基于多传感器紧耦合的工程机械定位与建图系统

工程机械工况复杂、作业环境恶劣,实现工程机械无人驾驶将带来显著的社会效益和经济价值。工程机械不同于普通乘用车,为实现无人驾驶工程机械在多复杂工况下的高鲁棒性定位,采用多传感器紧耦合的同步定位与建图系统(Simultaneous localization and mapping, SLAM)。针对现有SLAM前端算法计算冗余、计算效率低下等问题,采用基于点线、点面特征匹配的方法,结合局部地图配准,有效降低点云配准时的数据量,避免计算冗余。针对现有激光融合SLAM无回环检测的问题,基于空间近邻原则结合正态分布变换算法将回环检测机制引入SLAM系统,有效降低SLAM系统建图的全局误差。针对工程机械作业环境定位与建图易退化的问题,在点线、点面特征匹配的基础上,创立了残差自适应反馈机制,使得迭代方程求解快速收敛而不发散。仿真和实车试验结果证明该套SLAM系统能够有效解决工程机械在桥梁、长廊等作业场景下的建图退化问题,建图速度大大提高,能够满足工程机械实时定位与建图的需求。