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基于空间重叠引导的自适应滑动窗口激光-惯性里程计,用于激进FOV变化场景

机器人学 2024-08-22 v1

摘要

激光-惯性里程计(LIO)在一般低速平稳运动场景中表现出卓越的精度和稳定性。然而,在高速激烈运动场景(如急转弯)中,存在两个主要挑战:首先,由于IMU频率的限制,对非线性运动状态的估计误差会显著升级;其次,场视角(FOV)的剧烈变化可能削弱激光帧与点云地图(或帧与帧之间)的空间重叠,从而导致数据关联不足和约束退化。为此,我们提出一种基于空间重叠度(SOD)引导的自适应滑动窗口LIO框架(AS-LIO)。首先,我们评估激光帧与已注册地图之间的SOD,直接评估当前FOV变化对点云对齐的负面影响。随后,我们设计自适应滑动窗口以管理连续的激光数据流并控制状态更新,根据SOD动态调整更新步幅。该策略使我们的里程计能够在激进FOV变化时自适应地采用更高的更新频率,以精确 characterize trajectory,从而有效减少定位中的非线性误差。同时,滑动窗口内的历史约束强化了帧到地图的数据关联,确保状态估计的鲁棒性。实验表明,我们的AS-LIO框架能够快速感知并响应挑战性的FOV变化,在精度和鲁棒性方面均优于其他SOTA LIO框架。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.11426,
  title  = {AS-LIO: Spatial Overlap Guided Adaptive Sliding Window LiDAR-Inertial Odometry for Aggressive FOV Variation},
  author = {Tianxiang Zhang and Xuanxuan Zhang and Zongbo Liao and Xin Xia and You Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.11426},
  year   = {2024}
}

备注

8 pages, 6 figures