27、基于传感器融合实现移动机器人的鲁棒SLAM

基于传感器融合实现移动机器人的鲁棒SLAM

1 传感器配置

为实现移动机器人的鲁棒同步定位与地图构建（SLAM），系统采用了多种传感器，各传感器的配置情况如下：
- 相机 ：包括帧相机和事件相机。帧相机配备额外的红外滤光片，对于室内序列，手动设置并固定有源像素传感器（APS）曝光时间，以减少相机间的延迟。
- 惯性测量单元（IMU） ：使用战术级STIM300 300 IMU，它刚性安装在激光雷达下方，作为系统的主要惯性传感器。该IMU更新率高（200 200Hz），但测量存在噪声和漂移。
- 全球定位系统（GPS） ：在激光雷达顶部额外安装了ZED - F9P RTK - GPS设备。在室外场景中，GPS被激活，可提供准确的纬度、经度和海拔读数，但有时会因建筑物遮挡而不稳定。

2 传感器校准

在使用传感器之前，需要仔细校准各个传感器的内参、外参以及传感器之间的总体时间延迟。具体校准步骤如下：

2.1 时钟同步

使用现场可编程门阵列（FPGA）生成外部信号触发，以同步所有传感器的时钟，确保多传感器数据采集的延迟最小。具体流程如下：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A[GPS可用环境]:::process --> B[FPGA接收GPS的每秒脉冲（PPS）信号]:::proces