实时激光雷达定位与建图:LOAM方法详解

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Lidar Odometry and Mapping in Real Time (LOAM) 是一项由 Ji Zhang 和 Sanjiv Singh 在 Robotics: Science and Systems 2014 年的会议上提出的关键贡献。这项研究关注于实时解决机器人在6自由度(6-DOF)运动中,通过2轴激光雷达进行精确定位和建图的问题。传统的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)方法往往依赖于离线批处理,通过闭环检测来校正累积误差,但 LOAM 提供了一种创新的解决方案。 LOAM 的核心挑战在于处理时间延迟的激光测距数据,这些数据不同时到达,可能导致地图的不一致性或误注册。为了解决这个问题,LOAM 采用了两个主要算法。第一个算法运行在较高的频率上,但精度较低,主要用于快速估计激光雷达的运动速度,提供实时的粗略估计。这种低精度但高频率的策略有助于保持系统响应的实时性。 第二个算法的工作频率则相对较低,但其精度大大提高,负责精细匹配和点云的注册。这两个算法的结合至关重要,一个负责维持实时运动估计,另一个则确保地图的准确性和长期一致性。这种方法的优势在于无需依赖高级别的精确测距或惯性测量单元,从而降低了对硬件的需求,并保持了较低的计算复杂度。 通过这种分层处理方式,LOAM 实现了低漂移和低运算负担,使得机器人能够在没有外部辅助传感器的情况下,如GPS或IMU,构建和维护精确的3D地图。这对于自动驾驶、无人机导航和其他对实时定位要求高的应用来说,具有显著的实际价值。LOAM 方法为实时SLAM领域设定了一个新的基准,成为了后续研究者和工程师们的重要参考资源。