SLAM導(dǎo)航原理

激光SLAM采用2D或3D激光雷達(dá)（也叫單線或多線激光雷達(dá)），2D激光雷達(dá)一般用于室內(nèi)機(jī)器人上（如掃地機(jī)器人），而3D激光雷達(dá)一般使用于無人駕駛領(lǐng)域。激光雷達(dá)的出現(xiàn)和普及使得測量更快更準(zhǔn)，信息更豐富。激光雷達(dá)采集到的物體信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離信息的點，被稱為點云。通常，激光SLAM系統(tǒng)通過對不同時刻兩片點云的匹配與比對，計算激光雷達(dá)相對運動的距離和姿態(tài)的改變，也就完成了對機(jī)器人自身的定位。

    激光雷達(dá)測距比較準(zhǔn)確，誤差模型簡單，在強光直射以外的環(huán)境中運行穩(wěn)定，點云的處理也比較容易。同時，點云信息本身包含直接的幾何關(guān)系，使得機(jī)器人的路徑規(guī)劃和導(dǎo)航變得直觀。激光SLAM理論研究也相對成熟，落地產(chǎn)品更豐富。

SLAM是Simultaneous localization and mapping縮寫，意為“同步定位與建圖”，主要用于解決機(jī)器人在未知環(huán)境運動時的定位與地圖構(gòu)建問題。

    SLAM可以輔助機(jī)器人執(zhí)行路徑規(guī)劃、自主探索、導(dǎo)航等任務(wù)。通過用SLAM算法結(jié)合激光雷達(dá)或者攝像頭的方法，讓機(jī)器人高效繪制室內(nèi)地圖，智能分析和規(guī)劃作業(yè)環(huán)境，從而成功讓自己步入了智能導(dǎo)航的陣列。

SLAM系統(tǒng)框架如圖所示，一般分為五個模塊，包括傳感器數(shù)據(jù)、視覺里程計、后端、建圖及回環(huán)檢測。

傳感器數(shù)據(jù)：主要用于采集實際環(huán)境中的各類型原始數(shù)據(jù)。包括激光掃描數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)、點云數(shù)據(jù)等。

視覺里程計：主要用于不同時刻間移動目標(biāo)相對位置的估算。包括特征匹配、直接配準(zhǔn)等算法的應(yīng)用。

后端：主要用于優(yōu)化視覺里程計帶來的累計誤差。包括濾波器、圖優(yōu)化等算法應(yīng)用。

建圖：用于三維地圖構(gòu)建。

回環(huán)檢測：主要用于空間累積誤差消除