极速需求：利用多普勒速度的无对应激光-惯性里程计
机器人学
2023-10-03 v2
摘要
在本文中，我们提出一种快速、轻量的里程计方法，该方法使用来自调频连续波（FMCW）激光雷达的多普勒速度测量而无需数据关联。FMCW 激光雷达是一项新兴技术，可通过多普勒效应实现逐回波的相对径向速度测量。由于多普勒测量模型关于 6 自由度（DOF）载体速度是线性的，我们可以构建一个关于速度的线性连续时间估计问题，随后数值积分得到 6-DOF 位姿估计。需要注意的是，单台 FMCW 激光雷达无法观测角速度。我们通过结合陀螺仪的角速度测量来解决这一限制。这产生了一种极高效的里程计方法，在单线程上处理激光雷达帧的平均挂钟时间为 5.64ms，远低于我们所测试激光雷达的 10Hz 工作频率。我们展示了在真实驾驶序列上的实验结果，并与最先进的基于迭代最近点（ICP）的里程计方法进行比较，呈现出精度与计算量之间引人注目的权衡。我们还给出了代数可观测性研究，在理论上证明多台 FMCW 激光雷达的多普勒测量能够观测全部 6 个自由度（平移与角速度）。
引用
@article{arxiv.2303.06511,
title = {Need for Speed: Fast Correspondence-Free Lidar-Inertial Odometry Using Doppler Velocity},
author = {David J. Yoon and Keenan Burnett and Johann Laconte and Yi Chen and Heethesh Vhavle and Soeren Kammel and James Reuther and Timothy D. Barfoot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.06511},
year = {2023}
}
备注
Accepted and presented at IROS 2023