SLAM-谷歌Cartographer学习资料

本文介绍了谷歌开源的SLAM算法Cartographer的快速安装过程及在Turtlebot上的应用案例。Cartographer是一款强大的同步定位与地图构建软件,适用于多种机器人平台。

谷歌Cartographer学习(1)-快速安装测试

http://www.cnblogs.com/hitcm/p/5939507.html


如何看待谷歌在10月6日开源的SLAM算法cartographer?

https://www.zhihu.com/question/51348391?q=Google%20开源的Cartographer


开源地址:

https://github.com/googlecartographer


谷歌开源SLAM库cartographer在Turltlebot的应用(易科实验室

http://blog.exbot.net/archives/2834

大神博客:

http://blog.youkuaiyun.com/zyh821351004/article/details/52421005

Cartographer主要理论是通过闭环检测来消除构图过程中产生的累积误差[1]。用于闭环检测的基本单元是submap。一个submap是由一定数量的laser scan构成。将一个laser scan插入其对应的submap时,会基于submap已有的laser scan及其它传感器数据估计其在该submap中的最佳位置。submap的创建在短时间内的误差累积被认为是足够小的。然而随着时间推移,越来越多的submap被创建后,submap间的误差累积则会越来越大。因此需要通过闭环检测适当的优化这些submap的位姿进而消除这些累积误差,这就将问题转化成一个位姿优化问题。当一个submap的构建完成时,也就是不会再有新的laser scan插入到该submap时,该submap就会加入到闭环检测中。闭环检测会考虑所有的已完成创建的submap。当一个新的laser scan加入到地图中时,如果该laser scan的估计位姿与地图中某个submap的某个laser scan的位姿比较接近的话,那么通过某种 scan match策略就会找到该闭环。Cartographer中的scan match策略通过在新加入地图的laser scan的估计位姿附近取一个窗口,进而在该窗口内寻找该laser scan的一个可能的匹配,如果找到了一个足够好的匹配,则会将该匹配的闭环约束加入到位姿优化问题中。Cartographer的重点内容就是融合多传感器数据的局部submap创建以及用于闭环检测的scan match策略的实现。
### SLAM Toolbox与Cartographer的功能对比 #### 功能特性 SLAM Toolbox 和 Cartographer 是两个广泛应用于机器人操作系统(ROS)环境下的同步定位与地图构建(SLAM)工具包。两者都旨在帮助移动机器人创建周围环境的地图并实现自我定位。 对于 **SLAM Toolbox**, 这是一个基于图优化的激光雷达SLAM解决方案, 它提供了灵活配置选项来适应不同的硬件平台和应用场景[^1]。该软件包支持多种传感器输入,包括但不限于2D/3D LiDAR数据,并且能够处理动态变化较大的室内室外混合环境。它还具有良好的实时性能,在资源受限设备上也能稳定运行。 而 **Cartographer** 则是由Google开发的一个高效能、高精度的多模态SLAM库,不仅限于LiDAR还可以融合IMU和其他感知源的信息以提高鲁棒性和准确性[^2]。其核心算法采用了概率模型来进行全局一致性估计,从而使得生成的地图更加精确可靠。此外,Cartographer 支持回环检测机制,可以有效减少累积误差带来的影响。 #### 易用性与维护成本 从易用性的角度来看,SLAM Toolbox 提供了一个相对简单的参数调整界面以及详尽的帮助文档,这有助于新手快速入门;相比之下,虽然 Cartographer 的安装部署过程较为复杂一些,但是官方给出了详细的教程指导用户完成设置工作[^3]。长期来看,由于 Google 对 Cartographer 的持续更新和支持力度较大,因此可能拥有更好的社区响应和技术保障服务。 #### 应用场景适用度 当面对结构化较强的静态环境时(比如工厂车间),两种方案都能很好地胜任任务需求。然而如果是在非结构性较强或者存在较多未知因素的情况下,则建议优先考虑采用具备更强泛化能力的 Cartographer 来应对挑战。另外值得注意的是,针对特定类型的项目,如需频繁切换不同规格型号的传感装置,那么灵活性更高的 SLAM Toolbox 或许会成为更佳的选择。 ```python import rospy from nav_msgs.msg import OccupancyGrid def compare_slam_toolbox_vs_cartographer(): # 假设这是用于比较两者的函数逻辑部分 slam_toolbox_map = get_slam_toolbox_map() cartographer_map = get_cartographer_map() print(f"SLAM Toolbox Map Info:\n{slam_toolbox_map.info}") print(f"\nCartographer Map Info:\n{cartographer_map.info}") if __name__ == '__main__': try: rospy.init_node('compare_slam') compare_slam_toolbox_vs_cartographer() except rospy.ROSInterruptException as e: pass ```
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