SLAM中为什么总要和概率扯上关系

本文介绍了两种状态估计方法:一是通过最大化P(obs|state)利用最大似然方法进行估计;二是直接求取P(state|obs),但需要满足线性化关系及马尔科夫性假设。

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第一种方案是最大化P(obs|state)。

  • 先把误差用状态表示出来,因为误差是一个已知的正太随机变量。于是可以反算出P(obs|state)的密度函数。最后用最小二乘计算使P(obs|state)最大的state值。
  • 我们关系的其实是P(state|obs)的概率分布,但是从obs到state的表达一般是很困难的,但其你表达是容易的,所以用最大似然方法。

第二种方案是直接求P(state|obs)

  • 直接一次把state的完整联合分布求出来是不可能的。所以是先求一个state中的一小部分的概率分布,然后求基于这个分布,变换成state中另一些部分的分布,所以最终求得的是P(state_k|state_k-1, obs)
  • 缺点1是:为了能变换分布,必须要线性化关系。
  • 缺点2是:必须假设P(state_k|state_k-1, obs)=P(state_k|state_k-1,state_k-2,... ,state_0, obs),也就是马尔科夫性。

 

 

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)中,协方差是一个重要的概念。协方差表示了机器人定位地图建立的不确定性程度,即估计值的精确程度。维护协方差的目的是为了在SLAM算法中准确地估计机器人的位置地图,并能够可靠地跟踪其运动。 具体来说,维护协方差有以下几个原因: 1. 位置估计的不确定性:机器人在SLAM中需要估计自己的位置,而这个估计是基于一系列传感器观测运动模型计算得到的。由于传感器运动模型的噪声以及环境中的不确定性,机器人的位置估计会存在一定的误差。协方差可以用来表示这个估计的不确定程度,即位置估计的精确度。 2. 地图建立的不确定性:在SLAM中,机器人需要同时建立地图定位自身。地图建立也受到传感器噪声环境不确定性的影响,因此地图中每个特征点的位置也存在一定程度的误差。协方差可以用来表征地图中特征点位置的不确定性。 3. 信息融合:SLAM算法通常会融合多个传感器的观测数据,如激光雷达、摄像头、惯性测量单元等。每个传感器的观测数据都有其自身的不确定性,维护协方差可以帮助将不同传感器的观测信息合并起来,准确地估计机器人的位置地图。 综上所述,维护协方差在SLAM中是非常重要的,它可以提供关于机器人位置地图建立的不确定性的信息,帮助算法进行准确的定位地图建立。
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