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动态环境下融合激光雷达和IMU的激光里程计设计
引用本文:张 涛,张 晨,魏宏宇.动态环境下融合激光雷达和IMU的激光里程计设计[J].导航定位于授时,2022(3):70-78.
作者姓名:张 涛  张 晨  魏宏宇
作者单位:东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096
基金项目:中央高校基本科研业务费(2242021K1G008);东南大学国家自然科学基金剩余资金培育项目(9S20172204)
摘    要:激光SLAM 通常通过多帧点云配准,完成位姿变换矩阵的估计,而点云中的动态点会降低 激光里程计的定位精度。为了减少动态点引入的误差,提出了一种动态点云识别算法,并结合该 算法改进了传统特征匹配策略,组成了动态环境下融合激光雷达和IMU 的激光里程计。通过约 束范围角与动态中心点,将点云快速分割成多个簇类,再借助IMU 信息,快速建立点云簇类配准 关系,从而去除动态点,最后根据簇类的对应关系进行约束,以提高匹配的精度与速度。使用 KITTI数据集和UGV 在多个情形下进行了实验。实验结果表明,该算法可以成功识别点云中的 多个动态对象,并通过去除动态点,有效地减少了位姿估计的累积误差。

关 键 词:动态识别  激光里程计  点云分割

Design of Lidar Odemeter Integrating Lidar and IMU in Dynamic Environment
ZHANGTao,ZHANGChen,WEIHong-yu.Design of Lidar Odemeter Integrating Lidar and IMU in Dynamic Environment[J].Navigation Positioning & Timing,2022(3):70-78.
Authors:ZHANGTao  ZHANGChen  WEIHong-yu
Institution:schoolofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;KeyLabofMicroInertialInstrumentsandAdvancedNavigationTechnologyofMinistryof Education,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China
Abstract:Multi-framepointcloudregistrationisusuallyusedtoestimatetheposetransformation matrix.Thedynamicpointsinthepointcloudreducethepositioningaccuracyofthelidarodometer. Inordertoreducetheerrorintroducedbydynamicpoints,adynamicpointcloudrecognition algorithmisproposed,andcombinedwiththisalgorithm,thetraditionalfeaturematchingstrategy isimprovedtoformalaserodometerthatintegrateslidarandIMUinadynamicenvironment.The pointcloudisquicklydividedintomultipleclustersbyrestrictingtherangeangleandthedynamic centerpoint,andthenusingtheIMUinformation,theregistrationrelationshipofthepointcloud clustersisquicklyestablished.Therebythedynamicpointsareremoved,andfinallytheprecision andspeedofmatchingareimprovedbyconstrainingaccordingtothecorrespondingrelationshipof theclusters.ExperimentsarecarriedoutinmultiplesituationsbyusingtheKITTIdatasetand UGV.Theresultsshowthatthedesigneffectivelyreducethecumulativeerrorofposeestimation byremovingdynamicpoints.
Keywords:Dynamicrecognition  Lidarodometer  Pointcloudsegmentation
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