基于旋轉(zhuǎn)二維激光的三維地圖構(gòu)建.pdf

1、當(dāng)下很多機(jī)器人需要在工作場(chǎng)景中移動(dòng)完成任務(wù)，而地圖是移動(dòng)機(jī)器人理解周?chē)h(huán)境并作出行動(dòng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文敘述了一種基于2D激光的環(huán)境三維地圖構(gòu)建方法，使機(jī)器人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采集激光數(shù)據(jù)并構(gòu)建三維點(diǎn)云地圖。
　　本文針對(duì)移動(dòng)地圖構(gòu)建，以通過(guò)二維旋轉(zhuǎn)激光傳感器構(gòu)建三維點(diǎn)云地圖為目的，在系統(tǒng)架構(gòu)、傳感器數(shù)據(jù)處理、位姿估計(jì)等方面展開(kāi)研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)設(shè)計(jì)了環(huán)境感知單元的軟硬件架構(gòu)，并針對(duì)多傳感器原

2、始數(shù)據(jù)時(shí)間戳不一致問(wèn)題，提出了基于樣條平滑的多傳感器時(shí)間同步。對(duì)不同的傳感器采用了不同的時(shí)間同步方法，一般傳感器數(shù)據(jù)直接使用線性插值法，而對(duì)于存在時(shí)間不確定性的視覺(jué)里程計(jì)數(shù)據(jù)，則利用重投影誤差和關(guān)鍵幀信息，采用樣條平滑方法實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。
　　(2)構(gòu)建了JDL模型(Joint Directors of Laboratories Model)和EKF(Extended Kalman Filter)相結(jié)合的多傳感器融合位姿估計(jì)方法。該

3、方法采用JDL模型作為多傳感器融合架構(gòu)，在JDL模型的態(tài)勢(shì)推斷層級(jí)，采用EKF方法融合基于ORB-SLAM2的雙目視覺(jué)里程信息和慣性傳感單元數(shù)據(jù)。通過(guò)兩者在位置變換估計(jì)和角度變換估計(jì)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)提高了位姿估計(jì)精度。
　　(3)實(shí)現(xiàn)了基于ICP(Iterative Closest Point)方法的在線和離線多幀地圖融合優(yōu)化。在線模式下，本文將多個(gè)點(diǎn)云局部地圖使用ICP的方法拼接融合在一起，得到最終的激光地圖。在保證基本的實(shí)時(shí)性的同時(shí)