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基于反射靶标的激光SLAM定位方法在港口无人车辆上的应用

王康 杨勇生 姚海庆

王康, 杨勇生, 姚海庆. 基于反射靶标的激光SLAM定位方法在港口无人车辆上的应用[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 65-72. doi: 10.12265/j.gnss.2021032201
引用本文: 王康, 杨勇生, 姚海庆. 基于反射靶标的激光SLAM定位方法在港口无人车辆上的应用[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 65-72. doi: 10.12265/j.gnss.2021032201
WANG Kang, YANG Yongsheng, YAO Haiqing. Application of laser SLAM positioning method based on reflection target in port unmanned vehicle[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 65-72. doi: 10.12265/j.gnss.2021032201
Citation: WANG Kang, YANG Yongsheng, YAO Haiqing. Application of laser SLAM positioning method based on reflection target in port unmanned vehicle[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 65-72. doi: 10.12265/j.gnss.2021032201

基于反射靶标的激光SLAM定位方法在港口无人车辆上的应用

doi: 10.12265/j.gnss.2021032201
详细信息
    作者简介:

    王康:(1996—),男,硕士研究生,研究为方无人车辆的激光SLAM应用

    杨勇生:(1965—),男,博士,教授,研究方向为智能港口物流管理与优化、智能港口的协同控制与调度

    姚海庆:(1986—),男,博士,讲师,研究方向为基于物联网的传感测控技术、小型无线化传感器技术

    通讯作者:

    王康 E-mail:1324094082@qq.com

  • 中图分类号: P228;TN958.98

Application of laser SLAM positioning method based on reflection target in port unmanned vehicle

  • 摘要: 针对港口岸边作业区和堆场内部等特定场景影响无人车辆高精度定位的问题,本工作以Cartographer 同步定位与建图(SLAM)作为算法基础,研究了基于反射靶标的无人车辆高精度定位方法,设计优化了反射靶标参数与布置方法. 针对影响基于反射靶标的激光SLAM定位精度的关键参数、行车速度和抖动干扰,设计实现了测试系统并进行了多参数对比. 针对港口场景下易发生的大抖动干扰导致激光SLAM定位失效的问题,分析了定位失效的产生机理,进而研究了基于惯性导航系统(IMU)和激光SLAM的复合定位技术,提出了大抖动干扰情况下基于反射靶标的激光SLAM定位误差的抑制方法. 实验结果表明:上述方案提高了无人车辆在港口特定场景下的定位精度和定位方法鲁棒性.

     

  • 图  1  基于激光SLAM的港口无人车辆平台

    图  2  坐标系相对位置关系图

    图  3  反射靶标设计原则

    图  4  主要技术流程图

    图  5  抖动时引入的角度误差

    图  6  类港口实验场景

    图  7  基于反射靶标的激光SLAM定位建图

    图  8  激光雷达定位轨迹与北斗差分定位轨迹对比

    图  9  X方向误差

    图  10  Y方向误差

    图  11  存在抖动干扰的激光SLAM定位建图

    图  12  存在抖动干扰的定位轨迹对比

    图  13  X方向误差

    图  14  Y方向误差

    图  15  加入IMU修正后的激光SLAM定位建图

    图  16  修正后定位轨迹对比

    图  17  X方向误差

    图  18  Y方向误差

    表  1  不同车速下激光SLAM定位误差

    车速/(m·s−1)误差/m
    X 方向Y 方向
    0.750.0120.016
    1.500.0160.021
    2.100.0210.030
    下载: 导出CSV

    表  2  修正前后激光SLAM定位误差对比

    方向误差/m
    未加入IMU位姿修正加入IMU位姿修正
    X 方向0.0160.012
    Y 方向0.0930.046
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-03-22
  • 网络出版日期:  2021-11-02

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