多傳感器姿態(tài)估計(jì)的Delta濾波器和卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)在球形移動(dòng)測繪系統(tǒng)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞

球形機(jī)器人；姿態(tài)估計(jì)；傳感器融合；卡爾曼濾波器；Delta濾波器；移動(dòng)測繪；LiDAR

研究問題

球形移動(dòng)測繪系統(tǒng)中的慣性姿態(tài)估計(jì)過濾技術(shù)尚未得到充分研究。由于其內(nèi)在的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該系統(tǒng)的角速度極高且動(dòng)態(tài)劇烈，與當(dāng)前最先進(jìn)的無人機(jī)、手持設(shè)備或汽車等旋轉(zhuǎn)受限系統(tǒng)所需建模方式不同。

方法

在本工作中，我們比較了之前提出的“Delta濾波器”和使用協(xié)方差模型設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器。兩種過濾方法實(shí)時(shí)融合兩個(gè)6-自由度的姿態(tài)估計(jì)器，并利用運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)。我們將軌跡與OptiTrack?動(dòng)捕系統(tǒng)提供的地面實(shí)況姿態(tài)測量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)一步評(píng)估了激光掃描儀生成的點(diǎn)云與Riegl VZ400地面激光掃描儀（TLS）提供的地面實(shí)況地圖之間的差異。

創(chuàng)新點(diǎn)

1. 提出了一種適用于球形系統(tǒng)的卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)，能夠處理傳感器無法提供協(xié)方差估計(jì)的問題。
2. 針對(duì)球形系統(tǒng)特有的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性，提供了有效的多傳感器姿態(tài)估計(jì)解決方案。
3. 使用我們的估算器作為初始猜測進(jìn)行ICP（迭代最近點(diǎn)），從而實(shí)現(xiàn)了高分辨率和精確的三維LiDAR點(diǎn)