Point-LIO: 适用于剧烈运动的高带宽雷达惯性里程计

本文介绍了Point-LIO：一种鲁棒的高带宽雷达惯性里程计，可以用在极剧烈的运动情况下的定位和建图。Point-LIO通过两个关键的创新，使高带宽的雷达惯性里程计（LIO）成为可能。第一个是在每个雷达点处，更新机器人状态的LIO框架，而不是将它们累积成一帧点云。这种逐点更新允许极高频的里程计输出，大大增加了定位带宽，也从根本上消除了剧烈运动中的帧内运动模糊。第二个主要的创新点是采用了随机过程增强的运动学模型，该模型将IMU测量值作为系统输出。这种新的建模方法能够实现精确的定位和可靠的建图，即使在运动过程中IMU的测量值已经饱和的情况下，也可以正常工作。为了对Point-LIO进行性能评估，我们使用Livox Avia做了多种室内和室外实验。总的来说，Point-LIO能够提供准确的、高频的里程计测量（4-8 kHz），并在严重的振动和超出IMU测量范围的高角速度（75 rad s-1）的剧烈运动中提供可靠的建图。在一般的场景下，Point-LIO可以实现与当前最先进的雷达惯性里程计相当的精度和效率。最后，演示了Point-LIO的两个应用实例，一个是穿越机，另一个是我们实验室自制的自转无人机，两者都在运动过程中超出了IMU量程（例如，59 rad s-1和25 rad s-1）。我们的系统在Github上开源https://github.com/hku-mars/Point-LIO.git，供社区使用。