InsSo3D：面向浑浊环境检测的惯性导航系统与三维声纳SLAM
机器人学
2026-03-09 v2
摘要
本文提出 InsSo3D，一种利用三维声纳和惯性导航系统（INS）进行大规模三维同时定位与建图（SLAM）的精确高效方法。传统声纳生成包含距离和方位角信息但缺乏仰角信息的二维图像，而三维声纳生成三维点云，因此不存在仰角模糊。我们引入一个鲁棒的现代 SLAM 框架，该框架使用 INS 作为先验，适配三维声纳数据，检测回环并进行位姿图优化。我们在一个可获取真值数据的测试水箱和一个室外被淹采石场中评估了 InsSo3D 的性能。与水下运动跟踪系统和视觉运动恢复结构（SFM）获得的参考轨迹和地图进行比较，结果表明 InsSo3D 能有效校正里程计漂移。在一次长达 50 分钟的任务中，平均轨迹误差低于 21 厘米，生成了 10 米乘 20 米的地图，平均重建误差为 9 厘米，即使在浑浊水域条件下，也能实现对自然或人工水下结构的安全检测。
引用
@article{arxiv.2601.05805,
title = {InsSo3D: Inertial Navigation System and 3D Sonar SLAM for turbid environment inspection},
author = {Simon Archieri and Ahmet Cinar and Shu Pan and Jonatan Scharff Willners and Michele Grimaldi and Ignacio Carlucho and Yvan Petillot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05805},
year = {2026}
}