基于多传感器融合的轮式移动机器人SLAM研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:iror163
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术是目前无人系统定位与导航领域的研究热点,也是实现无人系统环境感知的重要手段。根据使用的传感器,SLAM技术主要分为视觉SLAM和激光SLAM。不过,随着无人系统作业任务与应用场景的多样化和复杂化,仅依靠单一传感器的SLAM算法往往无法正常工作。例如,视觉SLAM难以应对纹理缺失、光照变化明显和快速运动等场景,激光SLAM在一些重复性场景(如隧道和走廊等)容易陷入低特征困境,从而无法进行准确定位。一种有效的提升SLAM算法精度和鲁棒性的方法是进行多传感器信息融合。因此,针对地面轮式移动机器人,本文提出了一种基于双目视觉、轮式里程计与激光雷达的多传感器融合SLAM算法,充分利用各个传感器的优势,取长补短,提升了系统的定位建图精度和鲁棒性。具体工作如下:首先,设计并实现了轮式移动机器人实验平台,进行了双目相机、轮式里程计和激光雷达之间的外参标定实验,确定了各传感器之间的相对位姿变换关系,并完成了各传感器测量数据之间的时间戳对齐工作。然后,提出了一种基于优化的双目视觉与轮式里程计紧耦合定位系统。由于机器人采用滑动转向底盘,转弯时车轮存在打滑的事实,使用瞬时旋转中心(Instantaneous Centers of Rotation,ICR)和机械影响因子对滑动转向机器人进行建模,推导了基于ICR的轮式里程计约束,并针对地面移动机器人,引入平面约束。在室内和室外场景进行了对比实验,实验结果表明,本文定位算法相比禁用回环优化的VINS-Fusion算法在精度和轨迹平滑度上具有一定的优势。随后,利用双目视觉、轮式里程计和激光雷达信息,实现了一种具备回环检测和构建可复用地图功能的SLAM算法。该算法将双目视觉与轮式里程计紧耦合定位系统输出的位姿作为激光帧间匹配(scan-to-map)算法的初始值,实现了高精度定位与建图功能。在室内大尺度场景进行了激光建图实验,实验结果表明,本文SLAM算法能够构建满足路径规划与导航等任务要求的高精度栅格地图。最后,提出了一种结合视觉与激光信息的回环检测策略,并且对于由不同信息检测到的回环,采用不同策略构建回环约束。
其他文献
大功率LED光源作为21世纪最具发展潜力的绿色照明光源,其产业发展备受关注。LED封装是整个LED产业链中承上启下的环节,而LED荧光粉涂覆是封装环节中最重要的一环,涂覆后的涂层厚度直接影响到最终的发光品质。传统的涂覆作业依靠操作员经验进行,难以保证精度。为了精确控制涂层厚度需要对荧光粉胶涂层进行建模,并依据模型对喷枪轨迹进行规划和优化工作,同时对涂覆过程中的影响因素进行实时控制。本文以最新的微涂
背景:目前全世界范围内,糖尿病的患病率呈上升趋势。继发于糖尿病的勃起功能障碍(diabetes mellitus erectile dysfunction,DM ED)是严重影响男性患者生活质量的重要并发症之一。DM ED发病机制复杂,涉及阴茎海绵体内皮及平滑肌功能障碍,海绵体神经病变和人体内分泌异常。因此,传统的糖尿病治疗或者ED治疗方法对于DM ED疗效较非糖尿病ED患者差,而副作用却更多。因
随着人类社会文明的进步,室内吸烟已经成为科研人员研究和关注的重点社会问题,二手烟严重危害人体健康,如何降低二手烟的危害愈发重要。目前主要的方法有两种:1.从卷烟本身出发,降低卷烟烟气中有害物质的含量;2.从吸烟环境出发,降低室内烟气浓度。因此,本论文利用逆向重构方法和CFD(计算流体力学,Computational Fluid Dynamics)技术建立卷烟烟气在卷烟中流动的数学模型,真实模拟了卷
随着节能减排和绿色铸造趋势的加强,交通领域安全结构件的轻量化变得尤为关键,尤其是新能源汽车领域,对高强、高韧、轻质铝合金安全结构件的需求愈加强烈。Al-Mg系铝合金具有密度小、比强度高、成形性好、耐腐蚀、可焊性好等优良性能,是交通领域安全结构件的较理想之选。然而,Al-Mg系铝合金因其较差的熔铸性能和较低的强度,限制了其作为交通领域安全结构件的使用。采用微合金化和特种铸造工艺是提高Al-Mg合金强
坝子是贵州的典型地貌,主要分布于山间盆地、河谷沿岸和山麓地带,地势平坦,土壤肥沃,是多山地区宝贵的耕地资源。贵州境内分布有一万多个坝子,约占贵州耕地的四分之一,是贵州主要的粮食产区及人口聚居交往的地区,出现了许多民族融合的现象。目前,学界较少涉及以坝子这一特殊地理单元作为研究对象,对贵州坝子地区的传统村落空间形态进行研究。为了丰富地区性坝子聚落的研究,增加民族融合地区的案例研究,经过两次的实地调研
羊栖菜(Sargassum fusiforme)是亚洲一些国家和地区常见的一种食用海藻,含有丰富的营养物质和矿物质元素,不仅具有较好的食用价值,也具备较高的药用价值,因此被誉为“长寿菜”,其主要的活性物质之一是多糖。本论文通过对羊栖菜多糖的提取、分离纯化、结构表征,以及对肠道屏障的保护作用进行研究,为羊栖菜多糖资源的开发利用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)比较了不同提取方法(传统热水提取、纤
高压输电线路较长,常跨越在人烟稀少、地形复杂、气候恶劣的地区,一旦发生故障则极难查找;若能在线路故障后准确地定位故障点,有利于及时修复线路,保障电力系统的安全、稳定和经济运行。近年深度学习在输电线路故障定位方面开展了探索性研究,但现有故障定位深度学习模型对线路参数较为敏感,不同线路需专门构建相应仿真模型重新进行训练,制约了该类方法的推广应用。此外,我国高压直流输电线路横跨距离远,交流线路与直流线路
随着我国经济和交通事业的快速发展,车流量逐年增加,早期建设的桥梁老化、破损现象日趋严重,部分桥梁出现承载力不足或已达到设计基准期的状况,桥梁倒塌事故时有发生,并且我国逐步从注重桥梁建设阶段过渡到建设与管养并重阶段,桥梁健康检测越来越受到交通部门的重视。针对传统桥梁病害检测需要大量劳动力、检测效率低、漏检率大、成本高等问题,本文提出利用无人机获取桥梁表面图像,借助卷积神经网络和数字图像处理技术得到桥
新课改背景下,课堂教学模式不断创新,给学生提供了更多的学习方法,创新了课程知识的教学方法。阅读教学是初中英语课程教学中的一个重要组成部分,旨在培养学生良好的阅读能力,形成阅读技巧。初中英语阅读教学课程中,引入项目式学习法采取多种教学引导策略,将项目式学习融合进初中英语阅读教学中,对提高初中英语阅读教学的教学效果具有积极作用。
随着网络信息化的发展,通过网络传输的资源越来越多。传统的时间触发控制在每一离散时刻周期性地传输数据,此过程会传输大量冗余信息。围绕减少冗余信息传输这一问题,事件触发控制被提出。该方法因为采用非周期方式传输必要信号这一特点而广受关注。对于具有非线性,不确定性和强耦合等特点的实际系统,目前的事件触发控制研究主要采用零阶保持器机制使得在事件触发间隔中的传输信号保持不变。在对系统结构有一定了解的前提下,此