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基于激光雷达-视觉-IMU融合的智能汽车改进型SLAM算法研究

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基于激光雷达-视觉-IMU融合的智能汽车改进型SLAM算法研究

作者：熊华川重庆交通大学

学位级别：硕士

同时定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)是智能汽车在未知环境下实现自主导航、规划控制等功能的关键技术之一。由于在复杂多变的行驶环境下,单一传感器SLAM算法无法获取稳定且精确的定位和场景地图。本文以激光... 详细信息

同时定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)是智能汽车在未知环境下实现自主导航、规划控制等功能的关键技术之一。由于在复杂多变的行驶环境下,单一传感器SLAM算法无法获取稳定且精确的定位和场景地图。本文以激光雷达、视觉和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的多源传感器信息融合为对象,研究复杂场景下的多源传感器融合定位与场景构建,以提高SLAM算法在复杂动态环境下的鲁棒性和精确性。主要工作内容如下:(1)对多源传感器融合定位建图算法中的基础理论进行研究,包括算法中常用的坐标参考系、SLAM的数学建模与求解、常用旋转表达方式。针对算法所使用的传感器的工作原理进行分析,并对传感器设备进行内外参的标定实验。(2)针对激光雷达点云构建的深度图过于稀疏,无法为图像特征提供足够的深度信息的问题,本文提出了基于多尺度多融合机制的图像引导式深度补全网络。网络由两支编解码网络构成,分别为图像引导分支和精细化分支。图像引导分支输出多尺度图像特征与精细化分支的深度特征进行融合,以生成稠密深度图。为在精细化分支中实现多模态信息的高效融合,本文基于大尺度图像具有较完整的场景结构信息的特性构建了结构特征融合模块,基于小尺度图像特征具有丰富的细节信息的特性构建了通道注意力融合模块。利用KITTI深度补全数据集进行模型训练和测试以及通过降采样KITTI数据集来训练模型,以适配本文所使用的低线束雷达。实验结果表明,本文网络精度在均方根误差和平均绝对误差评价指标上分别为753.18mm和212.61mm,相较于Deep Lidar、Enet等主流网络算法,本文网络预测精度更高,并且推理速度能够达到100FPS。(3)针对复杂动态环境下,单一传感器SLAM算法精度下降甚至失效的问题,本文提出了基于激光雷达-视觉-IMU多源传感器紧耦合的定位与场景构建算法。算法通过点云畸变矫正、数据对齐以及稀疏深度图构建来实现数据预处理。通过对点云进行特征提取和局部地图匹配、利用深度补全算法构建稠密深度图、提取跟踪视觉特征以及利用IMU数据进行航位推算和构建预积分来完成前端处理。通过高准确率的视觉场景识别与高精度的点云配准来构建视觉与激光雷达耦合的回环检测模块。利用前端提供的激光雷达点云匹配几何约束、视觉重投影约束、视觉特征深度约束、IMU预积分约束与回环检测模块提供的回环约束来构建多约束因子图,对因子图优化求解来获取最优状态量并完成后端优化。(4)为充分验证本文算法,利用智能驾驶实验平台在复杂城市道路环境下采集多传感器数据,利用采集的数据与主流算法的定位和场景构建地图结果进行对比分析。实验结果表明,本文算法在复杂动态场景下能够实现连续、平滑的定位结果输出,在多个场景下的定位精度相比于faster-lio、fast-lio2和lvi-sam等多传感器融合SLAM算法分别平均提升52.35%、29.9%和27.1%,同时通过分析场景地图的一致性,验证了本文设计的视觉和激光耦合的回环检测模块的有效性。

关键词：深度补全多传感器紧耦合因子图同时定位与建图

基于先验地图/GNSS/IMU融合的自动驾驶车辆定位系统

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汽车工程师 2024年第1期 19-24页

作者：熊华川重庆交通大学重庆400074

针对仅依靠单一的传感器无法提供持续稳定的位置信息的问题,利用误差卡尔曼滤波(ESKF)算法,融合全球卫星导航系统(GNSS)、惯性测量单元(IMU)和先验地图点云数据,构建了高精度定位系统,并通过引入矩阵校正方法,避免GNSS失效或先验地图匹... 详细信息

针对仅依靠单一的传感器无法提供持续稳定的位置信息的问题,利用误差卡尔曼滤波(ESKF)算法,融合全球卫星导航系统(GNSS)、惯性测量单元(IMU)和先验地图点云数据,构建了高精度定位系统,并通过引入矩阵校正方法,避免GNSS失效或先验地图匹配延迟等情况下系统无法获取有效观测值以修正位姿的问题,使系统保持稳定并处于高精度状态。试验结果表明:在观测值失效等情况下,该方法仍然能够保持高精度的定位状态;相较于传统的单一传感器定位方法以及常见的GNSS/IMU组合定位方法,所提出的方法具有更高的鲁棒性和可靠性,能够更好地满足自动驾驶汽车在复杂环境中的定位需求。

关键词：先验地图高精定位多传感器融合误差卡尔曼滤波

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关于电力设备运维检修的分析

电力系统装备 2018年第7期 174-175页

作者：熊华川江苏省电力公司检修分公司常州运维站江苏常州213000

改革开放以来,我国经济水平和科学技术水平一直维持着稳步增长态势,在这样的大背景下,电力在人们日常生活、生产中的应用越来越广泛,受此影响,电力设备的运维检修工作逐渐成为了电力企业日常管理工作中的重要环节。为进一步提升配网运... 详细信息

改革开放以来,我国经济水平和科学技术水平一直维持着稳步增长态势,在这样的大背景下,电力在人们日常生活、生产中的应用越来越广泛,受此影响,电力设备的运维检修工作逐渐成为了电力企业日常管理工作中的重要环节。为进一步提升配网运行管理水平、全面提升配网运行管理质量,保证配网运行能够始终满足人们日益增长的用电需求,就必然需要加强对于电力设备的运维检修,只有保证电力设备的质量与稳定性,才能保证用户用电的安全性。鉴于此,文章将从我国目前的电力设备运维检修现状出发,在对其中存在的问题进行分析和总结的基础上,提出几点针对性的解决建议,以供参考。

关键词：电力设备运维检修探讨

我国农村生活污水处理费定价机制研究——以长江经济带五省为例

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价格理论与实践 2025年

作者：何一慧薛国王旭熊华平中冶南方工程技术有限公司中国建筑第二工程局有限公司武汉科技大学管理学院

农村生活污水处理是改善农村人居环境至关重要的一环，也是我国乡村振兴的关键一步，对其进行合理定价尤为重要。本文从博弈论角度出发探讨政府、污水处理企业、农村居民之间的两两博弈关系，并建立我国农村生活污水处理费定价博弈模型... 详细信息

农村生活污水处理是改善农村人居环境至关重要的一环，也是我国乡村振兴的关键一步，对其进行合理定价尤为重要。本文从博弈论角度出发探讨政府、污水处理企业、农村居民之间的两两博弈关系，并建立我国农村生活污水处理费定价博弈模型，在此基础上选取长江经济带地区五个农村常住人口相对较多的省份为例进行实证分析，结果表明：(1)农村生活污水处理费价格在一定的区间内，污水处理企业和农村居民收益率分别随农村生活污水处理费价格单调递增和单调递减；(2)农村生活污水处理费价格与政府补贴因子成正比，存在农村生活污水处理费均衡价格；(3)2022年我国长江经济带农村常住人口较多的省份生活污水处理费均衡价格集中在1.15-1.55元/吨之间。因此，应当提高污水处理企业的积极性，合理调节政府补贴因子，动态监测农村地区生活污水处理成本数据，不断完善我国农村生活污水处理费定价机制，以推动乡村振兴的高质量发展。

关键词：乡村振兴农村生活污水农村生活污水处理费定价机制

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低氧暴露后大鼠外周血及骨髓红系的变化

中国组织工程研究 2025年第25期29卷 5390-5395页

作者：熊华李金杰王璐马婕青海大学附属医院(临床医学院) 青海省西宁市810001

背景:低氧暴露下大鼠外周血红细胞变化与骨髓有核红细胞增殖变化相关。低氧诱导因子、促红细胞生成素等相关调控因素参与其中。目的:探讨大鼠低氧暴露后外周血红细胞及骨髓有核红细胞的变化特点及相关因素。方法:模拟海拔5000 m的低压... 详细信息

背景:低氧暴露下大鼠外周血红细胞变化与骨髓有核红细胞增殖变化相关。低氧诱导因子、促红细胞生成素等相关调控因素参与其中。目的:探讨大鼠低氧暴露后外周血红细胞及骨髓有核红细胞的变化特点及相关因素。方法:模拟海拔5000 m的低压低氧环境建立实验大鼠模型,对照组大鼠饲养在海拔2260 m的实验室内,对比低氧暴露前后大鼠血常规、骨髓有核红细胞比例及低氧诱导因子、促红细胞生成素等相关指标。结果与结论:①实验组大鼠外周血红细胞计数、血红蛋白、红细胞压积等指标较对照组升高(P<0.05);②实验组大鼠骨髓CD71^(+)有核红细胞比例较对照组升高(P<0.05);③实验组大鼠骨髓CD71^(+)有核红细胞中低氧诱导因子2α表达水平较对照组升高(P<0.05);④实验组大鼠骨髓上清液促红细胞生成素水平较对照组升高(P<0.05)。结果表明,低氧暴露后大鼠外周血红细胞及骨髓有核红细胞比例增高,可能与骨髓有核红细胞中低氧诱导因子2α及骨髓上清液中促红细胞生成素水平增高有关。

关键词：低氧大鼠外周血红细胞骨髓有核红细胞

宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议

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电力系统自动化 2012年第5期36卷 108-111页

作者：熊华福建省电力有限公司福州电业局福建省福州市350009

低压客户宽带用电信息采集系统以其通信速率高、实时性强等特点为电力企业营销服务手段的拓展提供了有力保障。针对终端组网接入方式、小区中继器、现场电能质量检测等方面归纳了现场测试需要重点注意的问题和实施手段。分析了在终端建... 详细信息

低压客户宽带用电信息采集系统以其通信速率高、实时性强等特点为电力企业营销服务手段的拓展提供了有力保障。针对终端组网接入方式、小区中继器、现场电能质量检测等方面归纳了现场测试需要重点注意的问题和实施手段。分析了在终端建设需求规划阶段对终端的性能要求及对多功能电表、主站与采集终端通信协议的要求,给出了小区建设实施方案。最后对低压客户宽带用电信息采集系统应用业务进行了展望。

关键词：用电信息采集电力线宽带通信组网协议终端调试高级量测体系

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区域制造业信息化ASP平台及其应用实践

中国机械工程 2005年第2期16卷 146-147,175页

作者：尹华川雷琦刘飞鄢萍重庆市科学技术委员会重庆430030 重庆大学重庆430030

将区域制造业信息化工程和ASP模式相结合 ,提出了区域性制造业信息化ASP平台模式 ;建立了平台的 6层体系结构模型 ,并提出了针对区域制造业信息化的专门功能系统 ;

关键词：区域性制造业信息化 ASP 平台

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基于动态优先级的核心处理安全分区优化设计

北京航空航天大学学报 2011年第10期37卷 1282-1287页

作者：何锋顾健熊华钢北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

在分区管理模型应用于航空电子核心处理系统的研究中,合理的分区参数设计是保障航空电子系统任务关键和安全关键的一个重要因素.在标准模型的基础上,建立了上层调度器采用动态优先级调度策略的分区管理模型;通过对处理器忙周期进行考察... 详细信息

在分区管理模型应用于航空电子核心处理系统的研究中,合理的分区参数设计是保障航空电子系统任务关键和安全关键的一个重要因素.在标准模型的基础上,建立了上层调度器采用动态优先级调度策略的分区管理模型;通过对处理器忙周期进行考察,提出了给定请求时间长度下分区最大抢占影响的计算算法,能从微观的角度解释动态优先级下原子时间抢占行为的影响;通过对分区内任务集的计算负载进行计算,并考虑到计算负载在分区最后一次执行时间内的请求执行时间长度带来的抢占影响,得到了下层调度器采用固定优先级和动态优先级策略下的分区安全设计方法;通过计算仿真评估,结果表明提出的安全分区设计方法比基于虚拟处理资源方法具有更优的设计结果.

关键词：航空系统工程核心处理安全关键分区设计动态优先级

汽车风窗玻璃外流场特性及其对雨滴运动影响的研究

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汽车工程 2018年第10期40卷 1230-1238页

作者：姜立标丘华川吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

本文中对风窗玻璃的外流场特性进行数值仿真,以揭示其对雨滴运动的影响。首先,采用标准k-ε湍流模型,构建风窗玻璃模型的计算域,并生成网格控制域。设定边界条件,重点区域采用控制混合网格,建立风窗玻璃外流场的气流模型。然后,运用COMS... 详细信息

本文中对风窗玻璃的外流场特性进行数值仿真,以揭示其对雨滴运动的影响。首先,采用标准k-ε湍流模型,构建风窗玻璃模型的计算域,并生成网格控制域。设定边界条件,重点区域采用控制混合网格,建立风窗玻璃外流场的气流模型。然后,运用COMSOL Multiphysics计算流体力学软件对气流模型进行数值仿真,分析风窗玻璃外表面的压力分布特性和附着气流速度场特性。实验结果表明,数值仿真的风窗玻璃表面附着气流特性与实验结果基本一致,验证了所建立模型的有效性。接着,采用控制变量法对气流速度和风窗玻璃倾角对流场特性的影响进行仿真。结果表明,改变气流速度只对表面压力和附着气流流速的数值产生影响,不影响风窗玻璃表面压力分布规律和附着气流的流向规律。改变风窗玻璃倾角对外流场特性影响较大,随着风窗玻璃倾角的减小,附着气流的整体流速趋于均匀。最后,研究了不同气流速度对雨滴运动的影响,这对雨滴运动的控制具有重要的参考价值和指导意义。

关键词：风窗玻璃外流场湍流模型流场特性雨滴运动