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面向城市复杂环境的GNSS/INS高精度图优化算法 被引量:11
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作者 韩勇强 于潇颖 +1 位作者 纪泽源 陈家斌 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期582-588,共7页
在城市复杂环境下,GNSS接收机易受到建筑物遮挡、多路径效应等多种因素影响,导致信号出现粗差或者拒止情况,从而对GNSS/INS组合导航系统的精度和鲁棒性造成影响。提出了一种具备粗差在线检测的GNSS/INS图优化组合导航算法,提高城市环境... 在城市复杂环境下,GNSS接收机易受到建筑物遮挡、多路径效应等多种因素影响,导致信号出现粗差或者拒止情况,从而对GNSS/INS组合导航系统的精度和鲁棒性造成影响。提出了一种具备粗差在线检测的GNSS/INS图优化组合导航算法,提高城市环境条件下的组合导航系统性能。基于信息之间存在关联性的特点,设计了一种卫星信号滑窗粗差检测与拟合替换算法,抑制卫星粗差影响;构建了GNSS位置、速度因子和改进的IMU预积分因子,实现了组合导航信息非线性优化。仿真和车载数据试验表明,针对卫星信号中存在粗差的情况,所提算法的定位精度相比扩展卡尔曼滤波和传统图优化算法提升90%以上,可以辅助导航系统获得较好的状态估计效果;针对GNSS拒止的情况,该算法的位置定位精度相比扩展卡尔曼滤波算法提升30%以上。 展开更多
关键词 粗差检测 图优化 imu积分 卫星导航
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一种融合视觉与IMU的车载激光雷达建图与定位方法 被引量:11
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作者 林晨浩 彭育辉 《福州大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第1期82-88,共7页
针对激光雷达非匀速运动畸变问题,提出一种融合视觉惯性里程计和激光雷达里程计,进行三维地图构建与定位(simultaneous localization and mapping,SLAM)方法.经预处理和时间戳对齐后的数据,应用视觉估计和惯性测量单元(inertial measure... 针对激光雷达非匀速运动畸变问题,提出一种融合视觉惯性里程计和激光雷达里程计,进行三维地图构建与定位(simultaneous localization and mapping,SLAM)方法.经预处理和时间戳对齐后的数据,应用视觉估计和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)预积分对视觉进行初始化,通过约束的滑窗优化和视觉里程计的高频位姿,将传统雷达匀速运动模型改进为多阶段匀加速模型,从而降低点云畸变.同时,利用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,LM)方法优化激光里程计,提出一种融合词袋模型的回环检测方法,最终实现三维地图构建.基于实车试验数据,通过与LEGO-LOAM(lightweight and ground-optimized lidar odometry and mapping on variable terrain)方法的结果对比,本文方法在平均误差和误差中位数上分别提升了16%和23%. 展开更多
关键词 激光雷达 融合视觉 imu积分 同时定位与建图 滑窗优化
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基于精化预积分的GNSS/IMU/视觉多源融合定位方法
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作者 贾晓雪 赵冬青 +3 位作者 肖国锐 杨显赐 杨朝永 赖路广 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2026-2032,共7页
针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引... 针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引入地球自转角速率,速度和位置更新中引入由地球自转引起的科里奥利加速度,同时将由载体位置引起的地球重力变化及时反馈至预积分算法中,详细推导了引入地球自转和重力变化后预积分算法的具体过程,实现对传统预积分模型的精化。并将精化的预积分算法应用于基于紧耦合全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)/IMU/视觉多源融合系统中,实测实验结果表明:利用精化的预积分模型可使系统预积分的模型误差有效减小,显著提升多源融合系统整体的定位定姿精度,其中系统定位精度提升32.41%,航向角精度提升4.23%。 展开更多
关键词 imu积分 地球自转 重力变化 图优化 多源融合定位
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复杂光强下无人机视觉惯性定位算法
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作者 王坤鹏 付世沫 +2 位作者 魏媛媛 王耀力 常青 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第11期18-25,共8页
针对复杂光照条件下视觉惯性同步定位与地图构建(VIO-SLAM)算法易发生偏移以及跟踪失败等问题,提出了一种改进的VIO-SLAM算法。首先,所提PVIO-SLAM算法对图像进行照度判别,对不同照度分别进行自适应对数校正和对比度受限的直方图均衡化(... 针对复杂光照条件下视觉惯性同步定位与地图构建(VIO-SLAM)算法易发生偏移以及跟踪失败等问题,提出了一种改进的VIO-SLAM算法。首先,所提PVIO-SLAM算法对图像进行照度判别,对不同照度分别进行自适应对数校正和对比度受限的直方图均衡化(CLAHE)处理;接着,采用提出的自适应加权融合策略对预处理后的图像进行融合,同时使用预积分缩小匹配范围加速特征点匹配,引入回环校验来提高算法的鲁棒性;最后,在公共数据集上进行实验,与原算法相比,未开启回环校验时所提算法均方根误差降低35.75%,开启后均方根误差进一步降低14.96%。实际场景下的实验结果表明,所提算法的运动轨迹与真实轨迹相吻合。综上所述,提出的算法有效提升了复杂光照条件下的VIO-SLAM的精度,具有较高的鲁棒性。 展开更多
关键词 无人机定位 复杂光照 图像处理 imu积分 回环校验
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融合IMU的多帧点云场景配准方法 被引量:2
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作者 刘雷 柏艳红 +1 位作者 孙志毅 赵兵洋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1246-1250,共5页
三维重建技术广泛应用于无人驾驶、测绘、物流等领域,其中点云配准是最关键的技术。针对多帧点云配准误差累计大,姿态估计不准确等问题。提出了一种基于惯性传感器(IMU)线性插值的点云去畸变方法,该方法采用激光点前后最近时刻的IMU预... 三维重建技术广泛应用于无人驾驶、测绘、物流等领域,其中点云配准是最关键的技术。针对多帧点云配准误差累计大,姿态估计不准确等问题。提出了一种基于惯性传感器(IMU)线性插值的点云去畸变方法,该方法采用激光点前后最近时刻的IMU预积分值进行线性插值获得当前时刻雷达位姿,将单帧不同时刻激光点校正到统一坐标系。同时将IMU雷达位姿作为多帧点云配准初值,通过曲率特征点到直线、到平面的距离观测最小约束,构建包含配准误差和IMU预积分误差的联合优化方程来求解准确的雷达位姿。实验结果表明,引入IMU提高了多帧点云配准精度,减少了点云地图的重影。 展开更多
关键词 imu积分 LIDAR imu 多帧点云配准
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融合惯性信息的单目直接法定位与稠密地图构建 被引量:3
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作者 于建均 王洋 +2 位作者 左国玉 阮晓钢 李晨 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第10期1967-1976,共10页
针对单目直接法依靠图像梯度进行优化容易陷入局部最优、且难以构建低纹理区域地图的问题,构建高精度IMU预积分模型,将惯性信息融合到图像跟踪过程中,为视觉跟踪提供精确的帧间运动约束及良好的初始化梯度方向信息,构建视觉惯性跟踪模型... 针对单目直接法依靠图像梯度进行优化容易陷入局部最优、且难以构建低纹理区域地图的问题,构建高精度IMU预积分模型,将惯性信息融合到图像跟踪过程中,为视觉跟踪提供精确的帧间运动约束及良好的初始化梯度方向信息,构建视觉惯性跟踪模型,提高了单目视觉的定位精度并实现半稠密地图构建;通过超像素图像分割提取出二维图像不同的轮廓位置,提出双重投影匹配算法确定出可靠的超像素与对应的3D空间点,通过RANSAC对低梯度图像区域进行平面拟合以及异常点剔除,完成低纹理区域的地图扩建,实现稠密点云地图的构建。实验结果表明,与传统视觉定位模型相比,直接法与惯性信息融合提高了系统的定位精度,在无GPU加速的情况下能构建精确的稠密三维点云地图。 展开更多
关键词 单目视觉 imu积分 直接法 稠密点云地图
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基于单目视觉和惯性信息融合的SLAM 研究 被引量:1
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作者 张诚 刘广文 +1 位作者 刘智 黄丹丹 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2020年第5期118-124,共7页
定位与建图是移动机器人自主导航的重要基础。基于单目视觉的SLAM算法存在着在快速运动、图像遮挡、纯旋转运动等场景下丢失目标的问题。IMU可以对短时间内的快速运动作出较好的位姿估计,而视觉数据可以有效地估计并修正IMU在慢速运动... 定位与建图是移动机器人自主导航的重要基础。基于单目视觉的SLAM算法存在着在快速运动、图像遮挡、纯旋转运动等场景下丢失目标的问题。IMU可以对短时间内的快速运动作出较好的位姿估计,而视觉数据可以有效地估计并修正IMU在慢速运动中的漂移,因此融合视觉和IMU的信息,提出了一种基于单目视觉和惯性信息融合的SLAM算法,弥补上述单目视觉SLAM算法存在的缺陷。首先,进行FAST角点检测并利用稀疏光流法对角点进行跟踪,提出一种基于IMU辅助的光流跟踪算法,在进行快速运动时,提高光流跟踪的速度。同时,利用IMU预积分算法,来估计两帧图片之间的相机运动,辅助光流跟踪。然后提出一种基于动态权值的视觉和惯性信息融合,采用滑动窗口的非线性优化框架,以紧耦合的方式来优化视觉和惯性测量值。最后利用任意长度图像序列生成地图。将算法在TUM数据集上进行测试,构建的地图显示该算法能够在复杂场景下重构全局一致的地图。 展开更多
关键词 同时定位与地图构建 多传感器融合 imu积分
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室内环境下立体视觉惯导融合定位 被引量:1
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作者 敖龙辉 郭杭 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第12期12-17,共6页
针对室内服务机器人在居家环境下导航定位问题,本文研究了紧耦合非线性优化的立体视觉惯性融合导航方法。本文采用预积分、边缘化、滑动窗口优化等关键技术,提出了一种稳健的视觉惯性导航系统初始化方法。运用于室内家庭服务机器人中,... 针对室内服务机器人在居家环境下导航定位问题,本文研究了紧耦合非线性优化的立体视觉惯性融合导航方法。本文采用预积分、边缘化、滑动窗口优化等关键技术,提出了一种稳健的视觉惯性导航系统初始化方法。运用于室内家庭服务机器人中,设计并实现了对应的视觉惯性融合导航系统。在搭建的模拟居家环境下,验证了本文系统的初始化方法能够提供稳健、准确的系统初值;最后通过试验验证了本文定位系统的准确性与稳定性,定位误差可控制在0.1 m以内。 展开更多
关键词 imu积分 滑动窗口优化 室内机器人 立体视觉惯导融合 导航定位
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基于IMU预积分封闭解的单目视觉惯性里程计算法 被引量:9
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作者 徐晓苏 吴贤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期440-447,共8页
将扩展卡尔曼滤波器作为后端的视觉惯性里程计算法由于其在实时性高的同时能保持较高的精度,从而被广泛地用于实际环境中。针对如何快速精确处理两帧图像之间的IMU数据的问题,提出了一种基于IMU预积分封闭解的算法,相较于传统基于优化... 将扩展卡尔曼滤波器作为后端的视觉惯性里程计算法由于其在实时性高的同时能保持较高的精度,从而被广泛地用于实际环境中。针对如何快速精确处理两帧图像之间的IMU数据的问题,提出了一种基于IMU预积分封闭解的算法,相较于传统基于优化的视觉惯性里程计算法在分段常数加速近似下采用离散四元数积分来简化所需的预积分值,IMU预积分封闭解算法在IMU时间周期内求解解析解,并应用于多状态约束下的卡尔曼滤波器(MSCKF)视觉惯性里程计框架下,来提高系统定位的精度。针对MSCKF算法观测方程参数化方法存在的数值稳定性的问题,提出了一种逆深度的参数化方法,克服了MSCKF算法在空间点坐标z轴深度值趋近于零时,系统观测值会出现奇点的情况,有效增加系统的鲁棒性。在公开EuRoc数据集六个飞行序列上的试验结果表明,所提出算法相较于传统的MSCKF视觉惯性里程计算法漂移较小,均方根误差减少约36.5%,定位精度得到有效提升。 展开更多
关键词 多状态约束下卡尔曼滤波器 单目视觉惯性里程计 imu积分封闭解 逆深度参数化
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基于因子图的多传感器融合定位方法
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作者 孙晨阳 张群莉 +2 位作者 潘聪 邵兵兵 方灶军 《高技术通讯》 CAS 北大核心 2024年第4期413-419,共7页
针对移动机器人在室内环境中使用单一传感器或松耦合定位存在定位精度低和鲁棒性不足的问题,提出一种基于因子图的多传感器紧耦合定位算法。该算法分别接收来自惯性测量单元(IMU)、轮式编码器和2D激光雷达的数据,并构建IMU预积分因子、... 针对移动机器人在室内环境中使用单一传感器或松耦合定位存在定位精度低和鲁棒性不足的问题,提出一种基于因子图的多传感器紧耦合定位算法。该算法分别接收来自惯性测量单元(IMU)、轮式编码器和2D激光雷达的数据,并构建IMU预积分因子、轮式里程计因子、位姿先验因子以及激光里程计因子;通过因子图对这些因子进行增量优化后输出得到移动机器人的状态信息,同时实时估计IMU的漂移量并进行校正。实验结果表明,无论是在未知环境还是已知环境下,该定位算法都可以有效提高移动机器人的定位精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 移动机器人 因子图优化 紧耦合 惯性测量单元(imu)积分
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一种改进的视觉/IMU导航系统初始化方法 被引量:3
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作者 吴涛 谢志军 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第6期863-868,共6页
针对基于单目相机和惯性测量单元(IMU)组成的视觉导航系统需要精确初始化的问题,该文提出了一种减少处理时间同时提高精度的系统初始化方法。首先,对采集数据中的陀螺仪偏置进行单独估计并分离,实现估计陀螺仪偏置和求解系统初始化封闭... 针对基于单目相机和惯性测量单元(IMU)组成的视觉导航系统需要精确初始化的问题,该文提出了一种减少处理时间同时提高精度的系统初始化方法。首先,对采集数据中的陀螺仪偏置进行单独估计并分离,实现估计陀螺仪偏置和求解系统初始化封闭解问题的解耦;然后,采用基于紧耦合的线性模型求取初始化问题的封闭解;最后,将所提出的改进初始化方法应用于经典的VinsMono框架中。实验表明,改进方法可有效提高视觉惯性导航系统的初始化精度和效率。 展开更多
关键词 视觉传感器 惯性测量单元 惯性测量单元(imu)积分封闭解 视觉惯性导航 初始化
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