SLAM原理及應(yīng)用楊建鎖目錄/ContentsSLAM定義及原理SLAM基本框架01概述SLAM是什么SLAM的定義SLAM：同時(shí)估計(jì)機(jī)器人的位姿和環(huán)境地圖。Localization：在給定地圖的情況下，估計(jì)機(jī)器人的位姿。Mapping：在給定機(jī)器人位姿的情況下，估計(jì)環(huán)境地圖。SLAM解決的問(wèn)題機(jī)器人在環(huán)境中的位姿導(dǎo)航過(guò)程中需要的環(huán)境地圖。SLAM(simultaneouslocalizationandmapping),也稱為CML(ConcurrentMappingandLocalization),即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，或并發(fā)建圖與定位。SLAM示意圖表示t時(shí)刻無(wú)人車的位置描述，表示t時(shí)刻的無(wú)人車的平移旋轉(zhuǎn)的控制量，表示無(wú)人車行駛環(huán)境中第個(gè)道路特征標(biāo)志的位置狀態(tài)，則表示在t時(shí)刻車載傳感器測(cè)量距第i個(gè)道路特征標(biāo)志的觀測(cè)量。SLAM技術(shù)示意圖SLAM傳感器

IMU：高精度的陀螺儀、加速度計(jì)、地磁場(chǎng)傳感器,求解出模塊當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。GPS接收機(jī)：提供厘米級(jí)的定位精度。激光雷達(dá)：高精度地圖繪制、路標(biāo)檢測(cè)、障礙物識(shí)別、實(shí)時(shí)定位中環(huán)境感知應(yīng)用。相機(jī)：環(huán)境感知。（a）（b）（c）（d）02SLAM框架SLAM經(jīng)典框架前端：Odemetry后端：Optimization回環(huán)檢測(cè)：LoopClosing建圖：Mapping前端匹配方法

迭代最臨近點(diǎn)及變種：ICP、PL-ICP、NICP(加入法向量參考)?；趦?yōu)化方法：

激光數(shù)據(jù)掃描匹配問(wèn)題建模成非線性最小二乘優(yōu)化問(wèn)題。正態(tài)分布變換：把地圖看成很多高斯分布的集合，不需要通過(guò)搜索，直接最小化目標(biāo)函數(shù)便能得到轉(zhuǎn)換關(guān)系，ndt?；谔卣鞯钠ヅ洌和ㄟ^(guò)匹配從激光掃描提取的特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行匹配,loam。（a）ICP（b）PL-ICP后端優(yōu)化

基于濾波器：基于圖優(yōu)化：LOAM方案框架EKF-SLAM：使用最大似然算法進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，計(jì)算量復(fù)雜，魯棒性差。FastSLAM：小環(huán)境建圖效果，使用廣泛，粒子退化問(wèn)題。optimalRBPF方案：一個(gè)粒子每次傳播得到N個(gè)粒子，在N個(gè)粒子里面選擇最優(yōu)粒子，減少最優(yōu)粒子退化現(xiàn)象?；丨h(huán)檢測(cè)

幀與幀閉環(huán)檢測(cè)(scan-to-scan)：計(jì)算量小，易產(chǎn)生歧義。子圖與子圖閉環(huán)檢測(cè)(map-to-map)：計(jì)算量中等，中等歧義。子圖與圖閉環(huán)檢測(cè)(map-to-map)：計(jì)算量大，基本不產(chǎn)生歧義。（a）未回環(huán)檢測(cè)地圖（b）回環(huán)檢測(cè)地圖地圖構(gòu)建

尺度地圖：構(gòu)建的地圖與尺度保持一致，如柵格地圖、點(diǎn)云地圖。拓?fù)涞貓D：表示連通關(guān)系，包括是否連通以及距離大小。語(yǔ)義地圖：加標(biāo)簽的尺度地圖，強(qiáng)調(diào)地圖中對(duì)象與對(duì)象之間的描述性。柵格地圖語(yǔ)義地圖點(diǎn)云