基于多线激光雷达的3D SLAM定位导航技术

据报道，SLAM，simultaneouslocalizationandmapping，它被称为即时定位和地图构建。其主要功能是自动驾驶车辆或机器人从未知环境的未知位置开始。在运动过程中，他们通过反复观察地图特征来定位自己的位置和姿势，然后根据自己的位置进行增量构建地图，从而达到同时定位和构建地图的目的。SLAM实现自动驾驶和全自主移动机器人的关键技术是重要的理论和应用价值。

无人设备的迅速普及加速了SLAM为了利用这些机会，技术供应商正在整合行业发展SLAM先进3D行业布局的技术。作为国内激光雷达龙头企业，镭神智能在国内SLAM技术和产品的布局由来已久。SLAM交流和分享与技术相关的问题SLAM技术和产品的布局SLAM行业展望。

从3D激光雷达进入市场，创新2D激光雷达SLAM

粗略地说，实现SLAM需要两种类型的技术。一种技术是AD210BN传感器信号处理（包括前端处理），这在很大程度上取决于使用的传感器。另一种技术是姿态图优化（包括后端处理），与传感器无关。SLAM虽然是算法技术，但是应用SLAM其基础是性能优异的传感器(激光雷达或图像传感器)。根据传感器的选择，目前有两种技术类型：视觉V-SLAM与激光雷达SLAM。

激光雷达SLAM技术目前有2D激光SLAM和3D激光SLAM技术两种，2D激光SLAM受传感器性能的限制，只能识别二维平面，不能应用于复杂的三维环境。基于多线激光雷达的3D SLAM定位技术是目前世界领先的3D SLAM定位导航技术，镭神智能布局为3D激光雷达SLAM。根据镭神智能介绍，镭神智能多线激光雷达3D SLAM以3D激光雷达为主要传感器，通过激光雷达，IMU，里程计，GPS等各种传感器进行数据融合处理，配置高性能处理器，实现无人车环境的构图和匹配定位功能。

3D激光雷达SLAM结合配套的以太网通信开发界面，可使低速无人车、机器人、无人叉车等多种应用场景，AGV在复杂的三维环境中，等低速智能移动载体能够满足精确定位需求。

结合软硬件，突出显示SLAM技术优势

与大多数制造商相比，他们只能来自激光SLAM算法切入市场，传感器制造商自行制造SLAM优势往往更大，这不仅可以提供导航算法，还可以提供匹配的高性能硬件。目前，许多视觉传感器制造商和激光雷达制造商都有自己的研究SLAM，集合传感器为中游厂商提供整体方案，进行差异化竞争。同时掌握软件和硬件的制造商SLAM在技术上会有更多的优势。

SLAM该技术最直观地反映在点云构建图上。一般来说，首先通过点云匹配来连续估计运动。然后，使用计算的移动数据（移动距离）来进行车辆定位。对于激光点云匹配，将使用匹配算法，如迭代最近点和正态分布变换。二维或三维点云地图可以用网格地图或车身地图表示。多线激光雷达3D SLAM理论上，100万平方米的超大场景3D点云地图具有丰富的环境信息特征和稳定的定位匹配，适用于大多数场景。为什么在理论上，因为前提是传感器的性能足以产生密集的点云。

根据镭神智能给出的传感器配置，16线3D激光雷达采用领先的核心信号处理ASIC芯片和先进的多回波检测技术，数据校准技术，点云输出可达320000点/秒，是整个行业领先的点云性能。在算法的支持下，这一级别的构图可以达到室外测量精度±3cm，室内测量精度达到±2cm。

从传感器的角度来看，就密度而言，激光点云不如图像好，不能保证足够的功能进行匹配，这就是为什么会增加IMU，里程计，GPS数据融合处理等各种传感器。

激神智能还分析了终端用户SLAM投入产出比，“配备镭神智能多线激光雷达3DSLAM技术全套无人叉车系统，包括3D激光雷达传感器套件+3DSLAM算法系统只需2.8万元，整套3000元DSLAM无人叉车的成本只有十几万”。成本问题一直困扰着激光雷达SLAM大规模应用的障碍也是许多激光雷达制造商自主研发的障碍SLAM其中一个原因。

主控芯片从FPGA，MCU逐渐转向激光雷达制造商SoC，以SoC＋SLAM该算法作为一个整体打包给下游制造商，这将使制造商在成本控制方面具有更多的优势。此外，激光神智能等激光雷达制造商已经具备了激光雷达专用芯片、激光雷达光纤激光器和核心关键设备的自主生产能力，并掌握了半导体包装技术，更有利于激光雷达价格。

激光雷达SLAMVSV-SLAM

激光雷达SLAM和V-SLAM这两所学校之间的争论已经持续了很多年。每一条技术路线的支持者都认为，他们坚持的技术路线具有不可替代的优势。但目前不可否认的事实是V-SLAM虽然话题度很热，但其实真正应用的视觉方案并没有激光SLAM大量着陆。以机器人公司为例，大多数公司采用多种类型的混合导航技术，如视觉传感和激光SLAM工作是为了补充优势，但混合导航中的视觉SLAM实际作用难以考证。

就软件算法和硬件而言，目前激光雷达3 DSLAM都比V-SLAM激光雷达对于环境适应性较强，不受光线影响，室内外均可使用，具有大规模应用的基础。V-SLAM依靠摄像机，视觉传感器对环境光的干扰很大，白天光线太强或夜间黑暗环境无法使用，也很难提取环境特征，对算法要求高，处理器资源难以满足，检测距离较短。

镭神智能认为“激光雷达3DSLAM技术必然是未来的发展趋势，在大多数情况下，多线激光slam融合RTkIMU里程表就够了，但是视觉就累赘了。V-SLAM由于相机成本较低，技术方向较低，但随着激光雷达成本的优化和价格的逐渐下降，算法和应用更加成熟，V-SLAM成本优势将不再那么明显”。

写在最后

无人设备的迅速普及推动了SLAM快速增长的市场，3DSLAM崛起也成了全球SLAM技术的重要发展趋势，3D激光雷达SLAM它正迅速成为定位和导航的主流方向。随着计算机处理速度的显著提高和低成本传感器的应用，该技术正在从AR到机器人到自动驾驶的各个领域，并更新2DSLAM技术相关应用。