| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-20页 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 | 第12-13页 |
| 1.2 激光雷达 | 第13-14页 |
| 1.3 课题的关键技术研究现状 | 第14-18页 |
| 1.3.1 激光雷达位姿估计方法 | 第14-16页 |
| 1.3.2 基于INS/LiDAR组合导航系统 | 第16-17页 |
| 1.3.3 初始对准 | 第17-18页 |
| 1.4 论文结构和主要研究内容 | 第18-20页 |
| 第2章 组合导航系统介绍 | 第20-35页 |
| 2.1 坐标系定义 | 第20-23页 |
| 2.1.1 地球坐标系 | 第20-21页 |
| 2.1.2 地理坐标系 | 第21页 |
| 2.1.3 载体坐标系 | 第21-22页 |
| 2.1.4 笛卡尔坐标系和极坐标系 | 第22-23页 |
| 2.1.5 激光雷达扫描投影水平坐标系 | 第23页 |
| 2.2 惯性传感器组合 | 第23-30页 |
| 2.2.1 惯性测量单元IMU | 第24页 |
| 2.2.2 简化的惯性传感器系统RISS | 第24-30页 |
| 2.3 激光雷达 | 第30-32页 |
| 2.3.1 组成部件 | 第30-31页 |
| 2.3.2 测距原理 | 第31页 |
| 2.3.3 误差特性 | 第31-32页 |
| 2.4 实验测试平台 | 第32-34页 |
| 2.5 本章小结 | 第34-35页 |
| 第3章 基于直线特征匹配激光雷达位姿估计 | 第35-53页 |
| 3.1 距离数据表示 | 第35-36页 |
| 3.2 基于直线特征匹配激光雷达位姿估计方法 | 第36-44页 |
| 3.2.1 直线特征提取 | 第36-37页 |
| 3.2.2 扫描点聚类 | 第37-39页 |
| 3.2.3 直线特征参数估计 | 第39-40页 |
| 3.2.4 直线特征合并 | 第40-41页 |
| 3.2.5 位姿及协方差矩阵估计 | 第41-44页 |
| 3.3 直线特征提取算法分析 | 第44-47页 |
| 3.4 基于直线特征匹配位姿估计方法分析 | 第47-52页 |
| 3.5 本章小结 | 第52-53页 |
| 第4章 基于2D RISS的室内二维导航 | 第53-68页 |
| 4.1 基于直线特征匹配2D RISS/LiDAR松组合系统结构 | 第53-56页 |
| 4.1.1 系统模型推导 | 第54-55页 |
| 4.1.2 观测模型推导 | 第55-56页 |
| 4.1.3 参数设置 | 第56页 |
| 4.2 基于扫描点匹配2D RISS/LiDAR松组合系统结构 | 第56-62页 |
| 4.2.1 基于扫描点匹配位姿估计方法 | 第57-59页 |
| 4.2.2 基于扫描点匹配位姿估计方法分析 | 第59-62页 |
| 4.3 2D RISS/LiDAR松组合系统实验一 | 第62-64页 |
| 4.4 2D RISS/LiDAR松组合系统实验二 | 第64-67页 |
| 4.5 本章小结 | 第67-68页 |
| 第5章 基于3D RISS的室内三维导航 | 第68-87页 |
| 5.1 基于直线特征匹配3D RISS/LiDAR紧组合系统结构 | 第68-69页 |
| 5.2 3D RISS/LiDAR紧组合滤波器设计 | 第69-73页 |
| 5.2.1 位置误差微分方程 | 第69页 |
| 5.2.2 航向误差微分方程 | 第69-70页 |
| 5.2.3 速度误差微分方程 | 第70页 |
| 5.2.4 位姿变化误差微分方程 | 第70-72页 |
| 5.2.5 观测模型推导 | 第72-73页 |
| 5.3 室内初始对准 | 第73-76页 |
| 5.3.1 位置和方位初始对准 | 第73-76页 |
| 5.3.2 纵横摇角初始对准 | 第76页 |
| 5.4 3D RISS/LiDAR紧组合系统实验一 | 第76-82页 |
| 5.4.1 位置方位初始对准结果 | 第77-78页 |
| 5.4.2 纵横摇角初始对准结果 | 第78-79页 |
| 5.4.3 纵横摇角计算结果 | 第79-80页 |
| 5.4.4 定位误差 | 第80-82页 |
| 5.5 3D RISS/LiDAR松组合系统实验二 | 第82-85页 |
| 5.5.1 纵横摇角计算结果 | 第82-83页 |
| 5.5.2 定位误差 | 第83-85页 |
| 5.6 本章小结 | 第85-87页 |
| 第6章 基于全IMU的室内外三维导航 | 第87-114页 |
| 6.1 INS/GPS/LiDAR组合导航系统结构 | 第88-91页 |
| 6.1.1 LiDAR和GPS工作环境互补性 | 第88页 |
| 6.1.2 激光雷达扫描投影 | 第88-89页 |
| 6.1.3 混合扫描匹配算法 | 第89-91页 |
| 6.1.4 位姿变化量计算 | 第91页 |
| 6.2 基于四元数的惯性导航系统解算 | 第91-96页 |
| 6.2.1 姿态求解 | 第92-95页 |
| 6.2.2 速度求解 | 第95-96页 |
| 6.2.3 位置求解 | 第96页 |
| 6.3 扩展卡尔曼滤波器设计 | 第96-99页 |
| 6.3.1 系统模型推导 | 第97-98页 |
| 6.3.2 观测模型推导 | 第98-99页 |
| 6.4 INS/GPS/LiDAR组合导航系统实验一 | 第99-106页 |
| 6.4.1 室外INS/GPS组合 | 第100-101页 |
| 6.4.2 基于混合扫描匹配NS/LiDAR松紧组合 | 第101-106页 |
| 6.5 INS/GPS/LiDAR组合导航系统实验二 | 第106-113页 |
| 6.5.1 室外INS/GPS组合 | 第107-108页 |
| 6.5.2 基于混合扫描匹配INS/LiDAR松紧组合 | 第108-113页 |
| 6.6 本章小结 | 第113-114页 |
| 结论 | 第114-116页 |
| 参考文献 | 第116-126页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第126-127页 |
| 致谢 | 第127页 |
