综述了近年国内外视觉SLAM的研究成果。首先归纳整理了视觉及视觉/惯性SLAM中的前端里程计、后端优化、回环检测和地图构建关键环节。在纯视觉SLAM技术分析方面,围绕传统基于几何变换和现代基于深度学习的两大类视觉SLAM方法开展讨论,并梳理了相关具有代表性的视觉SLAM技术。在详细阐述视觉/惯性组合导航的多信息融合SLAM方法基础上,分析了近年基于异源图像的视觉及其与惯性组合的SLAM导航技术进展。最后对视觉SLAM的未来发展方向进行了针对性展望。     

VCSEL型脉冲激光雷达抑制浪涌电流方法的设计与分析

针对VCSEL型脉冲激光雷达电路在上电阶段产生大的浪涌电流的现象,研究了一种针对VCSEL型脉冲激光雷达电路的浪涌降低方法,通过增加上电控制,将上电方式由直接上电改为间接上电,使得瞬间释放的大的浪涌电流间断释放,每次产生的浪涌电流远小于瞬间释放的大电流。通过试验验证,可以将瞬间上电产生的17.3A浪涌电流,减小到每次上电小于5A,并且没有引入新的限流电阻等器件。此方法能够在不改变光源工作性能的基础上,有效地抑制上电浪涌电流,有效地保护了供电模块。     

基于惯性/里程计组合导航的管道定位仿真分析

管道在油气传输中有着非常重要的地位,关乎着生命与财产安全,定期对传输管道进行检测能使管道安全、高效地运行.对管道损伤点进行精确定位,是修复管道缺陷所必需的.本文仿真了检测设备在管道中的运行轨迹,并加入了检测设备在管道中滚转运动和长时间导航下陀螺刻度系数漂移的影响,搭建了基于惯性/里程计组合导航的仿真模型.通过实际仿真发现,利用磁标点校正、卡尔曼滤波、磁标二点间误差修正和起点与终点误差修正,能有效提高管道中定位精度.     

空间主动光电遥感现状及发展

空间主动光电遥感技术在空间对地观测和深空探测等领域具有广阔的应用前景,探测对象包括地球和地外天体三维地形、地球植被垂直分布、大气气溶胶与云的垂直分布、大气温湿廓线、大气风廓线和特殊气体浓度等。为系统梳理空间主动光电遥感技术,综合分析了国内外空间主动光电高程探测载荷和大气垂直廓线探测载荷的发展历史和现状,提出了未来我国在多波束单光子三维地形探测、高光谱分辨率激光大气探测、差分吸收激光大气探测、激光掩星大气探测和激光海洋探测领域开展更深入研究的建议。     

青岛上空中层大气密度和温度的激光雷达探测

介绍了中国电波传播研究所瑞利散射激光雷达系统的结构和性能, 阐述了激光雷达探测中层大气密度和温度的工作原理, 给出了青岛地区中层大气密度和温度的初步探测结果. 通过与卫星、探空气球和大气模式数据的结果对比, 验证了激光雷达探测大气温度的可靠性. 基于2008-2009两年的观测, 获得了青岛地区上空中层大气温度的季节变化和平均分布. 激光雷达观测结果表明, 青岛地区平流层温度比CIRA86模式结果高, 且二者偏差呈夏秋季小、冬春季大的特点, 中间层温度则正好相反.      

非平衡状态下星载三维激光雷达图像畸变研究

激光雷达是飞行器软着陆的重要辅助手段,在飞行器降落过程中它可以实时、精确、快速地确定星体表面局部区域的特征地形。但是,在扫描成像过程中它的载荷平台会有微小的震动,这种非平衡状态会导致由激光雷达获取的点云图像发生一定的畸变。结合激光雷达成像原理和误差传播理论分析了平台稳定性对三维激光雷达成像的影响,研究了在不同扫描周期内三维激光雷达图像变形。实验结果表明,除了受到仪器本身测量精度的影响之外,激光雷达获取图像质量还与扫描时间、成像区域密切相关。利用高分辨率的星载测时与测姿装置可以修正系统性的地形畸变,但是仪器误差也会引入到纠正后的图像之中。按照现有的平台姿态测量水平,控制激光雷达成像时间是它辅助导航着陆能否成功的关键。     

基于激光雷达的卫星发动机精度测量方法

针对卫星发动机精度测量要求,文章提出了一种基于激光雷达的测量方法。首先利用多个已知位置的靶球建立卫星测量基准坐标系;之后利用高精度平面镜的隐藏点扫描测量功能获取发动机的内部轮廓点云图;最后利用Spatial Analyzer专业测量软件计算出发动机内部的关键几何中心轴线方向。测试结果表明,该测量方法具有较好的精度和重复性,可用于卫星发动机的精度测量。     

一种从激光扫描数据中提取角点特征的方法

提出一种从激光扫描数据中提取角点特征的方法,以满足结构化环境中移动机器人定位的需要。该方法分为角点特征滤波、角点函数计算、非极大值抑制和角点特征提取与定位四部分。首先,通过角点特征滤波排除不具备角点特征要素的扫描点。然后,通过角点函数衡量余下的扫描点作为角点特征的程度。之后,采用非极大值抑制方法去除局部区域内非极大值对角点特征提取的干扰。最后,通过阈值法提取出角点特征并对其进行定位。实验结果表明,该方法可以准确地从激光扫描数据中提取出角点特征,并对位置参数具有很好的鲁棒性。     

火星车自主导航与路径规划技术研究

针对火星车工作任务环境,借鉴国外成功研究经验,给出了火星车自主导航敏感器配置,研究可在实际工程中应用的火星车自主导航与路径规划技术,包括DEM图构建与障碍物检测、全局路径规划、基于立体视觉相机的视觉里程计、多传感器融合位姿确定以及局部路径规划技术,并搭建了实验系统,在实验室内进行了仿真验证。相关研究结果可为我国后续开展火星车自主导航系统研究提供一定的基础。