近日,中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所李嘉茂研究員的研究團(tuán)隊(duì)在無人系統(tǒng)視-慣多傳感器校準(zhǔn)方面取得了重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過模擬人體視覺與前庭覺,成功提出一種基于流形傳播模型的多傳感器校準(zhǔn)方法,并在基于視覺慣性里程計(jì)(Visual-Inertial Odometry, VIO)的無人車定位導(dǎo)航應(yīng)用上完成了驗(yàn)證。相關(guān)成果以題目為“Fast Extrinsic Calibration for Multiple Inertial Measurement Units in Visual-Inertial System”的學(xué)術(shù)論文發(fā)表在機(jī)器人領(lǐng)域頂會ICRA(The 23RD International Conference on Robotics and Automation)上。
類人多感官的多傳感融合是智能無人系統(tǒng)感知環(huán)境、完成決策的重要手段。其中,通過多傳感器校準(zhǔn)獲取傳感器間的外部相對關(guān)系,是保障后續(xù)多傳感數(shù)據(jù)融合準(zhǔn)確、有效的基本前提。多視覺傳感器和多慣性傳感器(IMU)融合是無人系統(tǒng)自主定位導(dǎo)航應(yīng)用的主流方案之一,其現(xiàn)有校準(zhǔn)方法需要基于精準(zhǔn)的傳感器運(yùn)動軌跡,高度依賴外部傳感器,并易受到環(huán)境條件與觀測噪聲的影響。
針對以上問題,研究團(tuán)隊(duì)提出了流形傳播模型校準(zhǔn)方法,通過建立兩個(gè)非線性截?cái)嘧钚《藛栴}來分別估計(jì)多IMU的相對平移和旋轉(zhuǎn),利用推導(dǎo)虛擬IMU算法的通用表達(dá)在流形上的傳播方程,在不依賴外部傳感器的條件下,解決了多視覺與多IMU標(biāo)定的不穩(wěn)定問題。研究團(tuán)隊(duì)將本方法應(yīng)用于無人車定位導(dǎo)航系統(tǒng),并在辦公室、走廊、室外、車庫等真實(shí)場景進(jìn)行了功能驗(yàn)證,速度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性方面優(yōu)于SOTA方法。同時(shí),模擬實(shí)驗(yàn)表明本方法在僅融合2個(gè)IMU預(yù)測運(yùn)動時(shí),其精度可以與9個(gè)IMU的效果相媲美。本方法具有良好的可擴(kuò)展性,支持集成到其他IMU融合算法、VIO和激光雷達(dá)慣性里程計(jì)(LIO)系統(tǒng)。
圖1:多傳感融合原型系統(tǒng)
圖2:在多場景視慣定位中基于本方法的雙視覺雙IMU方案均取得最優(yōu)性能
上海微系統(tǒng)所于有為工程師為該工作的第一作者,李嘉茂研究員為通訊作者。上述研究工作獲得科技部科技創(chuàng)新2030、國家自然科學(xué)基金、上海市級重大專項(xiàng)、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人、中科院青促會項(xiàng)目等支持。
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原文標(biāo)題:上海微系統(tǒng)所在無人系統(tǒng)的多傳感融合技術(shù)方面取得進(jìn)展
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