论文部分内容阅读
随着经济社会的不断发展和城市化进程的加快,城市人口剧增,导致城市土地利用资源愈发紧张。为缓解“城市综合症”,对地下空间合理的开发与利用成为有效的解决对策。现如今地下空间的规划与利用程度也逐渐成为衡量城市发展水平的重要指标之一。在地下空间测量领域,传统的测量方式费时费力,效率不高,而地上空间上采用高效的移动测量方法却主要依赖于GPS信号进行定位定姿,地下空间的无GPS或者弱GPS条件则限制了移动测量方法的应用。计算机领域SLAM技术则不需要GPS信号,便可估计出载体的位姿,可用于地下空间的定位与制图。基于此,本论文对基于SLAM的地下空间环境移动测量方法进行了以下研究:(1)根据地下空间移动测量系统的采集原理,从时间配准和空间配准角度出发,在深入探索数据采集完成后所获取的多源数据的组织与对应关系,提出数据处理完整流程,从预处理到后处理,可以将移动测量系统采集的原始数据处理成为完整对接地下空间三维信息的实际成果要求。(2)设计了一种基于SLAM的定位定姿技术,将IMU与激光数据使用非线性方法紧组合在一起,得到精确的轨迹。该方法首先考虑了IMU数据在进行非线性优化框架下的重复积分问题,使用预积分方式将运动方程转换为IMU测量值,然后考虑激光器数据中的运动变形,采用基于IMU推导轨迹的运动补偿ICP方法,使用非线性优化将两个传感器的信息同步融合在一起,完成前端初始轨迹的推导,最后采用闭环优化技术,对位姿图进行优化,长距离大尺度的轨迹进行累计误差消除,得到全局一致的轨迹和地图。(3)通过在具体地下空间(地下商业中心)环境下采集三组实际数据(如地面具有一定起伏的地下车库、地面平整的地铁换乘环岛区域)对方法进行了测试和验证,并从定性和定量两个方面进行精度评定。实验结果表明,本文设计的基于SLAM的地下空间移动测量方法,能够精确采集地下三维空间信息,验证了方法的有效性,具备很强的实际意义。