在室内未知环境下使用无人车进行工作时,能够实时获得其精确的位置与姿态是进行后续研究的基础和保障。同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术自首次提出后,被很多学者看作实现自主移动无人车的关键研究...
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在室内未知环境下使用无人车进行工作时,能够实时获得其精确的位置与姿态是进行后续研究的基础和保障。同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术自首次提出后,被很多学者看作实现自主移动无人车的关键研究方向,当无人车在室内环境下在进行匀速运动或者纯旋转运动时,单目视觉惯性里程计由于缺少加速度激励,尺度和部分角度变得不可观,导致定位精度不佳。而引入轮式里程计可以解决上述由于运动方式导致的不可观问题,并且可以提高在发生视觉退化或惯性测量单元测量值漂移时的定位鲁棒性。本文在对经典的视觉惯性里程计系统框架进行分析的基础上,提出了一种基于非线性优化方法的相机-IMU-轮式里程计融合定位算法。主要研究内容如下:为了解决单目VINS由于缺少运动激励导致的初始化不稳定的问题,提出一种融合轮式里程计的视觉惯性里程计定位方法。本文研究分析了IMU和轮式里程计的预积分和误差传播过程,在初始化模块使用松耦合的方法融合轮式里程计测量值,通过提出一种有效的监测外参质量的方法,在保证精度的情况下减少因固定时间重新校正外参的计算负担,以提高系统初始化的稳定性。为了解决室内弱纹理环境对定位精度的影响,本文采用基于RANSAC算法的层次聚类方法快速实时的提取环境中的平面几何信息。提出基于平面几何检测方法构建地面约束,并通过添加地面约束减少由于累计误差造成的对定位精度的影响,构建了基于位姿图优化方法的后端优化模型,进一步提高了无人车在室内弱纹理环境下的定位精度。最后搭建实验系统,在公开数据集与弱纹理、弱光环境的实际室内场景进行了对比实验。本文提出的算法在定位精度与鲁棒性方面相较单目视觉惯性里程计系统均有所提高。
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