車輛的SLAM（同時(shí)定位與建圖）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無人駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。通過無人車的定位和環(huán)境地圖的構(gòu)建,使無人車在未知環(huán)境中安全行駛,完成指定任務(wù)。激光雷達(dá)性能穩(wěn)定、受環(huán)境因素影響較小、距離信息精確,是構(gòu)建環(huán)境地圖的理想傳感器。論文系統(tǒng)的闡明了激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理,SLAM前端運(yùn)動(dòng)估計(jì),SLAM后端運(yùn)動(dòng)優(yōu)化以及封閉園區(qū)環(huán)境地圖的構(gòu)建。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,解析激光雷達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),將大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)以線的方式進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用。（2）對(duì)傳統(tǒng)迭代最近點(diǎn)算法（ICP）進(jìn)行改進(jìn),根據(jù)點(diǎn)集平滑度特征提取點(diǎn)和面特征點(diǎn),分別建立點(diǎn)到線,點(diǎn)到面的約束方程,利用列文伯格-馬夸爾特（Levenberg-Marquardt）方法進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)。（3）將已建立的點(diǎn)云地圖進(jìn)行立體網(wǎng)格劃分,選取部分網(wǎng)格點(diǎn)云與當(dāng)前幀點(diǎn)云進(jìn)行降頻的匹配和優(yōu)化,在建立約束方程的過程中,構(gòu)建由點(diǎn)集組成的協(xié)方差矩陣提高特征點(diǎn)匹配準(zhǔn)確度。（4）利用點(diǎn)云地圖構(gòu)建八叉樹三維柵格地圖,實(shí)現(xiàn)更好地交互效果,為后續(xù)導(dǎo)航與路徑規(guī)劃等工作提供基礎(chǔ)。（5）量化評(píng)價(jià)了不同尺寸的立體網(wǎng)格劃分方案以及不同點(diǎn)集數(shù)量的協(xié)方差矩陣對(duì)建圖結(jié)果的影響。采用最... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SLAM流程圖

柵格

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文6況，激光點(diǎn)云地圖就類似于直接表征法的地圖表示；柵格地圖是把環(huán)境劃分成系列柵格，每個(gè)柵格表示是否被占據(jù)的概率（其表現(xiàn)形式如圖1.2所示）；特征地圖是用點(diǎn)、線、面等幾何特征來表示環(huán)境信息；拓?fù)涞貓D是把環(huán)境表示成結(jié)點(diǎn)和連接線的拓?fù)潢P(guān)系。（a）二維柵格地圖（b）三維柵格地圖圖1.2柵格地圖Fig.1.2Occupyinggridmap柵格地圖的概念是由Elfes和Moravec在1985年首次提出[31]，基本思想是把環(huán)境劃分了很多大小相同的網(wǎng)格，也稱之為柵格。對(duì)每個(gè)柵格賦予一個(gè)屬性值來表示它的狀態(tài)，對(duì)于一個(gè)二維的柵格，用0、1來表示占據(jù)狀態(tài)。根據(jù)環(huán)境的數(shù)據(jù)，假設(shè)該柵格有數(shù)據(jù)就表示為1，表明該柵格被占據(jù)，若沒有數(shù)據(jù)就表示為0，表明該柵格未被占據(jù)。相較于二維柵格地圖而言，三維柵格地圖大體上是一致的，只是在每個(gè)柵格的屬性上加入了高度信息，使得環(huán)境信息更加豐富。柵格地圖的實(shí)現(xiàn)和維護(hù)都比較容易，但數(shù)據(jù)量大，搜索空間也比較大，效率相對(duì)較低。特征地圖是由Smith,Cheesman,Durrant-whytels等學(xué)者提出[32]，其基本原理是將傳感器采集的信息進(jìn)行處理，整理出點(diǎn)、線、多邊形等基本元素，將這些元素組合起來形成的地圖就是特征地圖，該地圖可以為后續(xù)地圖匹配也就是定位算法提供比較好的支持，可以保證匹配的速度和精度。拓?fù)涞貓D由DedeogluG,MataricMJ,SukhatmeGS等學(xué)者在1999年提出[33]，在地圖學(xué)中，拓?fù)涞貓D屬于統(tǒng)計(jì)地圖，它主要是保證點(diǎn)與線相對(duì)位置關(guān)系一定正確，但是對(duì)于圖形形狀、面積、距離、方向等表示比較的抽象，其中像拐角、門、電梯這些環(huán)境中關(guān)鍵性位置在地圖中就是地圖中的結(jié)點(diǎn)，類似于走廊、過道之類的在地圖中表示結(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系，它們組成地圖中的邊。如此一來省略了很多

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多無人機(jī)輔助定位信標(biāo)的區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ凰惴╗J]. 許建新,熊智,陳明星,劉建業(yè).  航空學(xué)報(bào). 2018(10)
[2]智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 張翔,李智.  汽車與配件. 2018(08)
[3]移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)物體識(shí)別研究[J]. 許金波,楊晶東,韓太軍.  軟件導(dǎo)刊. 2018(01)
[4]基于單目視覺的同時(shí)定位與地圖構(gòu)建方法綜述[J]. 劉浩敏,章國(guó)鋒,鮑虎軍.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[5]一種基于線性KD樹的點(diǎn)云數(shù)據(jù)組織方法[J]. 陳茂霖,萬幼川,田思憶,秦家鑫,盧維欣.  測(cè)繪通報(bào). 2016(01)
[6]解約束方程組的列文伯格-馬夸爾特算法[J]. 王貴峰,凌晨.  杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[7]使用三維柵格地圖的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃[J]. 張彪,曹其新,王雯珊.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(10)
[8]三維點(diǎn)云ICP算法改進(jìn)研究[J]. 周春艷,李勇,鄒崢嶸.  計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2011(08)
[9]理想化最速下降法及其逼近實(shí)例[J]. 李鴻儀.  上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[10]基于kd樹的多維索引在數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)用[J]. 吳涵,楊克儉.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2007(09)

碩士論文
[1]基于RGB-D圖像的移動(dòng)機(jī)器人三維地圖構(gòu)建與導(dǎo)航系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 舒凱翔.華南理工大學(xué) 2018
[2]基于圖匹配的點(diǎn)云場(chǎng)景理解與重建[D]. 韓文靜.西安電子科技大學(xué) 2017
[3]面向園區(qū)巡邏的單線激光雷達(dá)SLAM算法研究[D]. 任瑞科.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[4]基于激光LIDAR的室外移動(dòng)機(jī)器人三維定位與建圖[D]. 韓明瑞.東南大學(xué) 2016
[5]基于3D激光點(diǎn)云的無人車城市環(huán)境SLAM問題研究[D]. 李玉.北京理工大學(xué) 2016
[6]基于協(xié)方差矩陣的目標(biāo)跟蹤方法[D]. 孫琦.黑龍江大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3047924