3D惯导Lidar (lidar slam framework)

3D惯导Lidar SLAM

LIPS: LiDAR-Inertial 3D
Plane SLAM

摘要

本文阐述了最近点平面表示的形式化方法，并探讨了其在三维室内同步定位与映射过程中的应用价值。本研究引入了一个基于最近点平面表示设计的无奇异平面因子，并通过图优化框架展示了该因子与惯性预积测量的有效融合。通过定制LiDAR模拟器和实际实验测试后发现,LiDAR惯性三维平面SLAM（LIPS）系统表现稳定且可靠。

导言

准确且可靠的室内定位与地图绘制是非音频机器人应用的基础需求。通常情况下，室内环境包含大量几何信息（如直线和平面），从而能够有效利用这些信息以实现高精度的同时定位与制图（SLAM）。尽管无法依赖GPS进行室内定位（受限于室内环境），但通过外部传感器（如摄像头[1,2]、光探测与测距（LiDAR）传感器[3,4]以及声纳[5]配合惯性导航系统（INS））已经取得了显著效果。最近的激光雷达传感技术在便携性和性价比方面均有较大提升，在动态环境下表现尤为出色：每秒可向周围环境发送高达220万个数据点，并且能够高效处理这些数据以生成高质量的地图信息。基于Hesse形式的激光雷达传感器因其对光照条件及纹理特性的独立性而展现出显著的优势；然而，在实际应用中仍面临一个关键挑战：如何有效处理由大量无序三维点数据所带来的计算复杂度问题。为此，传统方法采用迭代闭合点(ICP)解