【转载】基于因子图优化的组合导航算法学习

原文地址
https://blog.youkuaiyun.com/qq_39071352/article/details/131654238

到目前为止,大多数基于 GNSS 的组合导航方案都是使用卡尔曼滤波算法进行融合。然而,最近基于优化的算法研究因其在恶劣的 GNSS 环境(例如城市中心,GNSS 观测受到多路径影响)中的卓越性能而受到大家的欢迎。当然,最初还是在SLAM领域内使用的比较多。

与滤波算法相反,基于优化的算法可以在更广泛的历元内应用估计过程,从接收器的启动到最新的可用观测。通过在每个历元对所有可用观测值执行优化过程,可以提高整体准确性。因子图优化(FGO)似乎是此类优化的一个有前途的框架。

目前此类相关的论文和开源代码有许多,涉及到GNSS、IMU、视觉和激光雷达等传感器。此外,针对算法融合的程度,又包括松耦合和紧耦合。这里,针对一些优秀的开源代码进行学习,希望能从中挖掘其应用的潜力。

这里列出一些开源项目,主要是以GNSS或组合导航为主的算法,如

1、使用因子图优化进行 GNSS 定位和实时运动学的开源包

https://github.com/weisongwen/GraphGNSSLib

2、基于优化的GNSS/INS组合导航系统

https://github.com/i2Nav-WHU/OB_GINS

3、稳健、实时、以 INS 为中心的 GNSS 视觉惯性导航系统

https://github.com/i2Nav-WHU/IC-GVINS

4、GNSS/INS/相机组合导航库

https://github.com/chichengcn/gici-open

当然,还有很多优秀的以SLAM为核心的开源项目,大家可以看看相关论文。

卡尔曼滤波和因子图是两种常用的概率图模型,它们可以用于不同的问题,但也可以进行融合。下面是卡尔曼滤波和因子图的介绍以及它们如何融合的相关信息: 卡尔曼滤波是一种递归的状态估计算法,用于从一系列不完全观测的数据中估计系统的状态。它基于线性动态系统和高斯噪声假设,通过不断更新状态的均值和协方差来提供最优的状态估计。卡尔曼滤波具有高效、精确和适应性强等特点,在许多实时应用中得到广泛应用。 因子图是一种用于解决概率推理问题的图模型。它通过将概率分布表示为因子的乘积形式,将复杂的概率推理问题转化为图上的消息传递问题。因子图可以表示多个变量之间的依赖关系,并通过消息传递算法进行推理,具有灵活性和可扩展性。 卡尔曼滤波和因子图可以进行融合,以充分利用它们各自的优势。一种常见的方法是将卡尔曼滤波作为因子图的一个因子,将卡尔曼滤波的状态估计结果作为因子图的初始估计。然后,通过因子图的消息传递算法,结合其他观测数据和因子,进行迭代更新,得到更准确的状态估计结果。 在融合过程中,需要注意卡尔曼滤波和因子图之间的数据传递和信息更新。可以使用卡尔曼滤波的状态估计结果初始化因子图的变量节点,并将卡尔曼滤波的观测模型作为因子图的因子之一。然后,通过因子图的消息传递算法,将卡尔曼滤波的状态估计结果与其他观测数据进行融合,得到更准确的状态估计。
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