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公开(公告)号：CN105606104A
公开(公告)日：2016-05-25
申请号：CN201610154634.1
申请日：2016-03-17
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/20
CPC classification number: G01C21/20
Abstract: 本发明公开了基于航向辅助分布式SLAM的机器人自主导航方法，属于机器人自主导航的范畴。本方法旨在结合机器人运动模型及观测模型的特点，在分布式滤波运算的框架下，分别比较粒子滤波与扩展卡尔曼滤波的诸如计算量等对系统性能有较大影响的因素，考虑到实时系统中对计算量的要求，采用分布式EKF算法设计滤波器而非采用PF算法，为了同时保证系统的可观测性，在传统的里程计+激光传感器作为传感器组合方案之外，引入磁罗盘作为辅助传感器从而给系统加入机器人的航向信息。该设计针对分布式滤波结构的观测模型，通过引入航向信息重新规划了滤波方法从而达到实用化机器人自主导航的目的，从而增加系统了的稳定性和精度。
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公开(公告)号：CN118654658A
公开(公告)日：2024-09-17
申请号：CN202410457529.X
申请日：2024-04-16
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/00 , G01S17/89 , G06F16/587 , G06F16/29 , G06T3/04 , G06T3/4092
Abstract: 本发明公开了基于2D激光雷达SLAM的动态地图加载方法，基于二维Lidar SLAM获取空间坐标(x,y)与图像坐标(u,v)的转化关系，并将其表达为M；(2)将地图划分成n行、m列的多个子图Gi，在该子图Gi中，每一个子图Gi的宽、高由wi、hi定义，并且利用变换矩阵M，确定子图Gi中任一点j的像素位置#imgabs0#对应的全局坐标；动态加载选定的子地图。通过只加载地图一部分，并根据当前位置动态地加载其余部分，有效降低系统资源的使用。本发明减少了系统资源和计算成本，提升了定位导航的实时性能。拓展二维Lidar SLAM技术在无人驾驶车辆、移动机器人等装置中的适用范围，而不受限于场景尺寸，降低此类应用场景下设备的成本。
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公开(公告)号：CN112229421B
公开(公告)日：2023-08-11
申请号：CN202010973054.1
申请日：2020-09-16
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于李群最优估计的捷联惯性导航晃动基座粗对准方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性初始对准滤波模型。并根据李代数的物理定义，利用预测向量与观测向量向量乘积的方向和预测向量与观测向量之间的夹角来计算误差李代数。利用SO(3)群与李代数之间的映射关系对初始旋转矩阵进行补偿。该方法避免了避免TRIAD方法需要非共线矢量观测的缺点提高了对准速度，并且不存在基于Wahba问题的方法存在的非凸问题，提高了对准精度，更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN113155152B
公开(公告)日：2023-01-03
申请号：CN202110273084.6
申请日：2021-03-14
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于李群滤波的相机与惯性传感器空间关系自标定方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对旋转姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性标定滤波模型。并根据李代数的物理定义，利用预测向量与观测向量乘积的方向和预测向量与观测向量之间的夹角来计算误差李代数。利用SO(4)群与李代数之间的映射关系对相机‑IMU空间关系旋转矩阵与陀螺仪常值漂移进行补偿。该方法避免了四元数描述需要存在的无法同步估计陀螺仪常值漂移问题，并且不存在基于优化方法存在的非凸问题，提高了对准精度，更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN114581517A
公开(公告)日：2022-06-03
申请号：CN202210123895.2
申请日：2022-02-10
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种针对复杂光照环境的改进型VINS方法，首先通过初始化过程估计相机响应函数，这一过程可以对相机成像过程进行建模和标定，之后利用该函数将光流过程从位姿与灰度的关系拆解为位姿与曝光参数以及辐照度的关系，从而能够在这一过程中估计曝光参数对于位姿估计带来的影响。通过这种方法可以将复杂光照引发的相机参数的变化整合到整体的VINS系统位姿估计中，从而使系统适应环境。最后通过真实实验使用本发明算法和传统VIINS算法对比，证明了本算法的可行性和有效性，从而完成了对基于传统VINS算法的复杂光照环境下的改进型SLAM系统的实现。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN114549549A
公开(公告)日：2022-05-27
申请号：CN202210123898.6
申请日：2022-02-10
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种动态环境下基于实例分割的动态目标建模跟踪方法，用于室外的自动驾驶或室内空间的机器人定位，对于动态环境下的动态目标干扰具有较好的鲁棒性，并能够获得运动物体的运动速度和角度信息。本发明使用RGB‑D相机作为视觉输入传感器，经过实例分割算法预处理得到先验语义信息。然后分别使用静态区域进行基于ORB特征的相机位姿解算，使用动态区域进行稀疏光流的目标跟踪获得相机坐标系下运动目标的位姿。最后进行全局的BA优化，得到更为精确的全局相机位姿和运动目标的位姿。
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公开(公告)号：CN110702143B
公开(公告)日：2021-07-30
申请号：CN201910996482.3
申请日：2019-10-19
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于李群描述的SINS捷联惯性导航系统动基座快速初始对准方法，该方法采用李群描述代替传统的四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立线性初始对准模型，并将陀螺漂移作为增广状态量建立增广的初始对准模型，然后采用矩阵形式的卡尔曼滤波算法实现对初始姿态矩阵和陀螺仪常值漂移的同步估计。本发明将陀螺仪常值漂移作为增广量，相比于传统的初始对准模型，建立了更为精确的增广的线性对准模型。本发明的对准方法不仅可以实现SINS的一步直接对准，而且大幅度缩短了对准时间，便于对捷联解算过程出现的误差进行补偿，有效提高对准精度，更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN112229421A
公开(公告)日：2021-01-15
申请号：CN202010973054.1
申请日：2020-09-16
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于李群最优估计的捷联惯性导航晃动基座粗对准方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性初始对准滤波模型。并根据李代数的物理定义，利用预测向量与观测向量向量乘积的方向和预测向量与观测向量之间的夹角来计算误差李代数。利用SO(3)群与李代数之间的映射关系对初始旋转矩阵进行补偿。该方法避免了避免TRIAD方法需要非共线矢量观测的缺点提高了对准速度，并且不存在基于Wahba问题的方法存在的非凸问题，提高了对准精度，更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN112212889A
公开(公告)日：2021-01-12
申请号：CN202010975160.3
申请日：2020-09-16
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于特殊正交群最优估计的SINS捷联惯性导航系统晃动基座粗对准方法，该方法采用特殊正交群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用特殊正交群微分方程建立基于特殊正交群描述的线性粗对准模型，设计了一种基于矢量间余弦关系的新的姿态误差函数。本发明采用姿态误差函数的梯度作为新息项，使得姿态误差沿着梯度方向快速收敛，从而大幅度缩短了对准时间；使用特殊正交群描述姿态，避免了传统四元数描述初始姿态矩阵而产生的非唯一性和非线性问题，有效提高了对准精度。本发明在实际工程中具有实用价值。
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公开(公告)号：CN109931955B
公开(公告)日：2020-11-27
申请号：CN201910200910.7
申请日：2019-03-18
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于状态相关李群滤波的捷联惯性导航初始对准方法，使用李群和李代数描述载体的姿态，建立模型，将初始对准问题转化成姿态估计问题进行对准。SVD分解法是基于最小二乘原理的数学解算方法，无法考虑到观测矢量中的噪声项，解算过程包含了大量噪声信息，在实际环境当中干扰较大，惯性单元噪声很难统计造成数值解算精度大幅下降。由于模型线性化时带来的误差导致估计精度下降。四元数滤波算法的精度优于数值解算的方法，然而构建四元数量测方程时需要也需要对模型进行线性变换对滤波结果的精度和收敛速度都有影响。本发明提出的方法基于李群直接对量测模型进行建模不需要线性化，并且考虑到状态相关不确定噪声对系统的影响。
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