激光雷达SLAM方法与实现文献综述

 2022-11-26 12:11

一.概述

SLAM是同时定位与建图的缩写,它包含两个主要任务:定位和建图。这是移动机器人领域的一个重要的开放问题:为了精确地移动机器人必须有一个精确的环境地图;然而,要建立一个精确的地图,必须要知道移动机器人的感知位置。

1990年,首先提出了用EKF (Extended Kalman Filter)(卡尔曼滤波器)逐增地估计机器人姿态的后验分布和路标。其实,从未知的位置和未知的环境中开始,机器人在移动过程中通过反复观察环境的特征来定位自己的位姿,然后根据自己的位置构建周围环境的增量式地图,以便达到同时定位与建图。定位是近年来的热点和难点。定位技术取决于环境和对成本、精度、频率和鲁棒性的要求。能够实现定位的有GPS(Global Positioning System) (全球定位系统),IMU(Inertial Measurement Unit) (惯性测量单元)、无线信号等等。但是GPS只能在室外工作,而IMU存在累积误差。无线技术作为一种动态系统,不可能在成本和准确性之间平衡。随着快速的发展,SLAM配备激光雷达、摄像头、IMU和其他传感器在最近几年兴起。

从基于滤波器的SLAM开始,如今基于图像的SLAM起主导作用。图像SLAM算法来源于KF (Kalman Filter),是EKF和PF(Particle Filter)(粒子过滤器)以图形为基础的优化。单线程已经被多线程所取代,SLAM技术也从最早的军用过渡到多传感器融合的机器人应用

二.激光雷达传感器

激光雷达传感器可分为2D激光雷达和3D激光雷达,它们由激光雷达光束的数量定义。在生产工艺方面,激光雷达还可分为机械激光雷达,混合式固态激光雷达(如MEMS)(微机电)和固态激光雷达。固态激光雷达可以通过相控阵和闪存技术生产。

Velodyne:在机械激光雷达中,它具有VLP-16,HDL-32E和HDL-64E。在混合固态激光雷达中,它具有32E的Ultra Puck Auto。可以说是资料最多,软件最为完善的激光雷达。

SLAMTEC:它具有低成本的激光雷达和机器人平台,例如RPLIDAR A1,A2和R3。单线激光雷达,是一个很好的激光SLAN入门的激光雷达,加上一个移动平台,你就可以做出一个移动机器人。

Ouster:具有16至128通道的机械激光雷达。

Quanergy:S3是世界上第一个发布的固态激光雷达,M8是机械激光雷达。S3-QI是微固态激光雷达。

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