视觉惯性导航:无需初始化的高动态运动建环境定位

需积分: 10 1 下载量 64 浏览量 更新于2024-07-16 收藏 1.18MB PDF 举报
本文探讨了一种创新的视觉惯性辅助导航方法(Visual-Inertial-Aided Navigation, VIO),旨在解决在复杂室内环境中高动态运动时的初始条件问题。传统的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)和视觉传感器融合往往依赖于特殊的初始化步骤,这可能导致定位精度和稳定性受限。作者提出了一种图形化的同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)技术,它能够实时且线性地恢复初始条件,包括重力估计,从而避免了复杂的初始化过程。 该算法的核心在于其高效的时间一致性输出特性,使得系统能够在实时处理中提供位置、速度、姿态以及引力向量的精确估计。此外,系统还具备实时估计尺度的能力,这对于确保导航系统的准确性至关重要。论文着重展示了在实际建筑环境中,无论是使用双目视觉(Stereo Vision)还是单目视觉(Monocular Vision),如何将IMU数据与视觉数据实时融合,以实现对高动态运动的人类或机器人活动的精确跟踪和定位。 作者深入讨论了工作的技术细节,如可观性和实时性能评估,这些都是确保VIO系统稳定运行的关键因素。实验结果表明,该方法在复杂室内环境中表现出色,能有效地进行在线平台位置、速度和姿态估计,同时对传感器校准和对齐也有显著效果。这一研究成果对于提升移动机器人和自主导航系统在动态环境中的导航能力具有重要意义,为未来人机交互提供了可靠的基础。本文是一项重要的技术突破,为解决高动态运动环境下的导航问题开辟了新的途径。