关于ROS当中里程计的信息及IMU的标定

一、在ROS当中,里程计是一种利用从移动传感器获得的数据来估计物体位置随时间的变化而改变的方法。

二、而在ROS当中里程计信息可以分为两个部分:一个是位姿(位置和姿态),一个是速度(直线速度和转向速度)。

三、里程计要从移动传感器当中来获得数据,当然要利用到传感器,这里的传感器就是我们简称的IMU。

四、一般IMU由加速度器acc、陀螺仪gyr组成,还可以外加一个磁力计mag;

1、acc积分可以得到速度,再积分可以得到位置;静止时可以得到姿态方向;

2、gyr积分可以得到姿态方向;

3、mag本身就可以得到姿态方向;

五、在激光导航的建图以及定位算法中(以gmapping为例),要用角速度和线速度这些运动学信息来对机器人的位置做估计,比如在这些算法当中最常用到的推算定位(dead reckoning)方法,而这些运动信息都包含在ROS当中的里程计信息中,这种方法对由速度对时间积分来求得位置的估计时所产生的误差十分敏感。快速、精确的数据采集,里程计用到的传感器的标定以及处理过程对于高效的使用该方法是十分必要的。

六、推算定位(DR)是一个借助于先前已知位置,以及估计出的速度随时间的变化量来推导出当前位置的过程。尽管最初的推算定位方法在目前的导航系统中已不再使用,但是,现今流行的惯性导航系统,也是依赖于推算定位来估计物体位置的。

       推算定位方法的一个缺点是其计算出的新的位置值仅仅借助前一步的值推导出来,位置估计的误差和不确定性是累积的,因此,其推导出的值的误差和不确定性随着时间的增加而增长。

       推算定位方法也被一些低端的、对任务要求不是非常苛刻,约束(时间、重量)较多的机器人系统所采用。它经常被用来降低自主移动机器人对传感技术的依赖,例如,超声传感器,GPS,线性或者旋转编码器等,这可以大大降低机器人成本,计算复杂度,并能够重复使用。由于板载CPU的计算性能有较大差距,应用环境有所不同,需要推算的距离范围从几毫米到数千米不等,这依赖于机器人的运行时间,移动速度,移动的距离以及其他一些因素。处于这样的原因,许多自主移动机器人都装备有定位传感器,如IMU中所包含的。

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