In this paper, we present a fast, lightweight odometry method that uses the Doppler velocity measurements from a Frequency-Modulated Continuous-Wave (FMCW) lidar without data association. FMCW lidar is a recently emerging technology that enables per-return relative radial velocity measurements via the Doppler effect. Since the Doppler measurement model is linear with respect to the 6-degrees-of-freedom (DOF) vehicle velocity, we can formulate a linear continuous-time estimation problem for the velocity and numerically integrate for the 6-DOF pose estimate afterward. The caveat is that angular velocity is not observable with a single FMCW lidar. We address this limitation by also incorporating the angular velocity measurements from a gyroscope. This results in an extremely efficient odometry method that processes lidar frames at an average wall-clock time of 5.8ms on a single thread, well below the 10Hz operating rate of the lidar we tested. We show experimental results on real-world driving sequences and compare against state-of-the-art Iterative Closest Point (ICP)-based odometry methods, presenting a compelling trade-off between accuracy and computation. We also present an algebraic observability study, where we demonstrate in theory that the Doppler measurements from multiple FMCW lidars are capable of observing all 6 degrees of freedom (translational and angular velocity).


翻译:本文提出一种快速、轻量的里程计方法,该方法利用调频连续波(FMCW)激光雷达的多普勒速度测量值,无需进行数据关联。FMCW激光雷达是一种新兴技术,可通过多普勒效应实现每次回波的相对径向速度测量。由于多普勒测量模型相对于6自由度车辆速度呈线性关系,我们可以构建速度的线性连续时间估计问题,随后通过数值积分获得6自由度姿态估计。需要注意的是,单一FMCW激光雷达无法观测角速度。为克服此限制,我们引入陀螺仪的角速度测量值。该方法极为高效,在单线程环境下处理激光雷达帧的平均墙钟时间为5.8毫秒,远低于我们测试所用激光雷达10赫兹的工作频率。我们在实际驾驶序列上展示实验结果,并与最先进的基于迭代最近点(ICP)的里程计方法进行比较,展现了精度与计算量之间的良好平衡。此外,我们通过代数可观测性分析,从理论上证明了多个FMCW激光雷达的多普勒测量值能够观测全部6个自由度(平动速度与角速度)。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月2日
Arxiv
12+阅读 · 2021年6月21日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员