简析激光雷达SLAM原理

2020-12-29 17:59

SLAM全称Simultaneous localization and mapping，是即时定位与建图的缩写，主要用于解决机器人在未知环境运动时的定位与地图构建问题。对于市面上的激光雷达，主要用于环境探测和地图构建。

基于激光雷达激光SLAM系统可采用2D或3D激光雷达，根据具体应用场景选择不同。通常，激光SLAM系统通过对环境中获取的点云数据信息的匹配比对，计算激光雷达相对运动的距离和姿态的改变，来完成定位。

激光SLAM系统主要是传感器数据、视觉里程计、后端、建图及回环检测五个模块。

传感器数据：用于采集实际环境中的原始数据。

视觉里程计：主要是用于确定不同时刻与初始时刻的相对位姿，即不同时间移动物体相对位置的估算。

后端：主要通过后端优化减少位姿，优化视觉里程计带的累计误差。

建图：用于三维地图构建。

回环检测：主要约束后端优化方程，完成大幅度的空间累积误差的消除。

对于激光SLAM来说，即时定位是确定机器人相对初始时刻以及相对于每帧数据到来时的位姿变换的过程。而前一帧数据到当前帧雷达数据的位姿变换的过程称为扫描匹配。

目前的扫描匹配方法有：

1.雷达数据与雷达数据匹配

2.雷达数据与地图匹配

3.雷达数据与子地图匹配

4.地图与地图匹配

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