32、无人地面车辆的局部导航与定位系统

无人地面车辆的局部导航与定位系统

1. 引言

近年来，无人地面车辆（UGVs）取得了巨大进展。无人驾驶系统是一个复杂的系统，由环境感知模块、导航与定位模块、路径规划模块、运动控制模块等组成。其中，导航与定位模块对UGVs起着至关重要的作用，它作为基础模块之一，同时为其他模块提供服务。

根据不同的坐标系和定位原理，定位方法大致可分为局部导航与定位和全球导航与定位。本文主要研究UGVs局部导航与定位中存在的技术问题，并提出相应的解决方案。

1.1 需求分析

“localpose”模块具有高输出频率、定位轨迹平滑以及短时间内累积误差小等特点，这些特点决定了它在UGVs中的重要作用，主要体现在以下几个方面：
- 完成传感器数据对齐 ：确保不同传感器数据的一致性和准确性。
- 为环境感知模块提供运动先验信息 ：可作为感知模块（如激光雷达SLAM算法）的先验信息，使定位和建图结果更加准确。
- 为路径规划模块提供信息 ：规划层发送的路径通常基于车辆坐标系，代表UGVs的运动趋势。利用“localpose”模块的信息不断更新车身与路面的关系，同时调整控制模块的输出。

1.2 航位推算的研究现状

局部导航与定位旨在确定机器人在局部坐标系中的位置，其主要原理是航位推算（DR）算法。这些算法通过对每个检测时刻的步长和方向估计进行积分，从而计算出机器人的绝对位置和方向。定位结果的准确性受多种因素影响，如不同的传感器及其精度。常用的传感器包括惯性测量单元（IMU）和里程计。