基于多传感器紧耦合的工程机械定位与建图系统

来源：机械工程学报杂志2023年第24期北京时间：

作者：任好玲, 吴江东, 林添良, 张春晖, 李玉坤

单位：1. 华侨大学机电及自动化学院 厦门 361021;2. 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室 厦门 361021

摘要：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。

关键词：无人驾驶,工程机械,同步定位与建图,特征匹配,回环检测,残差自适应反馈；

基金资助：国家自然科学基金(52175051,52275055)、福建省高校产学合作(2022H6007&2022H6028)和福建省自然科学基金重点(2021J02013)资助项目