多伦多大学利用多普勒速度测量的连续时间激光雷达里程计: 加速探索自主导航领域

2023-06-01 09:40 作者:计算机视觉life 0人读过 | 我要投稿

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#论文#开源代码# Picking Up Speed: Continuous-Time Lidar-Only Odometry using Doppler Velocity Measurements

论文地址：https://arxiv.org/abs/2209.03304

作者单位：多伦多大学

开源代码：https://github.com/utiasASRL/steam_icp

调频连续波(FMCW)激光雷达是一种新兴的技术，它还可以通过多普勒效应实现每次返回瞬时相对径向速度的测量。我们提出了第一个连续时间激光雷达的里程计算法，使用这些多普勒速度测量来自FMCW激光雷达，以帮助几何退化环境中的里程计。我们应用现有的连续时间框架，使用高斯过程回归有效地估计车辆轨迹，以补偿由于任何机械驱动激光雷达(FMCW和非FMCW)扫描时移动的性质引起的运动失真。我们在几个真实世界的数据集上评估了我们提出的算法，包括公开可用的数据集和我们收集的数据集。我们的算法优于现有唯一使用多普勒速度测量的方法，我们研究了困难的条件，其中包括这些额外的信息极大地提高了性能。此外，我们还展示了在名义条件下使用和不使用多普勒速度测量的激光雷达里程计的最先进性能。

我们通过将多普勒速度测量纳入连续时间估计框架，改进了现有的工作。连续时间估计允许每个测量与其实际采集时间相关联，避免了由于机械驱动激光雷达运动时扫描的特性而需要IMU来校正激光雷达帧的运动失真。我们提出了一个多普勒速度因子，可以与通常的点到平面因子结合应用，用于帧到地图对齐。然而，它应用于车辆的身体中心速度，而不是姿态，因为身体中心速度也是我们估计状态的一部分。我们在几个真实世界的数据集上评估了我们的激光雷达里程计算法，包括使用非FMCW激光雷达收集的公开数据集和使用FMCW激光雷达收集的数据集。通过我们的评估，我们展示了在几何退化条件下，使用和不使用多普勒速度测量的整体最先进的激光里程计性能。