激光雷達-微慣性室內自主建圖與導航技術研究.pdf

1、近年來，自然災害頻發(fā)，反恐形式依然嚴峻。未知的室內環(huán)境探知與室內營救、室內反恐偵察等任務順利完成，對于微小型無人機提出了極大的應用挑戰(zhàn)。室內自主建圖與導航技術是完成上述任務的關鍵技術，同時也是微小型無人機實現室內飛行控制、航跡規(guī)劃等功能的重要支撐。本文研究基于激光雷達/微慣性的室內建圖與導航技術，主要工作如下：
　　首先，針對室內環(huán)境中激光雷達實現同時定位與建圖問題，本文研究了基于完備端點特征關聯的室內掃描匹配SLAM算法。采用完

2、備端點特征提取算法，解決特征點因相對運動而變化的問題。姿態(tài)角收斂是位姿解算的關鍵，本文采用基于直線擬合認知的姿態(tài)角加權解算方法優(yōu)化姿態(tài)角收斂。針對地圖特征管理及閉環(huán)檢測問題，采用備用特征地圖數據庫方法進行優(yōu)化。實驗結果表明，本文算法能有效實現較高精度的室內定位與幾何建圖。同時避免了已有基于概率的SLAM算法存在計算復雜度增大和依賴閉環(huán)檢測的問題。
　　針對激光雷達和微慣性系統(tǒng)的組合導航問題，改進了捷聯微慣性導航系統(tǒng)隨機誤差參數識別

3、方法。采用α-β濾波器對激光雷達的速度和位置觀測量進行濾波處理，抑制了速度觀測量的噪聲?；诩す饫走_/微慣性松組合實現方案，給出了無人機的狀態(tài)估計。結合微慣性隨機誤差參數識別方法和微慣性狀態(tài)推算方法給出了短時間內微慣性導航解算結果，滿足室內導航要求。
　　最后，以微小型無人機為應用平臺，綜合導航系統(tǒng)成本、性能、負載等因素，搭建了導航系統(tǒng)的硬件平臺并設計開發(fā)軟件系統(tǒng)。通過設計合理的實驗方案，在硬件平臺上，驗證了本文所提出激光雷達完備