1.一种结合GPS和雷达里程计的SLAM方法,其特征在于,所述SLAM方法包括如下步骤:
1)数据采集
使用差分GPS采集经纬高、RPY角、时间戳数据,RPY角包括Roll-滚转角、Pitch-俯仰角和Yaw-偏航角;使用激光雷达LiDAR采集点云数据和时间戳;
2)处理GPS数据获得位移(X,Y,Z)和姿态RPY角
(X,Y,Z)为LiDAR起始位置到LiDAR当前位置的位移,RPY角表示的是LiDAR当前位置的姿态,其中,Z即高度差直接从差分GPS数据中获取LiDAR当前位置和初始位置的高度数据并求差得到,X,Y的值通过将LiDAR当前位置和初始位置的经纬度数据转换到UTM平面坐标系下并求差获得,RPY角直接从差分GPS数据中获取;(X,Y,Z)的计算如下:(X,Y,Z)=(X末,Y末,Z末)-(X初,Y初,Z初)其中,(X末,Y末,Z末)代表的是当前雷达的位置,(X初,Y初,Z初)代表的是初始雷达的位置;
3)匹配GPS数据和LiDAR的点云数据
通过时间戳对齐的方式实现数据匹配;
GPS采集的数据的时间戳TimeGPS是周秒,激光雷达采集的数据的时间戳TimeLiDAR是距离最近的整点的秒数;此外,TimeGPS和TimeLiDAR存在一个18秒的闰秒差;为了实现时间戳格式的统一,对TimeGPS做预处理,记预处理后的GPS的时间戳为TimeGPSL:TimeGPSL=TimeGPS%3600-18
4)结合步骤2)处理后的GPS数据和LiDAR的点云数据检验GPS数据的可靠性对于LiDAR采集到的连续的两帧数据F1,F2,先用处理后的GPS数据将其转换到世界坐标系下,记转换后的点云为FW1,FW2,接着,使用LOAM算法的特征点提取方法提取FW1,FW2的角点和面点,记FW1角点和面点的数量为C2,S2;使用LOAM算法中的对应关系匹配方法在FW2的特征点中找F1的特征点的对应关系,记找到对应关系的特征点数量为C1,S1;计算找到对应关系的角点和面点的数量占比R1,R2:如果R1,R2,C2,S2都大于给定的阈值,那么认为GPS数据是可靠的;
5)雷达里程计的方法获取RPY角和位移(X,Y,Z)
利用激光雷达获取点云数据,使用高精度的雷达里程计LOAM算法获取RPY角和(X,Y,Z);
6)位姿融合
在GPS数据可靠的地方,使用GPS获取的位姿作为系统最终的位姿;在GPS数据不可靠的路段,先将该路段起点的由GPS得到的位姿数据传递给LOAM算法作为初值,使用LOAM算法获得该路段每一帧点云的位姿T1,由RPY角和位移(X,Y,Z)信息计算得到的变换矩阵,然后,将上述位姿T1和该路段终点的由GPS得到的位姿数据作为输入,输入到ELCH算法中,获得每一帧点云位姿的累积误差T2,最后使用T2优化来自雷达里程计的位姿,记优化后的位姿为T3;
T3=T2*T1
7)获取最终的全局三维地图
使用6)得到的融合后的位姿T3转换激光雷达的点云数据到世界坐标系下,获取最终的全局地图;
记点云中某个点在雷达坐标系下的坐标为P1,转换到世界坐标系下的坐标为P2;
P2=T3*P1。