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实战打造稳定SLAM导航系统

📚 共计 30 章节

课程导学与系统概览

SLAM技术发展史、导航系统核心架构、课程项目实战目标与评估标准。

ROS2基础与环境搭建

ROS2 Humble安装、工作空间创建、Topic/Service/Action通信机制实战。

传感器选型与驱动开发

激光雷达(LiDAR)选型、IMU标定、轮式里程计模型与ROS2驱动编写。

传感器驱动

坐标变换与TF树

TF2原理、静态/动态坐标变换发布、多传感器坐标系统一与可视化。

机器人模型URDF与仿真环境

URDF建模、xacro优化、Gazebo仿真环境搭建与传感器仿真。

激光SLAM前端-帧间匹配

ICP算法原理与实现、PL-ICP、NDT算法对比与实战调参。

激光SLAM前端-特征提取

线特征、面特征提取、特征描述子构建与高效匹配策略。

激光SLAM后端-图优化

图优化理论、g2o/gtsam库使用、位姿图构建与闭环检测。

激光SLAM后端-回环检测

Scan-to-Scan回环、Scan-to-Map回环、基于深度学习的回环检测。

回环深度学习

主流2D激光SLAM算法实战

GMapping源码解析与参数调优、Cartographer前端与后端深度剖析。

2D SLAMCartographer

主流3D激光SLAM算法实战

LOAM系列(LOAM、A-LOAM、F-LOAM)原理与代码实战。

主流3D激光SLAM算法实战(续)

LIO-SAM、LVI-SAM多传感器融合SLAM实战。

视觉SLAM基础

ORB特征提取、PnP求解、对极几何、BA优化与关键帧选取策略。

视觉SLAM实战

ORB-SLAM3源码解析、单目/双目/RGBD模式切换与地图构建。

ORB-SLAM3实战

多传感器融合SLAM

ESKF原理、松耦合与紧耦合融合策略、基于因子图的融合框架。

导航系统核心-全局路径规划

Dijkstra、A*算法原理与实现、Hybrid A*在非结构化场景的应用。

导航系统核心-局部路径规划

DWA算法原理与实现、TEB算法原理与参数调优、MPC在导航中的应用。

局部规划DWA

导航系统核心-代价地图

静态层、障碍物层、膨胀层配置、代价地图更新策略与多层级管理。

代价地图配置

导航系统核心-行为树与状态机

行为树原理、Nav2 Behavior Tree解析、自定义行为节点开发。

Nav2导航框架实战

Nav2架构解析、导航管道配置、服务器/生命周期节点管理。

Nav2导航框架实战(续)

恢复行为(Recovery)、平滑规划(Smoothed Planning)、导航性能调优。

动态障碍物感知与避障

基于激光雷达的动态障碍物检测、跟踪与预测、动态避障策略。

语义导航与拓扑地图

语义地图构建、基于语义的导航决策、拓扑地图与全局规划结合。

导航系统评估与调试

EVO评估工具使用、导航性能指标(ATE/RPE)、常见问题定位与日志分析。

嵌入式平台部署

Jetson Orin/RK3588平台ROS2移植、硬件加速( TensorRT/CUDA)与功耗优化。

嵌入式部署

多机器人协同SLAM

集中式与分布式协同SLAM框架、地图融合与通信机制。

多机器人协同

SLAM与导航系统集成

SLAM建图与导航地图的无缝切换、动态地图更新与重定位。

集成重定位

工业级实战项目(一)

仓储AGV自主导航系统-需求分析、传感器选型、系统架构设计与实现。

工业级实战项目(二)

仓储AGV自主导航系统-多机调度、交通管制、充电桩对接与系统联调。

课程总结与前沿展望

NeRF-SLAM、3D Gaussian Splatting SLAM、端到端导航与未来趋势。