退化环境中基于空间几何特征的激光SLAM方法

针对同步定位与地图构建(SLAM)在无全球定位系统(GPS)信号、缺乏环境特征纹理的退化环境中出现定位失败、建图重叠漂移和无法实时运行的问题,提出了一种基于空间几何特征的激光SLAM方法。算法前端设计了一种基于空间线面几何特征的特征点提取方式,依据点线面约束构建点云配准残差函数,采用高斯-牛顿法优化残差以实现点云配准。算法后端基于关键帧构建子图,通过子图间的map-to-map匹配来获得精确位姿,采用插值融合前后端位姿,实现了全局定位优化。仿真与实际退化环境中的实验结果表明:所提算法在20 m的里程计测试中位姿估算误差小于5%;退化环境中的建图效果优于Hector、Gmapping和Cartographer算法,地图更新平均速度提高近4倍。