无人机VIO避障定位方案实战

📚 共计 30 章节

什么是VIO · VIO在无人机中的作用 · VIO与GPS/IMU对比

坐标系与刚体运动

世界/机体/相机坐标系 · 旋转矩阵与四元数

相机模型与标定

针孔模型 · 畸变模型 · 相机内参标定流程

传感器标定

IMU原理与测量模型

加速度计/陀螺仪 · IMU噪声模型 · Allan方差

预积分动机 · 离散时间公式 · 残差构建

预积分因子图

视觉前端：特征点与光流

ORB/SIFT提取 · 特征匹配 · 光流跟踪

对极几何与三角化

本质矩阵 · 单应矩阵 · 三角化恢复深度

PnP求解位姿 · Bundle Adjustment

视觉惯性联合初始化 · 陀螺偏置 · 尺度重力

初始化关键

滑动窗口与边缘化

滑动窗口策略 · 舒尔补 · 先验保持

边缘化效率

非线性优化基础

高斯牛顿 · LM算法 · 信息/协方差矩阵

VIO后端优化(上)

联合代价函数 · 残差项(视觉+IMU+边缘化)

VIO后端优化(下)

求解器(Ceres/G2O) · 增量更新 · 关键帧

求解器策略

词袋模型(DBoW2/3) · 候选帧 · 几何验证

位姿图优化 · 全局一致性 · 漂移消除

VIO系统架构(上)

前端-后端-回环三线程 · 数据流与同步

VIO系统架构(下)

状态估计器设计 · 异常处理与故障恢复

避障感知：深度估计

单目/双目/深度相机 · 点云生成

障碍物检测与跟踪

栅格地图 · Voxel地图 · 动态障碍物跟踪

避障规划(上)

局部规划(DWA/TEB) · 全局规划(A*/RRT*)

避障规划(下)

速度障碍法(VO/RVO) · 安全走廊生成

VIO与避障融合(上)

VIO定位输出给规划器 · 避障触发重定位

VIO与避障融合(下)

紧急停止/绕行 · 多传感器融合决策

仿真环境搭建

Gazebo+PX4仿真 · EuRoC/KAIST数据集

仿真数据集

硬件选型与实机

NUC/Realsense/Pixhawk · 真实无人机选型

代码实战：VINS编译

VINS-Mono/VINS-Fusion 编译与运行

VINS-Mono代码解读

前端 · 后端 · 回环模块深度解读

避障模块集成实战

基于VINS定位的避障Demo

性能调优与评估

ATE/RPE精度评估 · 降采样/并行化实时优化

总结与展望

挑战(光照/纹理/动态) · 学习型VIO/端到端避障