Cubature卡尔曼滤波在刚性点集配准中的应用

2 下载量 154 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 3.08MB PDF 举报
"基于Cubature卡尔曼滤波的刚性点集配准在智能车辆中的应用" 这篇研究论文深入探讨了刚性点集配准问题,这是智能车辆定位和建图中的关键问题。作者提出了一个利用Cubature卡尔曼滤波(CKF)算法的创新方法。点集注册是将两个点集对齐的过程,通常在没有预先知道对应关系的情况下进行。文章首先将点集注册问题转化为状态空间模型,然后通过非线性滤波器CKF来解决这个问题。 CKF是一种扩展卡尔曼滤波(EKF)的高精度替代方案,它通过高次积分(Cubature)近似来处理非线性问题,从而更准确地估计系统状态。在CKF的每一步迭代中,移动点集中的所有点都将被考虑,模型点集中的对应点会相应地更新。这种方法确保了所有点的信息都被充分利用,以提高配准的准确性。 在时间更新阶段,算法的关键在于能够探索的自由空间的规模。为了优化这一点,论文采用了连续模拟退火(CSA)技术。CSA是一种全局优化方法,它模仿了固体冷却过程中的原子重排,以逐步找到最佳解决方案。这种策略有助于跳出局部最优,从而在全球范围内寻找更好的点集配准。 在智能车辆领域,点集配准对于环境感知至关重要,特别是对于激光雷达数据的处理。通过精确的点集配准,车辆可以构建和更新其周围环境的三维地图,这对于自动驾驶系统的路径规划、障碍物检测和避障功能都具有重要意义。此外,这种方法还有助于车辆的自我定位,与全球定位系统(GPS)结合使用时,可以提供更可靠的定位信息,尤其是在GPS信号受到干扰或遮挡的环境中。 这篇论文为解决刚性点集配准问题提供了一个新的有效工具,并且特别关注了其在智能车辆中的应用。CKF和CSA的结合展示了在复杂环境中实现精确点集配准的潜力,为未来智能交通系统的开发和优化提供了理论支持。