IMU惯性测量单元目前是无人机、机器人、汽车领域等常用的测量运行状态的传感器,主要包含加速度计和陀螺仪,通过各种融合算法如互补滤波、卡尔曼滤波等计算车辆的实时姿态,但IMU在航向角存在积分误差,而激光里程计主要通过对环境的感知来来实现对自身的定位估计,通过激光里程计和IMU的互补性进行车辆的组合实时精确姿态计算。
根据组合方式和原理业界通常将LiDAR+IMU分为松耦合和紧耦合两个方向。LiDAR+IMU松耦合定位算法通常使激光里程计和IMU航位推算相互独立运行,并基于卡尔曼滤波框架、粒子滤波框架等实现二者信息的融合,最终输出定位估计结果。LiDAR+IMU紧耦合定位算法为对同一姿态优化问题结合激光雷达数据和IMU数据来求解。
<智能驾驶之激光雷达算法详解>中提到的具有代表性的组合定位算法有IMU-AHFLO算法和LIO-SAM算法。IMU-AHFLO算法相对比较简单,书中的推导非常的详尽,非常具有学习价值。
LIO-SAM算法书中也有详细的推导,感兴趣的小伙伴可以自己查阅研究一下。
LiDAR与IMU组合定位的松耦合和紧耦合两种技术路线各有优势,松耦合计算相对简单,但伴随着IMU的累计误差还是会导致算法精度降低;紧耦合方式通过基于因子图优化、IMU预积分等方法实现LiDAR和IMU的紧耦合,进而实现鲁棒、精确的融合定位。