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Robust Pose Graph Optimization Against Outliers Using Consistency Credibility Factor
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作者 Jie Cai Guoliang Wei +1 位作者 Wangyan Li Yaolei Wang 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 2025年第5期1044-1046,共3页
Dear Editor,Pose graph optimization(PGO)is a popular optimization approach that plays a crucial role in the simultaneous localization and mapping(SLAM)back-end.However,when incorrect loop closure constraints(referred ... Dear Editor,Pose graph optimization(PGO)is a popular optimization approach that plays a crucial role in the simultaneous localization and mapping(SLAM)back-end.However,when incorrect loop closure constraints(referred to as outliers)are present in the SLAM front-end,the standard PGO algorithm fails catastrophically and can not return an accurate map.To address this issue,this letter proposes a novel algorithm that leverages classical optimization methods to effectively handle outliers.The proposed algorithm introduces a new formulation that incorporates a credibility factor model,which improves the robustness of the optimization process.Additionally,an innovative consistency classification algorithm is developed to detect outliers.Extensive experiments are conducted on multiple benchmark datasets to evaluate the consistency and accuracy of the proposed algorithm. 展开更多
关键词 graph optimization pgo pose graph optimization OUTLIERS consistency classification robustness optimization approach credibility factor classical optimization methods
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State Estimation Method for GNSS/INS/Visual Multi-sensor Fusion Based on Factor Graph Optimization for Unmanned System 被引量:1
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作者 ZHU Zekun YANG Zhong +2 位作者 XUE Bayang ZHANG Chi YANG Xin 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第S01期43-51,共9页
With the development of unmanned driving technology,intelligent robots and drones,high-precision localization,navigation and state estimation technologies have also made great progress.Traditional global navigation sa... With the development of unmanned driving technology,intelligent robots and drones,high-precision localization,navigation and state estimation technologies have also made great progress.Traditional global navigation satellite system/inertial navigation system(GNSS/INS)integrated navigation systems can provide high-precision navigation information continuously.However,when this system is applied to indoor or GNSS-denied environments,such as outdoor substations with strong electromagnetic interference and complex dense spaces,it is often unable to obtain high-precision GNSS positioning data.The positioning and orientation errors will diverge and accumulate rapidly,which cannot meet the high-precision localization requirements in large-scale and long-distance navigation scenarios.This paper proposes a method of high-precision state estimation with fusion of GNSS/INS/Vision using a nonlinear optimizer factor graph optimization as the basis for multi-source optimization.Through the collected experimental data and simulation results,this system shows good performance in the indoor environment and the environment with partial GNSS signal loss. 展开更多
关键词 state estimation multi-sensor fusion combined navigation factor graph optimization complex environments
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Factor graph based navigation and positioning for control system design:A review 被引量:5
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作者 Xiwei WU Bing XIAO +2 位作者 Cihang WU Yiming GUO Lingwei LI 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期25-39,共15页
Navigation and positioning is an important and challenging problem in many control engineering applications.It provides feedback information to design controllers for systems.In this paper,a bibliographical review on ... Navigation and positioning is an important and challenging problem in many control engineering applications.It provides feedback information to design controllers for systems.In this paper,a bibliographical review on factor graph based navigation and positioning is presented.More specifically,the sensor modeling,the factor graph optimization methods,and the topology factor based cooperative localization are reviewed.The navigation and positioning methods via factor graph are considered and classified.Focuses in the current research of factor graph based navigation and positioning are also discussed with emphasis on its practical application.The limitations of the existing methods,some solutions for future techniques,and recommendations are finally given. 展开更多
关键词 factor graph NAVIGATION optimization methods POSITIONING Sensor modeling
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OiSAM-FGO:an efcient factor graph optimization algorithm for GNSS/INS integrated navigation system
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作者 Zhichao Yang Xiangjie Ding +1 位作者 Ying Yang Qi Wang 《Satellite Navigation》 2025年第3期222-239,共18页
In recent years,the Factor Graph Optimization(FGO)algorithm has gained a great attention in the feld of integrated navigation owing to its better positioning performance than the traditional flter-based approaches.How... In recent years,the Factor Graph Optimization(FGO)algorithm has gained a great attention in the feld of integrated navigation owing to its better positioning performance than the traditional flter-based approaches.However,the practical application of the FGO algorithm remains challenging due to its signifcant computational complexity and processing time consumption,especially for the case of limited storage and computation resources.In order to overcome the problem,we frst conduct a thorough analysis of the factor graph model for the Global Navigation Satellite System/Inertial Navigation System(GNSS/INS)integrated navigation.Then,based on the Incremental Smoothing and Mapping(iSAM),an Optimized iSAM(OiSAM)algorithm is proposed to efciently solve the optimization problem in FGO,with reducing computational load and required memory resources.For the re-linearization problem,we propose a novel Adaptive Joint Sliding Window Re-linearization(A-JSWR)algorithm combining periodic and on-demand re-linearization to further improve the efciency of OiSAM.Finally,the OiSAM-FGO method utilizing OiSAM and A-JSWR is presented for the GNSS/INS integrated navigation.The experiments on real-world datasets demonstrated that the OiSAM-FGO can reduce the time consumption of the optimization procedure by up to 52.24%,while achieving a performance equivalent to that of the State-of-the-Art(SOTA)FGO method and superior to the Extended Kalman Filter(EKF)method. 展开更多
关键词 Integrated navigation GNSS INS factor graph optimization ISAM High efciency
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基于面元地图的激光-惯性SLAM算法
5
作者 张传伟 赵聪 +3 位作者 秦沛霖 赵瑞祺 杨佳佳 王健龙 《中国惯性技术学报》 北大核心 2026年第1期35-43,59,共10页
针对现有激光-惯性同步定位与地图构建(SLAM)算法因位姿估计累积误差较大导致定位精度低的问题,提出一种基于面元地图的激光-惯性SLAM算法。该算法通过惯性测量装置(IMU)预积分实现点云去畸变,并将三维点云投影至顶点图以构建法向量图,... 针对现有激光-惯性同步定位与地图构建(SLAM)算法因位姿估计累积误差较大导致定位精度低的问题,提出一种基于面元地图的激光-惯性SLAM算法。该算法通过惯性测量装置(IMU)预积分实现点云去畸变,并将三维点云投影至顶点图以构建法向量图,从而增强约束信息;随后结合增量优化与迭代最近点配准提升位姿估计精度。同时,引入带时间戳的面元及二元贝叶斯滤波机制,自适应更新面元稳定性并优化地图表达。最后,构建包含IMU预积分因子和回环检测因子的全局因子图进行优化,获得一致性位姿。实验结果表明,与FAST-LIO和LIO-SAM相比,所提算法在大范围场景下的均方根误差分别降低32.53%和36.26%,在动态场景下分别降低54.60%和83.29%。 展开更多
关键词 激光-惯性SLAM 面元地图 概率融合 全局因子图优化
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面向铁路环境的北斗/激光雷达/惯性导航多源融合SLAM定位方法研究
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作者 张毅 张明豪 +2 位作者 张锐 宋伟伟 陈亮 《测绘工程》 2026年第1期78-83,共6页
铁路作为国家重要的交通动脉,从铁路建设到运营维护阶段,都需要获取高精度的定位信息,传统的列车定位技术难以满足高精度列车定位需求,因此文中提出一种面向铁路环境的北斗/激光雷达/惯性导航多源融合SLAM方法,利用北斗定位技术、激光... 铁路作为国家重要的交通动脉,从铁路建设到运营维护阶段,都需要获取高精度的定位信息,传统的列车定位技术难以满足高精度列车定位需求,因此文中提出一种面向铁路环境的北斗/激光雷达/惯性导航多源融合SLAM方法,利用北斗定位技术、激光雷达和惯性导航设备之间的互补性,提出基于误差状态的扩展卡尔曼滤波融合激光雷达与惯性导航系统的方法,利用后端图优化的方式加入GNSS因子,实现铁路环境的高精度定位与建图,并在实际铁路运输环境中采集数据验证本文方法。 展开更多
关键词 北斗定位技术 铁路运输 多源融合技术 因子图优化
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面向无人车跨场景机动的多源融合定位技术
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作者 于宗骐 冉启顺 +2 位作者 刘刚 崔晓伟 陆明泉 《兵工学报》 北大核心 2026年第1期63-75,共13页
在现代信息化战争与复杂民用场景(如城市峡谷、隧道、大型中空建筑)下,无人车面临全球卫星导航系统信号遮挡、惯性导航系统误差累积、视觉同步定位与建图受光照/纹理影响等问题,导致定位精度退化与连续性中断,严重制约其在侦察监视、物... 在现代信息化战争与复杂民用场景(如城市峡谷、隧道、大型中空建筑)下,无人车面临全球卫星导航系统信号遮挡、惯性导航系统误差累积、视觉同步定位与建图受光照/纹理影响等问题,导致定位精度退化与连续性中断,严重制约其在侦察监视、物资运输、应急救援等任务中的效能。针对该问题,提出面向无人车跨场景机动的多源融合定位技术。以因子图优化为核心框架,融合视觉-惯性里程计(Visual-Inertial Odometry,VIO)与实时动态差分定位(Real-Time Kinematic,RTK):VIO通过基于畸变像素映射表的直线特征提取提升纹理稀疏场景鲁棒性,同时辅助RTK进行卫星观测值预处理(周跳探测)与带航位推算的部分模糊度解算;RTK则提供全局无偏基准,修正VIO的累积漂移。实验结果表明:系统在室外开阔场景实现厘米级定位精度;城市峡谷场景(实验1)RTK固定率达90.6%,半/全遮挡场景(实验2)固定率达75.9%,且平均绝对误差、均方根误差均优于FixPosition、司南RTK等商用/开源方案。研究成果可为军事无人车跨场景作战与民用复杂城市场景无人驾驶、应急救援提供高精度定位支撑。 展开更多
关键词 无人车 室内外一体化定位 多源融合 因子图优化 惯性导航
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基于因子图优化的大型构件弱特征点云全局配准方法
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作者 苗新芳 韩晓辉 +3 位作者 姜代旬 魏文琪 陈巍 张海洋 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第1期53-58,共6页
大型构件被广泛应用于轨道交通、航空航天等领域,其尺寸大、曲率小,同时制造精度要求高,需要通过多次测量-配准点云获取高精度、大范围的零件整体形貌点云。针对全局点云配准容易陷入局部最优的问题,提出了基于因子图的全局点云配准方... 大型构件被广泛应用于轨道交通、航空航天等领域,其尺寸大、曲率小,同时制造精度要求高,需要通过多次测量-配准点云获取高精度、大范围的零件整体形貌点云。针对全局点云配准容易陷入局部最优的问题,提出了基于因子图的全局点云配准方法。在相邻点云配准的基础上建立了由平面因子、相对位姿因子、先验因子等组成的因子图模型。基于因子图优化理论框架,将构件中的平面约束定义为因子图中的平面因子;基于贝叶斯树和非线性优化完成因子图优化,得到位姿变量最优估计,实现了多片点云的全局配准。以高铁白车身实测点云为配准对象,验证了算法对于大型弱特征构件的有效性。 展开更多
关键词 大型构件 点云拼接 因子图优化 三维测量
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基于FGO的GNSS/INS组合导航完好性监测算法 被引量:1
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作者 兰晓伟 许承东 赵靖 《计算机仿真》 北大核心 2023年第9期7-12,共6页
针对GNSS/INS组合导航中GNSS卫星的故障风险,提出一种基于因子图优化的完好性监测算法。通过建立GNSS/INS组合导航因子图模型和各类因子的观测函数,将组合导航的非线性数据融合问题转化为多次迭代的线性最小二乘问题,利用线性最小二乘... 针对GNSS/INS组合导航中GNSS卫星的故障风险,提出一种基于因子图优化的完好性监测算法。通过建立GNSS/INS组合导航因子图模型和各类因子的观测函数,将组合导航的非线性数据融合问题转化为多次迭代的线性最小二乘问题,利用线性最小二乘残差构造检验统计量进行故障检测,并通过定义斜率寻找最大化斜率的最坏故障情况,基于最坏故障情况实现保护级计算。动态仿真结果表明,相较于传统算法,所设计的组合导航完好性监测算法故障检测率达到100%的伪距故障偏差由45m减小到15m,并且提供的保护级在有效包络漏检情况下的定位误差的前提下降低约10m。 展开更多
关键词 完好性监测 因子图优化 故障检测 保护级
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一种面向智能移动终端的iPDR/GNSS组合导航方法 被引量:1
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作者 王振杰 胡超 +1 位作者 聂志喜 张远帆 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第1期55-63,69,共10页
针对现有行人航位推算(PDR)方法存在误差积累并且定位与航向精度较低,从而导致PDR/全球导航卫星系统(GNSS)组合导航精度下降的问题,提出了一种面向智能移动终端的改进的PDR(iPDR)/GNSS组合导航方法。首先,设计了一种iPDR定位方法,将GNS... 针对现有行人航位推算(PDR)方法存在误差积累并且定位与航向精度较低,从而导致PDR/全球导航卫星系统(GNSS)组合导航精度下降的问题,提出了一种面向智能移动终端的改进的PDR(iPDR)/GNSS组合导航方法。首先,设计了一种iPDR定位方法,将GNSS载波相位历元差分技术计算的航向角引入PDR航向估计中,减小由陀螺漂移引起的航向累积误差。其次,基于因子图优化将GNSS绝对位置与iPDR定位结果相融合。最后,利用智能手机采集的实测数据对所提方法进行验证。实验结果表明:与传统PDR方法相比,iPDR方法的定位精度提高了62.0%,航向精度提高了33.7%;与基于卡尔曼滤波的iPDR/GNSS组合方法相比,基于因子图优化的iPDR/GNSS方法在定位精度上提高了39.8%,有效提高了组合导航系统的精度。 展开更多
关键词 改进行人航位推算 组合导航 智能移动终端 载波相位差分 因子图优化
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基于路径似然模型与HMM序列匹配定位的地铁隧道三维重建 被引量:1
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作者 胡钊政 王书恒 +3 位作者 孟杰 冯锋 朱紫威 李维刚 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第7期2273-2284,共12页
在地铁隧道等退化场景下,主流的激光或视觉SLAM算法实用性低,无法有效完成三维重建工作。该文提出一种基于路径似然模型(PLM)与隐马尔可夫(HMM)序列匹配的大规模地铁隧道三维重建方法,将三维重建问题分解为里程计定位与基于图优化的高... 在地铁隧道等退化场景下,主流的激光或视觉SLAM算法实用性低,无法有效完成三维重建工作。该文提出一种基于路径似然模型(PLM)与隐马尔可夫(HMM)序列匹配的大规模地铁隧道三维重建方法,将三维重建问题分解为里程计定位与基于图优化的高精度三维重建两个过程。针对里程计定位,该文提出一种融合路径似然模型的里程计方法。在粒子滤波框架下,将轨道约束转化为观测,并与IMU和轮速计数据融合,实现在轨机器人定位。此外,还提出一种基于HMM序列匹配的回环检测方法,将回环检测问题转化为序列匹配问题,提升回环检测的性能。针对重建问题,提出一种基于大规模因子图优化的三维重建方法,通过多约束条件完成位姿图优化,从而实现大规模地铁隧道的高精度三维重建。在成都韦家碾-双水碾和沙河源-洞子口两段地铁站之间进行了实地测试。实验结果表明,该文提出的PLM和HMM序列匹配可以有效提升里程计定位精度和回环检测性能,从而实现大规模地铁隧道场景的高精度三维重建。 展开更多
关键词 地铁隧道 退化场景 路径似然 序列匹配 因子图优化
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基于自适应MCMC的鲁棒因子图优化组合导航算法 被引量:1
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作者 陈熙源 崔天昊 钟雨露 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期81-91,共11页
在城市峡谷环境中,GNSS多径效应与非视距现象严重,会极大影响GNSS的定位精度,进而影响INS/GNSS组合导航系统的定位效果。然而传统的INS/GNSS组合导航系统无法确定在城市峡谷环境中快速变化的GNSS量测噪声,为保证组合导航系统的抗差性能... 在城市峡谷环境中,GNSS多径效应与非视距现象严重,会极大影响GNSS的定位精度,进而影响INS/GNSS组合导航系统的定位效果。然而传统的INS/GNSS组合导航系统无法确定在城市峡谷环境中快速变化的GNSS量测噪声,为保证组合导航系统的抗差性能和估计精度,针对传统因子图优化算法中量测噪声协方差矩阵不准确带来状态估计精度下降的问题,提出了一种基于自适应MCMC的鲁棒因子图优化组合导航算法。首先,基于先验和后验两阶段将自适应MCMC引入因子图优化框架,在先验中通过MCMC算法将对后验概率采样转化为对先验概率和似然概率的乘积进行采样,并引入自适应策略提高采样效率,得到后验概率对应的样本集。在后验中,通过KL散度最小化近似后验和真实后验,从而精确估计GNSS时变量测噪声协方差;其次,引入新息χ^(2)检测算法,通过构建假设检验统计量和量测异常边界值来检测和剔除粗差。所提方法在减小粗差干扰的同时能有效估计GNSS时变量测噪声。由INS/GNSS组合导航的仿真和现场实验表明,所提方法相比普通因子图优化算法和基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化算法在水平定位均方根误差上分别减小了20.4%、11.9%和71.6%、25.2%,具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 组合导航 因子图优化 自适应MCMC 新息χ^(2)检测算法
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基于多特征信息定位的机器人视觉SLAM算法
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作者 范启亮 丁度坤 《测绘通报》 北大核心 2025年第4期14-19,26,共7页
视觉即时定位与地图构建(SLAM)算法在室内服务机器人中被广泛应用,但基于点云、平面和语义的视觉SLAM算法存在地图构建单一、定位不准等问题。本文基于经典ORB-SLAM2算法,引入平面和语义信息,提出基于多特征信息定位的视觉SLAM算法(MFIL... 视觉即时定位与地图构建(SLAM)算法在室内服务机器人中被广泛应用,但基于点云、平面和语义的视觉SLAM算法存在地图构建单一、定位不准等问题。本文基于经典ORB-SLAM2算法,引入平面和语义信息,提出基于多特征信息定位的视觉SLAM算法(MFIL-SLAM)。该算法通过从视觉和深度图像中提取特征点、平面和语义信息,与地图中的相应路标关联,更新相机位姿,并通过因子图优化多层级地图。试验结果表明,本文算法在建图效果、定位精度和稳健性方面均优于现有算法。 展开更多
关键词 多特征信息 视觉SLAM 数据关联 因子图优化
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基于抗差方差分量估计的多系统GNSS定位因子图优化算法 被引量:2
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作者 施闯 王智新 +2 位作者 张昊 李团 王志鹏 《航空学报》 北大核心 2025年第6期182-194,共13页
随着全球卫星导航(GNSS)技术的发展,得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布,多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明,基于因子图优化(FGO)的多系统GNSS定位相较于传统算法呈现出更好的性能。然而... 随着全球卫星导航(GNSS)技术的发展,得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布,多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明,基于因子图优化(FGO)的多系统GNSS定位相较于传统算法呈现出更好的性能。然而,基于FGO的多GNSS定位随机模型的精细化及系统间自适应定权问题仍未充分研究。提出了一种基于赫尔默特方差分量估计(HVCE)的多系统GNSS定位因子图优化方法,通过系统间自适应定权进一步提升复杂城市环境中基于因子图优化的多系统GNSS定位的性能。此外,利用抗差算法IGG-Ⅲ进一步提高了HVCE及FGO状态估计的鲁棒性。在城市环境中的车载测试结果表明:相对于单一FGO方案,所提方法在北向、东向和垂直方向上的多系统GNSS定位精度分别提高了35.4%、8.7%和25.1%。总体而言,所提方法通过精细化随机模型并实现系统间自适应定权,能够在因子图优化方法的基础上进一步提升复杂城市环境中多系统GNSS的定位性能。 展开更多
关键词 多系统GNSS定位 HELMERT方差分量估计 抗差算法 自适应定权 因子图优化
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融合距离梯度的单目视觉-惯性-UWB紧耦合导航定位方法 被引量:1
15
作者 蒋浩然 谷丰 +1 位作者 滕天启 何玉庆 《控制与决策》 北大核心 2025年第8期2566-2578,共13页
视觉惯性里程计(VIO)是卫星拒止环境下的高效导航定位方法,但是由于传感器噪声和累计误差的存在,不可避免地会产生漂移而影响导航定位精度.针对上述问题,提出一种融合距离梯度的单目视觉-惯性-UWB紧耦合导航定位方法.通过构建超宽带(UWB... 视觉惯性里程计(VIO)是卫星拒止环境下的高效导航定位方法,但是由于传感器噪声和累计误差的存在,不可避免地会产生漂移而影响导航定位精度.针对上述问题,提出一种融合距离梯度的单目视觉-惯性-UWB紧耦合导航定位方法.通过构建超宽带(UWB)测距传感器的测量距离及其梯度信息的残差模型,利用因子图优化方法实现VIO与UWB的信息融合,特别是距离梯度信息的引入,能够实现速度信息的修正,从而以多传感器紧耦合融合的方式进一步抑制导航系统的漂移并改善导航定位精度.将所提出方法在EuRoc公开数据集以及实际的无人机平台上进行多种飞行模式的实验验证,实验结果表明:所提出方法具有良好的可行性和导航定位性能,与使用相同测量信息的同类方法比较,导航精度能够提升13.7%. 展开更多
关键词 无人机导航 多传感器融合 超宽带测距传感器 视觉惯性里程计 因子图优化
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特征退化环境下车辆多源融合SLAM技术研究 被引量:1
16
作者 赵鑫 田池 徐启敏 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期68-74,115,共8页
针对激光SLAM在特征退化环境中位姿估计与地图构建不准确的问题,在传统LiDAR/IMU融合的基础上引入UWB传感器,并对BALM技术进行改进,以实现实时准确的位姿估计与地图构建。首先,利用IMU/UWB信息进行局部因子图优化来获得初始位姿,在此基... 针对激光SLAM在特征退化环境中位姿估计与地图构建不准确的问题,在传统LiDAR/IMU融合的基础上引入UWB传感器,并对BALM技术进行改进,以实现实时准确的位姿估计与地图构建。首先,利用IMU/UWB信息进行局部因子图优化来获得初始位姿,在此基础上,LiDAR关键帧里程计根据“边缘点-直线”的约束进一步优化上述位姿,随后利用优化的位姿构建IMU/UWB/LiDAR紧耦合里程计。然后,为了进一步减小位姿误差,提出了基于改进BALM的后端批量位姿优化与建图技术,其通过自适应体素来对非地面边缘点云和地面平面点云进行线面拟合,并根据2步LM方法对BA模型进行迭代求解,以达到优化批量位姿并构建地图的目的。最后,使用实车数据集MyDataset1和MyDataset2进行了相关实验,实验结果表明,所提出方法能够在保证实时性的同时,有效提升特征退化环境中位姿估计与地图构建的精度。 展开更多
关键词 特征退化 同步定位与建图 多源融合 因子图优化 捆绑调整
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基于因子图优化的多模态伪卫星/视觉/惯性融合定位方法
17
作者 梁晓虎 潘树国 +3 位作者 蔚保国 杨子寒 陈果 陈鸿祥 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第12期1190-1198,共9页
伪卫星技术与全球导航卫星系统(GNSS)信号体制兼容,在遮蔽环境下与视觉、惯性信息融合具有应用潜力。但当可见伪卫星数量不足或水平精度衰减因子(HDOP)值较高时,传统多基站定位方法难以提供有效全局约束。针对此问题,提出了一种具备多... 伪卫星技术与全球导航卫星系统(GNSS)信号体制兼容,在遮蔽环境下与视觉、惯性信息融合具有应用潜力。但当可见伪卫星数量不足或水平精度衰减因子(HDOP)值较高时,传统多基站定位方法难以提供有效全局约束。针对此问题,提出了一种具备多模态量测的伪卫星定位方法,设计了一种均匀圆型伪卫星阵列天线,提供了载体相对于单基站伪卫星的方位角和俯仰角量测。然后基于因子图优化完成多模态伪卫星/视觉/惯性信息融合,在可见伪卫星数量和HDOP值变化场景下,实现伪卫星量测信息的动态选择,增强了系统对复杂环境的适应能力。最后通过实际实验验证了所提方法的有效性,相较于VIO与多基站式伪卫星位置/视觉/惯性融合方法,所提方法定位精度分别提高了72.73%、55.31%,并且在室外与GNSS信息融合后具备室内外无缝定位的能力。 展开更多
关键词 伪卫星 视觉惯性里程计 阵列天线 因子图优化
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智能超表面与惯性测量单元联合辅助的室内定位方法设计
18
作者 孙巍 杜鑫 +1 位作者 宋清洋 郭磊 《通信学报》 北大核心 2025年第4期213-223,共11页
针对智能超表面(RIS)辅助定位技术中导频开销较大的问题,提出了一种RIS与惯性测量单元(IMU)联合辅助的室内定位方法,旨在实现对室内移动用户设备的持续、精确定位。首先,利用IMU提供的测量数据作为用户设备位置的先验信息,指导RIS的相... 针对智能超表面(RIS)辅助定位技术中导频开销较大的问题,提出了一种RIS与惯性测量单元(IMU)联合辅助的室内定位方法,旨在实现对室内移动用户设备的持续、精确定位。首先,利用IMU提供的测量数据作为用户设备位置的先验信息,指导RIS的相移细粒度调控,降低信道参数估计所需的开销。其次,通过因子图优化方法,将IMU的测量数据与RIS的相位信息进行融合,构建位置估计的优化问题。最后,采用莱文贝格-马夸特算法求解该优化问题,得到用户设备的位置估计,并根据融合定位结果对IMU数据进行校准和误差补偿。仿真结果表明,相较于现有方法,所提方法具有更高的定位精度,并且所需的导频开销更少。 展开更多
关键词 室内定位 智能超表面 惯性测量单元 因子图优化
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多传感器信息约束下基于因子图优化的无人车紧耦合SLAM方法
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作者 班喜程 马继瑞 +2 位作者 尤波 孙明晓 史涛 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第10期356-370,共15页
多传感器融合同时定位与建图(SLAM)能够解决单一传感器的局限性,但现有方案仍受单目尺度不确定、惯性测量单元(IMU)初始化精度低及局部地图精度不足等问题制约,故提出一种基于因子图优化的多源信息紧耦合的SLAM方法,涉及3D激光雷达(LiD... 多传感器融合同时定位与建图(SLAM)能够解决单一传感器的局限性,但现有方案仍受单目尺度不确定、惯性测量单元(IMU)初始化精度低及局部地图精度不足等问题制约,故提出一种基于因子图优化的多源信息紧耦合的SLAM方法,涉及3D激光雷达(LiDAR)、IMU、相机这3种异构传感器。在初始化阶段,通过激光雷达点云估计图像特征点深度信息,采用邻域筛选并结合统计优化的方法剔除异常点,从而显著提升深度估值精度,融合视觉、激光雷达与IMU信息联合求解IMU偏置量和重力方向,降低建图的垂直漂移;在局部优化阶段,采用因子图优化动态维护滑窗内的关键帧和局部地图,视觉局部地图通过共视投影匹配方法优化关键帧间的约束关系,有效剔除冗余地图点并提升地图精度与鲁棒性;在全局优化阶段,通过回环检测算法在因子图中添加回环因子,并采用增量式优化的方案对全局因子图进行优化,保证实时性的同时有效抑制累积误差。所提方法在KITTI、M2UD极端天气及真实校园场景这3类数据集上进行验证,该方法在定位精度上显著优于主流对比算法。与精度较高的LIO-SAM相比,在KITTI标准序列中绝对轨迹误差平均降低53.1%,在M2UD雨雪场景下误差降低66%,在校园场景中误差降低20.3%。建图结果在俯视与侧视视角下均显示出更高的结构一致性和几何精度,充分证明了该方法在定位精度和地图一致性方面具有显著优势。 展开更多
关键词 SLAM 因子图优化 滑窗优化 联合初始化 共视投影匹配
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基于IEKF的快速三维激光惯导耦合SLAM算法
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作者 廖雅曼 蒋林 +2 位作者 刘焕钊 颜俊杰 王振宇 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-58,共10页
针对激光SLAM累计误差大、计算耗时长的问题,提出一种基于迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)的快速三维激光惯导耦合SLAM算法。首先,在前端部分构建惯性测量单元(IMU)运动学模型,将点云与局部地图直接匹配得到观测模型,引入ikd-Tree结构存储... 针对激光SLAM累计误差大、计算耗时长的问题,提出一种基于迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)的快速三维激光惯导耦合SLAM算法。首先,在前端部分构建惯性测量单元(IMU)运动学模型,将点云与局部地图直接匹配得到观测模型,引入ikd-Tree结构存储点云以减少寻找邻近点的时间。然后,采用IEKF求解,快速估计机器人初步位姿,得到激光惯性里程计。同时加入回环检测模块,并在后端利用因子图优化方法融合IMU积分因子、激光里程计因子和回环因子来消除累计误差,进一步提升系统精度。在M2DGR数据集上进行了算法验证,结果表明,与A-LOAM、LIO-SAM、FAST-LIO2算法相比,本文算法应用于室外大场景时的精度分别提升了21.738%、9.112%和6.750%。在真实环境中进行的实验也表明所构建的地图能准确、完整地反映出周围建筑物的几何结构特征。而且,该算法构建地图的效率显著优于A-LOAM和LIO-SAM算法,建图模块平均单帧运行时间少于19 ms。 展开更多
关键词 激光SLAM 迭代扩展卡尔曼滤波器 惯性测量单元 ikd-Tree 回环检测 因子图优化
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