MARSIM：面向基于LiDAR的无人机轻量级点真实感模拟器
机器人学
2022-12-02 v2
摘要
低成本、小体积和轻量化的固态LiDAR传感器的出现，通过提升导航安全性与计算效率，为自主无人 aerial vehicles（UAVs）带来了新机遇。然而基于LiDAR的UAV的成功研发必须依赖大量仿真。现有模拟器由于需要难以获取的稠密网格地图，几乎无法对真实世界环境进行仿真。本文中，我们为基于LiDAR的UAV开发了一个真实世界场景的点真实感模拟器。其核心思想是底层的点渲染方法，我们直接从点云地图构建深度图像并插值以获得真实的LiDAR点测量值。我们开发的模拟器能够在轻量级计算平台上运行，并支持不同分辨率和扫描模式的LiDAR、动态障碍物和多多UAV系统的仿真。该模拟器基于ROS框架开发，可轻松与自主机器人的其他关键模块（如感知、状态估计、规划与控制）通信。最后，模拟器提供了10幅不同真实世界环境的高分辨率点云地图，包括不同密度的森林、历史建筑、办公室、停车库及各种复杂室内环境。这些真实地图为自主UAV提供了多样化的测试场景。评估结果表明，所开发模拟器在时间和内存消耗上优于Gazebo，且模拟的UAV飞行与真实世界环境中的实际飞行高度吻合。我们相信这种点真实感且轻量级的模拟器对于弥合UAV仿真与实验之间的差距至关重要，并将在未来显著推动基于LiDAR的自主UAV研究。
引用
@article{arxiv.2211.10716,
title = {MARSIM: A light-weight point-realistic simulator for LiDAR-based UAVs},
author = {Fanze Kong and Xiyuan Liu and Benxu Tang and Jiarong Lin and Yunfan Ren and Yixi Cai and Fangcheng Zhu and Nan Chen and Fu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.10716},
year = {2022}
}
备注
8 pages, 13 figures