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2020年

激光雷达小车定位轨迹精度研究

随着基于位置服务(locationbasedservice,LBS)的不断崛起,室内的定位成为其中的一个重要的方向,精确的定位轨迹可极大地满足人们的定位需求。室内定位通常是指室内环境中的位置定位,主要集成无线通信、惯性导航定位等技术,形成室内位置定位系统,实现室内空间人、物的位置监控。主要用于大型企业为客户提供智能购物,医院为患者提供电子指导,智慧园区为游客提供智能指导等服务。能准确定位人员、材料、设备等目标。主要应于人员定位护理和物资定位管理。常见场景包括访客位置管理、物流设备位置管理等。国内外的专家先后提出了有关室内定位算法中的邻近法改进算法,航位推算算法,还有基于视觉的定位研究以及基于多传感器融合的室内 定位研究上 述的 方 法 研究 比 较 深 入 而 广 泛但是都存在一定的局限性和缺陷性局限性表现在只针对闭合轨迹来进行定位研究没有涉及到非闭合轨迹的研究缺陷性表现在邻近法改进算法中效率不高航 位推 算 会 产 生 漂 移基于视觉的定位研究算法复杂度过高还有多传感器成本较低易受环境因素干扰且 传 统 的 卡 尔 曼滤波法由于噪声而导致滤波偏差考虑到激光雷达是一种集激光全球定 位系 统 和 惯 性 导 航 系 统种技术于一身的系统具有分辨率高抗干扰能力强体积小质量轻等优点用于获得数据并生成精确的数字高程模型故本文采用了激光雷达结合物流小车组合成激光雷达小车系统研究轨迹利用激光雷达测程和测图LiDARodometryandmappingLOAM算 法在机 器 人 操 作 系 统robotoperatingsystemROS系统中解算出轨迹与真实轨迹进行对比精度可在厘米级但在解算轨迹时考虑到激光雷达 在 旋 转 的每 一 周 后 返 回 一 帧数据后一帧点云对 前 一 帧 点云 不 能 进 行 连 续 的位置校准所 以 在 后 一 帧 点 云 数 据 中 获 得 的 点相 对 于 对 应 的 真 实 位 置 偏 移 量 增 加只 利 用LOAM 算法但没有闭环约束不涉及闭环的检测从而产生了运动的畸变定位误差增大又考虑到滤波估计当前时刻变量的状态然后再利用当前时刻状态去估计下一时刻变量的状态这是个不断迭代的过程雷达扫 出的 点 云 中 的 点 是 离 散化的不能保证前一 帧 数 据 的点 在 下 一 帧 中 仍 被扫描出因此需要借助 其 他 方 法 来 优 化 激 光 里程计的位置和姿态以提高估算精度可以通过消除运动畸变和滤除这些噪点得 到 更 近 似 于 真 实轨迹的方法去噪平滑而 自 适 应 粒 子 滤 波 算 法加速粒子收敛同时兼顾粒子的多样性从而减轻粒子贫乏问题使用较 少的 粒 子 数 来 得 到 较 为精确的轨迹结果本文在 解算 封 闭 和 半 封 闭 路 线的小车轨迹时采用 LOAM 算法与自适应粒子滤波adaptiveparticlefilterAPF算 法相融合的方法来进行轨迹纠偏达 到修 正 轨 迹 的 效 果可以有效提高定位的精度从 而最 大 限 度 地 消 除 运 动畸变和孤立的噪点问题提高定位轨迹精度
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