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面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合定位与建图方法研究

马艾强(通讯作者)

马艾强(通讯作者). 面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合定位与建图方法研究[J]. 工矿自动化.
引用本文: 马艾强(通讯作者). 面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合定位与建图方法研究[J]. 工矿自动化.
Research on LiDAR and IMU fusion method for positioning and mapping in underground coal mines[J]. Industry and Mine Automation.
Citation: Research on LiDAR and IMU fusion method for positioning and mapping in underground coal mines[J]. Industry and Mine Automation.

面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合定位与建图方法研究

Research on LiDAR and IMU fusion method for positioning and mapping in underground coal mines

  • 摘要: 针对矿井发生灾害时难以准确估计井下环境现状的问题,提出一种激光雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)与惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)融合的实时定位与建图方法。该方法引入一种适应于煤矿井下分层位姿估计的策略,在点云匹配时融合IMU进行分层位姿估计,优先匹配面特征,然后进行线特征匹配,在保证精度的同时,提高了位姿估计的实时性;在后端设计了一种新的因子图优化模型,通过插入关键帧因子、IMU因子、局部地图因子,采用基于贝叶斯树的因子图优化算法对变量节点进行增量式优化估计,从而能够在矿井巷道环境中提高定位和建图精度,降低全局累积误差。最后,在煤矿巷道和狭长走廊等具有挑战性的场景下对所提出的方法进行实验验证,并与主流LeGO-LOAM、LIO-SAM进行定性定量对比分析。结果表明,该方法三轴方向的误差均值和中值均小于0.32m,在煤矿巷道环境下可以实现良好的定位和建图效果。该方法可为煤矿井下移动机器人自主定位和导航提供技术支持。

     

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  • 网络出版日期:  2022-08-09

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