操作员可以通过WiFi接口访问NUC。安装在车载计算机上的操作系统是带有ROS Melodic中间件的Ubuntu Linux 18.04 LTS。除了飞行控制器外，机载计算机还与飞行器的完整感官设备进行通信，并运行高级计算密集型算法。此外，我们还连接了基于U-blox M8P IC的Velodyne Puck LITE LiDAR、LPMS CU2 外部 IMU 和 HERE+ GPS。这些实验是在Borongaj大学校园的户外进行的。在图2所示的实验中，GPS测量用于对轨迹进行地理配准。

图2 制图师针对不同 GPS 设置报告的无人机坐标比较

安全闭环

图1中的图表记录在围绕一栋小建筑物的圆形轨迹上。轨迹足够长，全局SLAM可以将一些闭环校正插入到姿势图中，并在优化中使用它们。这些在图1所示的z轴图上清晰可见，因为它们会在姿势估计中引入阶跃干扰。（2）引入的比例因子消除了这些台阶干扰，并确保了平滑的姿态估计。

图3 在循环闭合的情况下，将过滤后的姿势估计值与原始制图师的姿态估计值进行比较

在空中SLAM中使用全球定位系统

由于大多数无人机默认配备GPS传感器，因此我们尝试利用此传感器对SLAM轨迹进行地理参考。在我们的测试现场，GPS的标准偏差通常大于1.5米，因此事实证明，在轨迹优化中使用具有挑战性。Pixhawk过滤的位置信号具有明显的垂直漂移-起飞和着陆高度测量值之间存在80厘米的差异（实际上应该是相同的）。

我们尝试调整权重，该权重控制GPS测量如何影响姿势估计，以便对轨迹进行地理参考。不幸的是，我们还没有设法完全消除不准确的GPS测量对姿态估计的负面影响，而不会在优化过程中极大地减轻它们的重量，延长获得位置和方向锁定所需的时间。图2显示了制图员在不使用 GPS 测量值和两种不同的 GPS 测量权重的情况下报告的姿态估计值。Pixhawk报告的GPS测量值（因此轨迹仅限于它们）不一致，因为报告的起飞和着陆高度不匹配。该图还显示了在第一个姿势图优化时报告的高度的剧烈变化。

较短的 SLAM 轨迹（例如图2中在没有GPS 测量的情况下处理的轨迹）可以被视为地面实况，尽管没有地理配准，因为不同的 LiDAR 点云要素（如墙壁和屋顶边缘）在地图中保持一致。这种一致性主要是由于发现的闭环约束，轨迹不同部分的激光扫描被正确交叉配准。

导航

提取制图师子地图，将其转换为点云并使用这些点云构建OctoMap，使我们的无人机能够在其环境中规划无碰撞路径。因此，在我们的系统中引入OctoMap使我们不仅可以使用制图师进行姿态反馈，还可以将其用作导航有用的环境信息来源。图4 显示了使用 Cartographer子地图云构建的OctoMap示例，其中还显示了无人机在导航过程中经过的路径。

图4 导航期间创建的八元图，其中包含无人机经过的路径

环路闭合的过滤和子地图云的提取是对制图器代码库的有益补充。前者使姿态估计更适合于控制系统反馈，因为它消除了在环路闭合事件期间引入的阶跃信号，而后者创造了使用子地图规划无人机执行的无碰撞路径的可能性。目前最好避免在制图师的这种特定配置中使用M8P GPS传感器，因为它对姿势估计质量有不利影响。所描述的GPS对准方法之前已成功测试并用于地面车辆（赫斯基AGV）的控制回路，以及基于制造商Novatel制造的惯性导航系统的专有商业勘测级LiDAR数据采集系统。

荐读

【智慧地球大讲堂】第205期：单光存，中国无人机遥感系统关键技术研发与应用

大学生研发无人机实时测绘系统，已用于地震救灾

突破续航大关！中国仿生无人机创吉尼斯世界纪录

《慧天地》敬告

《慧天地》公众号聚焦国内外时空信息科技前沿、行业发展动态、跨界融合趋势，发现企业核心竞争力，传播测绘地理信息文化，为时空信息类相关专业学子提供日常学习、考研就业一站式服务，打造政产学研金服用精准对接的平台。

《慧天地》借鉴《读者》办刊理念，把时空信息领域的精华内容汇聚到平台上。我们高度重视版权，对于精选的每一篇推文，都会在文章开头显著注明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时删除。感谢大家一直以来对《慧天地》的关注和支持！

——《慧天地》运营团队

投稿、转载、商务等合作请联系

微信号：huitiandi321

邮箱：[email protected]

编辑：吴春奇 审核：刘欣然

指导：万剑华教授返回搜狐，查看更多