检索结果-内蒙古大学图书馆

中国惯性技术学报 2024年第9期32卷 898-906,917页

作者：徐晓苏何宇明微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

回环检测是减少激光惯性同步定位与建图(SLAM)位姿漂移的有效方法,而回环检测的精度和速度是其能否被应用于SLAM的关键因素。基于此,提出了一种基于三角词袋回环检测的激光惯性SLAM算法。首先,通过激光点云的LinK3D特征生成三角描述符,... 详细信息

回环检测是减少激光惯性同步定位与建图(SLAM)位姿漂移的有效方法,而回环检测的精度和速度是其能否被应用于SLAM的关键因素。基于此,提出了一种基于三角词袋回环检测的激光惯性SLAM算法。首先,通过激光点云的LinK3D特征生成三角描述符,使用三角描述符构建三角词袋,实现实时位置识别与六自由度回环位姿估计。其次,将LinK3D特征用于帧到帧的点云配准,与惯性测量装置(IMU)预积分相结合,实现精确鲁棒的帧间位姿估计。在KITTI数据集上的实验结果表明,与LIO-SAM算法相比,所提SLAM算法的帧间位姿估计方法更加鲁棒,轨迹的平均均方根误差减少29.79%,每次回环约束的平均耗时减少93.53%。实测实验结果表明,与LIO-SAM算法相比,所提算法每次回环约束的平均耗时减少85.15%,室外长距离实验的绝对轨迹误差的均方根误差减少84.36%。

关键词：同步定位与建图回环检测词袋模型点云配准

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基于鲁棒马氏距离统计量的多源融合抗差估计方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 252-262页

作者：姜颖颖潘树国孟骞高旺东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为了有效抵御复杂多变城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号干扰、增强多源融合定位可靠性,提出一种基于鲁棒马氏距离的多源融合抗差估计方法。该方法在分析观测值故障传播特点以及典型方差膨胀抗差估计模型基础上,基于相邻新息序列... 详细信息

为了有效抵御复杂多变城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号干扰、增强多源融合定位可靠性,提出一种基于鲁棒马氏距离的多源融合抗差估计方法。该方法在分析观测值故障传播特点以及典型方差膨胀抗差估计模型基础上,基于相邻新息序列构造鲁棒马氏距离检验统计量。历史新息的引入能够提高系统观测冗余,同时不同观测量间的新息交互增强了异常检验统计量的鲁棒性。根据鲁棒马氏距离的统计特性,给出抗差关键门限取值规则并分别结合两种典型加权策略自适应调节观测值噪声矩阵。利用典型城市峡谷环境下惯性导航系统(INS)/GNSS/激光雷达(LiDAR)/VINS多源融合车载数据进行相关实验,与现有方法相较,所提方法能够将三维均方根定位误差最低限制在3.37 m。通过对比不同组显著性水平下的定位结果,进一步说明所提方法在城市峡谷环境下定位的优越性。

关键词：多源融合城市环境马氏距离自适应权因子可靠性

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基于点线的视觉惯性导航系统初始化方法

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中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 463-467页

作者：吴建峰程向红微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

视觉惯性导航系统在初始化阶段解算出系统初始位姿、惯性测量单元(IMU)零偏以及单目尺度因子,能极大程度上保证系统收敛。为解决视觉惯性导航系统在点特征缺失环境下初始化效果差甚至失败的问题,提出了一种基于点线的视觉惯性导航系统... 详细信息

视觉惯性导航系统在初始化阶段解算出系统初始位姿、惯性测量单元(IMU)零偏以及单目尺度因子,能极大程度上保证系统收敛。为解决视觉惯性导航系统在点特征缺失环境下初始化效果差甚至失败的问题,提出了一种基于点线的视觉惯性导航系统初始化方法。首先,通过几何方法在滑动窗口内构造了一个基于点线的结构,该结构相比于点结构具有更丰富的先验信息;其次,使用从运动中恢复结构(Sf M)的方法,恢复点线结构的运动状态;最后,以松组合的形式对齐结构的运动状态以及IMU预积分结果,求解出IMU零偏、重力加速度、速度和尺度因子等初始量。实验结果表明:在点特征缺失的公共数据集上,相较于基于点特征的初始化方法,所提方法的均方根定位误差减少6%,初始误差显著降低,同时具有更好的建图结果。

关键词：视觉惯性导航系统线特征初始化

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基于双目视觉惯性的同步定位与稠密场景重建方法

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中国惯性技术学报 2024年第11期32卷 1086-1094,1101页

作者：张小国沈德玉张梓涵郑子豪微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学软件学院苏州215123

针对传统稠密同步定位与建图(SLAM)在高动态场景下位姿漂移且建图质量不佳的问题,提出了一种基于双目视觉惯性的同步定位与稠密场景重建方法。首先,针对位姿漂移问题,推导了双目相机提取三维路标点过程中的偏置信息方程,并采用惯性测量... 详细信息

针对传统稠密同步定位与建图(SLAM)在高动态场景下位姿漂移且建图质量不佳的问题,提出了一种基于双目视觉惯性的同步定位与稠密场景重建方法。首先,针对位姿漂移问题,推导了双目相机提取三维路标点过程中的偏置信息方程,并采用惯性测量装置的观测量筛选路标点,提高系统的定位精度和鲁棒性。其次,针对建图效果不佳的问题,提出了一种CREStereo多视图视差估计网络与截断符号距离函数相结合的增量式地图构建方法,根据双目模型的有效视距剔除关键帧序列中错误的深度估计,并采用体素哈希方式动态构建全局一致的三维场景。最后,在EuRoC数据集下对算法的实时定位和三维重建性能进行对比测试。实验结果表明,高动态场景下所提算法的定位精度相较于VINS-Mono提高了9.20%,在高动态和弱纹理条件下能够实现高质量建图。

关键词：稠密SLAM 视觉惯性里程计深度估计三维重建

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未知复杂环境中高效的快速安全轨迹生成方法

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中国惯性技术学报 2023年第6期31卷 620-626页

作者：王立辉郭意霖任元李勇许宁徽陈飞鹏东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对四旋翼无人机在未知复杂环境中无法高效生成快速且安全轨迹的问题,提出了一种以B样条曲线控制点为主体的硬约束轨迹生成方法。用B样条曲线表示轨迹,并以其控制点作为搜索和优化的主体,通过基于固定时间间隔扩张的前端搜索获取的轨... 详细信息

针对四旋翼无人机在未知复杂环境中无法高效生成快速且安全轨迹的问题,提出了一种以B样条曲线控制点为主体的硬约束轨迹生成方法。用B样条曲线表示轨迹,并以其控制点作为搜索和优化的主体,通过基于固定时间间隔扩张的前端搜索获取的轨迹时空信息,将后端轨迹优化问题简化成二次规划。在已知安全空间中,基于不同的优化策略高效地生成快速且具有安全保障的最终轨迹。与目前先进算法的比较结果表明,所提方法在获得同等甚至更优飞行时间的前提下,以飞行距离增加1.06%~4.52%的代价减少了57.6%~59.6%的重规划时间。

关键词：轨迹优化运动规划自主飞行避障无人机导航

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基于KLD重采样的抗差自适应UFastSLAM算法

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中国惯性技术学报 2023年第4期31卷 343-351页

作者：翟鸿启王立辉应泽华孟骞蔡体菁东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对声呐SLAM系统中噪声统计特性不准确或状态突变而导致无迹快速SLAM(UFastSLAM)算法性能下降及因采用固定粒子数而使得算法实时性不高的问题,提出一种基于改进粒子建议分布估计和自适应KLD重采样的UFastSLAM(RAUFastSLAM)算法。在载... 详细信息

针对声呐SLAM系统中噪声统计特性不准确或状态突变而导致无迹快速SLAM(UFastSLAM)算法性能下降及因采用固定粒子数而使得算法实时性不高的问题,提出一种基于改进粒子建议分布估计和自适应KLD重采样的UFastSLAM(RAUFastSLAM)算法。在载体位姿估计阶段,融入抗差自适应因子,利用抗差自适应无迹粒子滤波算法(RAUPF)对载体位姿进行估计;在特征状态估计阶段,利用抗差自适应无迹滤波算法(RAUKF)对环境特征的位置进行更新;在粒子重采样阶段,采用基于KL散度的自适应粒子重采样方法在线实时调整所需的粒子数,在保证精度的同时提高算法的实时性。实验结果表明,在量测噪声统计特性不准确且量测信息中有异常干扰时,与UFast SLAM算法相比,所提方法的载体位置估计、航向角估计和特征位置估计的精度分别提高了18.79%、16.67%和18.81%,对异常干扰具有更好的鲁棒性。

关键词：自主导航无迹快速SLAM 自适应滤波鲁棒性 KLD重采样

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基于深度学习与特征点速度约束的室内动态SLAM方法

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中国惯性技术学报 2023年第5期31卷 438-443页

作者：刘丰宇程向红曹毅微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

针对动态环境下同时定位与建图(SLAM)算法定位信息不准确、建图偏移严重的问题,提出一种深度学习与特征点速度约束相结合的室内动态SLAM方法。引入基于深度学习的潜在动态目标检测线程与基于ORB-LK光流金字塔的特征点速度计算线程。首先... 详细信息

针对动态环境下同时定位与建图(SLAM)算法定位信息不准确、建图偏移严重的问题,提出一种深度学习与特征点速度约束相结合的室内动态SLAM方法。引入基于深度学习的潜在动态目标检测线程与基于ORB-LK光流金字塔的特征点速度计算线程。首先,通过YOLO_v5算法对场景中潜在的动态目标进行识别判断,提供先验信息;然后,利用ORB-LK光流金字塔算法计算图像中特征点的相对速度,根据特征点速度约束判断潜在动态目标区域的真实动态性,更加合理地剔除动态特征点,提高视觉SLAM系统在室内动态环境下的定位精度和鲁棒性。实验结果表明,在TUM数据集中动态子序列下与ORB-SLAM2、Detect-SLAM、DS-SLAM相比,绝对轨迹均方根误差分别平均减少94.74%、51.95%、43.61%。

关键词：动态环境视觉SLAM 深度学习光流金字塔特征点速度约束

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基于改进GICP配准的激光-惯性SLAM算法

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中国惯性技术学报 2023年第8期31卷 814-822页

作者：徐晓苏高佳誉周帅姚逸卿微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

激光点云配准性能是影响激光-惯性SLAM系统精度和实时性的重要因素,对于多线激光雷达,大量的待配准点虽然能提高配准精度,但是也会降低系统运行效率。针对该问题,提出了一种基于改进广义迭代最近点(GICP)配准的激光-惯性SLAM算法。首先... 详细信息

激光点云配准性能是影响激光-惯性SLAM系统精度和实时性的重要因素,对于多线激光雷达,大量的待配准点虽然能提高配准精度,但是也会降低系统运行效率。针对该问题,提出了一种基于改进广义迭代最近点(GICP)配准的激光-惯性SLAM算法。首先,用改进的GICP算法进行点云配准,通过减少待配准点数量提高配对点的质量,增加迭代目标,提高了定位精度。其次,针对改进的GICP算法提出了一个高效的子地图模型,提高了系统运行效率。在KITTI数据集上的实验结果表明,与改进前的算法相比,所提算法的定位误差降低了69.98%;与Le GO-LOAM、LIO-SAM算法相比,所提算法的平均定位误差分别降低了88.44%和62.42%。同时进行了实测实验验证,与LeGO-LOAM、LIOSAM算法相比,所提算法的平均定位误差分别降低了21.02%和24.77%,且具有更高的系统运行效率。

关键词：激光-惯性SLAM 降采样点云配准子地图构建

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基于海洋遥感图像的无人艇路径覆盖规划算法

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中国惯性技术学报 2023年第1期31卷 85-91页

作者：曹毅程向红李丹若刘丰宇微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

遥感技术和无人艇的结合在海洋覆盖应用中具有巨大的潜力,提出了一种基于海洋遥感图像的无人艇路径覆盖方法。首先,为了建立精确的地图模型,提出了一种基于改进YOLO V3的旋转目标检测算法,在YOLO V3的基础上,细化障碍物的轴向、长度、... 详细信息

遥感技术和无人艇的结合在海洋覆盖应用中具有巨大的潜力,提出了一种基于海洋遥感图像的无人艇路径覆盖方法。首先,为了建立精确的地图模型,提出了一种基于改进YOLO V3的旋转目标检测算法,在YOLO V3的基础上,细化障碍物的轴向、长度、宽度和坐标信息,在不增加计算量的情况下提高复杂场景下障碍物检测的召回率。然后,为了获得高效的覆盖路径,提出了一种基于旋转光束和贪心算法的路径覆盖算法。该算法将完整路径分为直行路径和转弯路径,分别基于长度与避障目标优化覆盖路径。仿真结果表明,较基于栅格地图的神经元激励算法,所提出算法在长度上平均减少了9.3%,并且在2种极端海洋环境中实现路径覆盖率为100%,重复率小于2.1%。

关键词：无人艇遥感图像改进YOLO V3 路径覆盖旋转光束贪心算法

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面向地下场景的超宽带导航完好性保护级算法改进

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地球信息科学学报 2025年第3期27卷 612-622页

作者：徐雯文汤新华潘树国鲍亚川蔚保国东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室石家庄050081

【目的】超宽带测距误差分布表明,在存在显著重尾的情况下,高斯混合模型比简单的高斯概率包络更接近经验分布。通过传统的超界分布(Overbounding Distribution)模型获得的保护水平过于保守,会降低系统可用性。【方法】为提高系统可用性... 详细信息

【目的】超宽带测距误差分布表明,在存在显著重尾的情况下,高斯混合模型比简单的高斯概率包络更接近经验分布。通过传统的超界分布(Overbounding Distribution)模型获得的保护水平过于保守,会降低系统可用性。【方法】为提高系统可用性,提出了基于高斯混合模型(GMM)的超界框架来处理基于TOA(Time of Arrival)定位的超宽带测距误差样本。首先,结合EM算法获得测距误差的双组分GMM概率密度函数,并修正边界参数,使左右边界均满足双边超界条件,以构建双组分GMM形式的距离域双边超界模型。随后,基于GMM双边超界模型推导出计算位置域保护级(PL)的方法,对距离域的概率密度函数进行卷积以获得位置概率密度函数,求逆运算出PL。【结果】最后,开展实验验证应用GMM双边超界模型收紧PL的效果,采集3~93 m范围内的样本数据用于误差模型的构建,真实测试的性能评估表明,基于GMM双边超界模型比传统高斯双边超界模型计算所得的PL减小了20%以上。【结论】GMM双边超界模型能够以较小的计算成本收紧PL,增强系统可用性。

关键词：地下大空间超宽带完好性保护级高斯混合模型超界模型 TOA定位误差建模

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