33、基于手眼标定系统的新型3D激光雷达 - 惯性测量单元校准方法

基于手眼标定系统的新型3D激光雷达 - 惯性测量单元校准方法

1. 引言

随着同步定位与地图构建（SLAM）技术的不断发展，传感器融合在机器人和计算机视觉领域得到了广泛研究。为了结合激光雷达（Lidar）和惯性测量单元（IMU）的测量结果以获得更好的效果，需要准确估计它们之间的旋转和平移关系。手眼标定（HEC）可用于确定夹爪与安装在夹爪上的传感器之间的相对位姿，在激光雷达 - 惯性测量单元系统中，可将其转化为求解 $AX = XB$ 形式的方程。

目前，视觉 - 惯性外参标定和激光雷达 - 惯性外参标定都有了一定的发展，但利用点到线距离进行流形优化联合标定和定位的方法尚未成功。本文提出一种无需预定义目标的校准方法，通过重新校准可在实际数据中获得准确且鲁棒的结果。

2. 问题描述

在视觉 - 惯性系统（VIO）中，相机和 IMU 的手眼标定可转化为方程 $AX = XB$ 的求解问题，该方程同样适用于激光雷达 - 惯性测量单元校准。
- HEC 方程 ：
- HEC 方程可写为 $AX = XB$，其中矩阵 $A$ 和 $B$ 分别表示 IMU 和激光雷达从当前位姿到上一时刻位姿的变换，矩阵 $X$ 表示 IMU 和激光雷达之间未知的旋转和平移。矩阵 $B$ 可通过姿态和航向参考系统（AHRS）轻松估计，而矩阵 $A$ 的计算是激光雷达 - 惯性测量单元校准的关键。
- HEC 线性解 ：
- 为了更方便地分析 $AX = XB$ 方程，将矩阵 $A$、$B$ 和 $X$ 用旋转和平移表示：
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A =
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