Abstract
緊耦合lidar inertial里程計, 用smoothing和mapping.app
1. Introduction
緊耦合lidar-inertial里程計.框架
通常都是用ICP或者是GICP.dom
在LOAM[1], IMU被引入來de-skew lidar scan, 而後給移動一個先驗作scan-匹配.oop
在[15], 預積分IMU測量被用來 de-skew 點雲.spa
一個robocentric lidar-inertial 狀態估計器, R-LINS[16] , 用error-state KF.orm
LIOM只能 0.6 倍實時blog
3. LiDAR Inertial Odometry via SAM
A. System Overview
狀態是:io
\[\mathbf{x}=\left[\mathbf{R}^{\mathbf{T}}, \mathbf{p}^{\mathbf{T}}, \mathbf{v}^{\mathbf{T}}, \mathbf{b}^{\mathbf{T}}\right]^{\mathbf{T}} \]
B. IMU Preintegration Factor
角速度, 加速度的測量:form
\[\begin{array}{l} \hat{\boldsymbol{\omega}}_{t}=\boldsymbol{\omega}_{t}+\mathbf{b}_{t}^{\boldsymbol{\omega}}+\mathbf{n}_{t}^{\boldsymbol{\omega}} \\ \hat{\mathbf{a}}_{t}=\mathbf{R}_{t}^{\mathbf{B W}}\left(\mathbf{a}_{t}-\mathbf{g}\right)+\mathbf{b}_{t}^{\mathbf{a}}+\mathbf{n}_{t}^{\mathbf{a}}, \end{array} \]
這裏 \(\hat{\omega}_t\) 和 \(\hat{a}_t\) 是 raw 測量在 \(B\) 系.class
速度, 位置和旋轉在 \(t+\Delta t\)時刻以下:
\[\begin{aligned} \mathbf{v}_{t+\Delta t}=\mathbf{v}_{t}+\mathbf{g} \Delta t+\mathbf{R}_{t}\left(\hat{\mathbf{a}}_{t}-\mathbf{b}_{t}^{\mathbf{a}}-\mathbf{n}_{t}^{\mathbf{a}}\right) \Delta t \\ \mathbf{p}_{t+\Delta t}=\mathbf{p}_{t}+\mathbf{v}_{t} \Delta t+\frac{1}{2} \mathbf{g} \Delta t^{2} \\ &+\frac{1}{2} \mathbf{R}_{t}\left(\hat{\mathbf{a}}_{t}-\mathbf{b}_{t}^{\mathbf{a}}-\mathbf{n}_{t}^{\mathbf{a}}\right) \Delta t^{2} \\ \mathbf{R}_{t+\Delta t}=\mathbf{R}_{t} \exp \left(\left(\hat{\boldsymbol{\omega}}_{t}-\mathbf{b}_{t}^{\omega}-\mathbf{n}_{t}^{\omega}\right) \Delta t\right) \end{aligned} \]
這裏 \(R_t = R_t^{WB} = R_t^{{BW}^T}\). 這裏咱們假設 角速度 和 加速度 的\(B\) 保持不變.
C. LiDAR Odometry Factor
當一個新的scan到達時, 咱們先作特徵提取. Edge / planar 特徵被提取來估計局部點的roughness. 有大的 roughness值的實被分類爲edge, 值小的就是planar特徵.
1. Sub-keyframes for voxel map
2. Scan-matching
3. Relative transform
edge點和平面點對應以下:
\[\begin{array}{r} \mathbf{d}_{e_{k}}=\frac{\left|\left(\mathbf{p}_{i+1, k}^{e}-\mathbf{p}_{i, u}^{e}\right) \times\left(\mathbf{p}_{i+1, k}^{e}-\mathbf{p}_{i, v}^{e}\right)\right|}{\left|\mathbf{p}_{i, u}^{e}-\mathbf{p}_{i, v}^{e}\right|} \\ \mathbf{d}_{p_{k}}=\frac{\left(\mathbf{p}_{i, u}^{p}-\mathbf{p}_{i, v}^{p}\right) \times\left(\mathbf{p}_{i, u}^{p}-\mathbf{p}_{i, w}^{p}\right) \mid}{\left|\left(\mathbf{p}_{i, u}^{p}-\mathbf{p}_{i, v}^{p}\right) \times\left(\mathbf{p}_{i, u}^{p}-\mathbf{p}_{i, w}^{p}\right)\right|} \end{array} \]
D. GPS Factor
當收到GPS測量的時候, 我會先轉換到局部笛卡爾座標系.
通常咱們只有在估計的位置協方差大於接受的GPS位置協方差的時候才加入 GPS factor.
E. Loop Closure Factor
...
4. Experiments
咱們比較了LIO-SAM, LOAM和LIOM. LIO-SAM和LOAM是專一在實時的輸出, 而LIOM是有無限的時間處理的.
A. Rotation Dataset
遇到的最大的旋轉速度是 133.7°/s.
B. Walking Dataset
LIOM只跑了0.56x的實時.
C. Campus Dataset
D. Park Dataset
...
E. Amsterdam Dataset
....
F. Benchmarking Results
...
5. Conclusions and Discussion
沒啥.