汽車智能傳感器技術(shù)與應(yīng)用 項(xiàng)目七任務(wù)3：基于激光雷達(dá)與IMU實(shí)現(xiàn)SLAM-微課設(shè)計(jì)

智能汽車傳感器微課教學(xué)設(shè)計(jì),,,,,

微課名稱,項(xiàng)目七任務(wù)3：基于激光雷達(dá)與IMU實(shí)現(xiàn)SLAM,,,,

視頻長(zhǎng)度,10min,,,,

知識(shí)點(diǎn)描述,即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM)技術(shù)、基于LIO-SAM算法的SLAM建圖,,,,

重難點(diǎn),基于LIO-SAM算法的SLAM建圖,,,,

教學(xué)類型,知識(shí)原理類、操作技能類,,,,

設(shè)計(jì)思路,配合ppt的講解分成四部分知識(shí)講解，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM)技術(shù)、基于LIO-SAM算法的SLAM建圖。明確工作任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并在任務(wù)完成后掌握基于LIO-SAM算法的SLAM建圖,,,,

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課程結(jié)構(gòu),畫面內(nèi)容,字幕,景別鏡頭,教學(xué)目的,備注

課程導(dǎo)入,教師出鏡+PPT3,某公司自動(dòng)駕駛團(tuán)隊(duì)在制作高清地圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)采用單激光雷達(dá)建圖的效果不夠精確，會(huì)出現(xiàn)偏差，工程師提出了一種基于激光雷達(dá)和IMU實(shí)現(xiàn)SLAM的解決方法，你的領(lǐng)導(dǎo)安排你收集激光雷達(dá)與IMU實(shí)現(xiàn)SLAM的相關(guān)資料并完成驗(yàn)證，你應(yīng)該如何完成這個(gè)任務(wù)？,教師出鏡+PPT3,明確工作任務(wù)，導(dǎo)入本節(jié)課內(nèi)容,

學(xué)習(xí)目標(biāo),教師出鏡+PPT4,"首先，我們需要知道，我們今天這個(gè)任務(wù)的知識(shí)目標(biāo)是：

1.敘述SLAM技術(shù)的定義，區(qū)分不同類型的SLAM技術(shù)；

2.解釋LIO-SAM算法；

3.解釋IMU的誤差來(lái)源和標(biāo)定參數(shù)之間的聯(lián)系；

4.區(qū)別IMU標(biāo)定的方法。而我們所要能夠掌握的技能目標(biāo)是：

1.能夠獨(dú)立完成IMU內(nèi)參標(biāo)定；

2.能夠獨(dú)立完成激光雷達(dá)與IMU外參標(biāo)定；

3.能夠獨(dú)立完成基于LIO-SAM算法的SLAM建圖。",教師出鏡+PPT4,明確學(xué)習(xí)目的，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,

即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM)技術(shù),教師出鏡+PPT5,SLAM（simultaneouslocalizationandmapping）中文譯作“即時(shí)定位與地圖構(gòu)建”。它是指搭載特定傳感器的主體，在沒(méi)有環(huán)境先驗(yàn)信息的情況下，于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中建立環(huán)境的模型，同時(shí)估計(jì)自己的運(yùn)動(dòng)。如果這里的傳感器為視覺(jué)傳感器，則為“視覺(jué)SLAM”；如果傳感器為激光雷達(dá)，則為“激光SLAM”。,教師出鏡+PPT5,講解SLAM定義，培養(yǎng)學(xué)生概括SLAM定義,

,教師出鏡+PPT6,視覺(jué)SLAM主要是基于攝像頭來(lái)完成環(huán)境的感知工作，相對(duì)而言，攝像頭成本較低，容易放到商品硬件上，且圖像信息豐富。,教師出鏡+PPT6,講解視覺(jué)SLAM的含義,

,教師出鏡+PPT10,激光SLAM就是根據(jù)一幀幀連續(xù)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)推斷出激光雷達(dá)自身的運(yùn)動(dòng)以及周圍環(huán)境的情況。激光SLAM根據(jù)其所用的激光雷達(dá)的線束不同可細(xì)分為2D激光SLAM和3D激光SLAM。,教師出鏡+PPT10,講解激光SLAM的定義,

基于LIO-SAM算法的SLAM建圖,顯示全部設(shè)備,設(shè)備工具包括防護(hù)用品：工作服、安全帽、工作手套；實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；直流可調(diào)電源和螺絲刀套裝；絕緣墊、無(wú)紡布。,中景掃過(guò)全部工具和設(shè)備,介紹設(shè)備和工具，規(guī)范學(xué)生操作，養(yǎng)成學(xué)生實(shí)操時(shí)安全防護(hù)意識(shí),

,教師展示組合導(dǎo)航,"檢查激光雷達(dá)外觀結(jié)構(gòu)是否完整，表面有無(wú)臟污、破損、劃痕、裂紋、凹痕和凸點(diǎn)等問(wèn)題；

檢查連接線束插接口針腳有無(wú)損壞，變形或生銹等缺陷。",特寫鏡頭,養(yǎng)成學(xué)生在實(shí)操前對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查的習(xí)慣,

,教師展示線束,"連接組合導(dǎo)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架線束

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,基于LIO-SAM算法的SLAM建圖的具體實(shí)操內(nèi)容+教師進(jìn)行操作,本任務(wù)采用瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)開源的lidar_align功能包，用于標(biāo)定Lidar和里程計(jì)之間的位姿參數(shù)。,錄屏,規(guī)范學(xué)生操作，養(yǎng)成學(xué)生實(shí)操時(shí)安全防護(hù)意識(shí),

,,我們已經(jīng)完成IMU的內(nèi)參標(biāo)定和激光雷外達(dá)與IMU的參標(biāo)定；現(xiàn)在打開config文件夾下params.yaml文件，修改LIO-SAM配置參數(shù),,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作進(jìn)行示范性教學(xué)，學(xué)生可以學(xué)到直接用于操作的實(shí)用技能,

,,修改IMU內(nèi)參,,,

,,配置參數(shù)文件中“IMUSettings”的地方就是修改IMU內(nèi)參的地方，按照以下對(duì)應(yīng)關(guān)系修改參數(shù)即可,,,

,,打開標(biāo)定好的激光雷達(dá)和IMU外參文件中的.txt格式的文件，找到以下參數(shù),,,

,,"配置參數(shù)文件中“Extrinsics(lidar->IMU)”的地方就是修改Lidar–>IMU外參的地方，

將方框標(biāo)注的參數(shù)對(duì)應(yīng)寫到配置文件中",,,

,,進(jìn)入LOAM文件夾，打開一個(gè)新終端，輸入命令，運(yùn)行LIO-SAM。,,,

,,運(yùn)行LIO-SAM后會(huì)實(shí)時(shí)顯示SLAM建圖點(diǎn)云，其中，大的坐標(biāo)系是整個(gè)地圖的坐標(biāo)系，小的坐標(biāo)系為臺(tái)架的坐標(biāo)系。紅色為X軸，綠色為Y軸，藍(lán)色為Z軸。臺(tái)架移動(dòng)時(shí)，小的坐標(biāo)系也會(huì)移動(dòng)，并且界面會(huì)實(shí)時(shí)顯示從起點(diǎn)到終點(diǎn)激光雷達(dá)掃描過(guò)的點(diǎn)云信息。并且在LOAM文件下生成pcd文件,,,

自我教學(xué)反思,1、結(jié)合具體實(shí)操經(jīng)驗(yàn)總結(jié)工具和設(shè)備的使