Hector slam

Hector slam利用高斯牛顿方法解决scan-matching问题,对传感器要求较高。

缺点:需要雷达(LRS)的更新频率较高,测量噪声小。所以在制图过程中,需要robot速度控制在比较低的情况下,建图效果才会比较理想,这也是它没有回环(loop close)的一个后遗症;且在里程计数据比较精确的时候,无法有效利用里程计信息。

优点:不需要使用里程计,所以使得空中无人机及地面小车在不平坦区域建图存在运用的可行性;利用已经获得的地图对激光束点阵进行优化, 估计激光点在地图的表示,和占据网格的概率;利用高斯牛顿方法解决scan-matching 问题,获得激光点集映射到已有地图的刚体变换(x,y,theta);为避免局部最小而非全局最优,使用多分辨率地图;导航中的状态估计加入惯性测量系统(IMU),利用EKF滤波;

补充:11-11  hector_slam通过最小二乘法匹配扫描点,且依赖高精度的激光雷达数据,因此扫描角很小且噪声较大的Kinect是不行的,匹配时会陷入局部点,地图比较混乱。

gmapping:

scanmatch方法:链接

gmapping是目前应用最广的2D slam 方法,利用RBPF方法,故需要了解粒子滤波算法。scan-match方法在于估计机器人位置(pose),利用梯度下降的方法,在当前构建的地图,与当前的激光点,和机器人位置(pose)为初始估计值。

粒子滤波的方法一般需要大量的粒子来获取好的结果,但这必会引入计算的复杂度;粒子是一个依据过程的观测逐渐更新权重与收敛的过程,这种重采样的过程必然会代入粒子耗散问题(depletion problem), 大权重粒子显著,小权重粒子会消失(有可能正确的粒子模拟可能在中间的阶段表现权重小而消失).自适应重采样技术引入减少了粒子耗散问题 , 计算粒子分布的时候不单单仅依靠机器人的运动(里程计),同时将当前观测考虑进去, 减少了机器人位置在粒子滤波步骤中的不确定性. (FAST-SLAM 2.0 的思想,可以适当减少粒子数)

缺点:依赖里程计(odometry),无法适用无人机及地面小车不平坦区域;无回环;

优点:在长廊及低特征场景中建图效果好;

补充:(11-11)据说gmapping可以用Kinect转换出来的激光雷达数据建图,但是苦于没有里程计,所以没有尝试。(如果你有试过,请把结果告诉我,谢谢)

实验表明:在大地图,低特征(distinctive landmarks)场景中,hector的建图误差高于gmapping。这是由于hector过分依赖scan-match。特别是在长廊问题中,误差更加明显。

cartographer:

cartographer是Google的实时室内建图项目,传感器安装在背包上面,可以生成分辨率为5cm的2D格网地图。

获得的每一帧laser scan数据,利用scan match在最佳估计位置处插入子图(submap)中,且scan matching只跟当前submap有关。在生成一个submap后,会进行一次局部的回环(loop close),利用分支定位和预先计算的网格,所有submap完成后,会进行全局的回环。

local 2D slam

A.scans

submap的构造是一个重复迭代配准scan和submap的过程。利用配准估算出pose对scan进行刚体变换,插入到submap中。

B.submaps

连续的scan用来构造submap,这里submap以概率格网的形式表现。每一个scan,在插入格网(submap)时,每一个grid有hits和miss两种情况。离scan终点最近的grid为hits,在scan原点和终点之间相交的grid为miss。之前未观察的grid分配一个概率,已观察的grid进行概率更新。

C.Ceres scan matching

把求pose的问题转换为一个求解非线性最小二乘问题,利用Ceres解决这个问题。

因为最小二乘问题是一个局部最优问题,故一个好的初值(pose初值)对求解有很大影响。因此IMU能被用来提供pose初值的旋转变量。在缺乏IMU的时候,可以用提高scan match频率或匹配精度。

closing loops

利用SPA方法优化scan和submap的pose。存储插入scan位置处对应的pose用来做回环检测。此外,当submap不在变化时,对应pose的scan和submap也被用来做回环。scan match中找到的good match其对应的pose将被用来做优化问题。

A.Optimization problem

回环优化问题构造成非线性最小二乘问题来求解。

公式中分别为submap的pose,scan的pose,对应submap和scan的pose的相关性,及相关协方差矩阵。

B.Branch-and bround scan matching

缺点:

优点:不采用粒子滤波(PF),从而低廉设备也能获得较好的性能表现;

2D激光SLAM算法比较+cartographer的更多相关文章

  1. 我用MATLAB撸了一个2D LiDAR SLAM

    0 引言 刚刚入门学了近一个月的SLAM,但对理论推导一知半解,因此在matlab上捣鼓了个简单的2D LiDAR SLAM的demo来体会体会SLAM的完整流程. (1)数据来源:德意志博物馆Deu ...

  2. SLAM学习笔记(2)SLAM算法

    SLAM算法分为三类:Kalman滤波.概率滤波.图优化 Kalman滤波方法包括EKF.EIF:概率滤波包括RBPF,FastSLAM是RBPF滤波器最为成功的实例, 也是应用最为广泛的SLAM方法 ...

  3. 对比几种在ROS中常用的几种SLAM算法

    在此因为要总结写一个文档,所以查阅资料,将总结的内容记录下来,欢迎大家指正! 文章将介绍使用的基于机器人操作系统(ROS)框架工作的SLAM算法. 在ROS中提供的五种基于2D激光的SLAM算法分别是 ...

  4. 转:SLAM算法解析:抓住视觉SLAM难点,了解技术发展大趋势

    SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)是业界公认视觉领域空间定位技术的前沿方向,中文译名为“同步定位与地图构建”,它主要用于解决机器人在未知环境运动时的 ...

  5. [SLAM]Karto SLAM算法学习(草稿)

    Karto_slam算法是一个Graph based SLAM算法.包括前端和后端.关于代码要分成两块内容来看. 一类是OpenKarto项目,是最初的开源代码,包括算法的核心内容: https:// ...

  6. 激光SLAM Vs 视觉SLAM

    博客转载自:https://www.leiphone.com/news/201707/ETupJVkOYdNkuLpz.html 雷锋网(公众号:雷锋网)按:本文作者SLAMTEC(思岚科技公号sla ...

  7. 三维重建7:Visual SLAM算法笔记

    VSLAM研究了几十年,新的东西不是很多,三维重建的VSLAM方法可以用一篇文章总结一下. 此文是一个好的视觉SLAM综述,对视觉SLAM总结比较全面,是SLAM那本书的很好的补充.介绍了基于滤波器的 ...

  8. 三维重建:SLAM算法的考题总结

    参考英文维基:https://en.wikipedia.org/wiki/Slam 参考文档:视觉slam研究分析的一点认识 1. 请简单描述您对机器人的SLAM的概念理解? 答: 机器人需要在自身位 ...

  9. SLAM概念学习之随机SLAM算法

    这一节,在熟悉了Featue maps相关概念之后,我们将开始学习基于EKF的特征图SLAM算法. 1. 机器人,图和增强的状态向量 随机SLAM算法一般存储机器人位姿和图中的地标在单个状态向量中,然 ...

随机推荐

  1. linux常用的一些命令行操作(ubuntu)

    软件安装 sudo apt-get install xxx 压缩和解压缩 1. *.tar 用 tar –xvf 解压 2. *.gz 用 gzip -d或者gunzip 解压 3. *.tar.gz ...

  2. java的内部编码

    java运行时,内存中使用的字符编码是unicode. 在编译java程序时,若我们不指定源程序文件的编码格式,JDK首先获得操作系统的file.encoding参数(它保存的就是操作系统默认的编码格 ...

  3. 软件测试流程(Test Flow)

    Bug Status Definition Bug Management Process Outline Bug Severity&Priority Criteria Definition

  4. code1169 传纸条

    来自:http://www.cnblogs.com/DSChan/p/4862019.html 题目说找来回两条不相交路径,其实也可以等价为从(1,1)到(n,m)的两条不相交路径. 如果是只找一条, ...

  5. SpringMVC 2.5.6 +Hibernate 3.2.0

    spring MVC配置详解 现在主流的Web MVC框架除了Struts这个主力 外,其次就是Spring MVC了,因此这也是作为一名程序员需要掌握的主流框架,框架选择多了,应对多变的需求和业务时 ...

  6. 3.3.7 跳表 SkipList

    一.前言 concurrentHashMap与ConcurrentSkipListMap性能测试 在4线程1.6万数据的条件下,ConcurrentHashMap 存取速度是ConcurrentSki ...

  7. Yii2 中国省市区三级联动

    1.获取源码:https://github.com/chenkby/yii2-region 2.安装 添加到你的composer.json文件 "chenkby/yii2-region&qu ...

  8. hydra(九头蛇)多协议暴力破解工具

    一.简介 hydra(九头蛇)全能暴力破解工具,是一款全能的暴力破解工具,使用方法简单 二.使用 使用hydra -h 查看基本用法 三.命令 hydra [[[-l LOGIN|-L FILE] [ ...

  9. wp8.1 app退出操作提示

    微软的wp8.1 sdk相比之前wp8 sdk以及相关dll类库,微软又重新编译过,相关系统类库也经过精简,删改了部分传统dll库中的方法对象,很多常用方法对象被写进Windows.UI为前缀的命名空 ...

  10. Ubuntu安装python

    一.下载 手动或者命令都行 wget http://www.python.org/ftp/python/2.7.12/Python-2.7.12.tar.xz 二.解压: #xz -d Python- ...