01
定位漂移现象总览
什么是定位漂移？典型表现：地图跳跃、轨迹偏移、定位丢失。对路径规划、控制震荡、安全风险的影响。课程框架与学习路径。
漂移认知全局概览
02
ROS2定位系统基础
TF坐标树原理 (map→odom→base_link→sensor)。EKF/UKF滤波器作用。GPS、IMU、轮速计、LiDAR数据特性。
TF树传感器
03
传感器数据异常排查 (上)
GPS信号丢失与多路径效应。IMU零偏与温漂。轮速计打滑与标定误差。
GPSIMU轮速计
04
传感器数据异常排查 (下)
LiDAR点云畸变与运动补偿。多传感器时间戳不同步。数据丢帧与异常值处理。
LiDAR时间同步
05
TF树配置错误排查
TF树断裂与跳变。坐标系定义混淆 (base_link vs base_footprint)。广播频率不匹配。
TF调试坐标系
06
EKF/UKF参数调优
协方差矩阵物理意义与初始设置。过程噪声/测量噪声调参。滤波器发散与收敛判断。
滤波调参协方差
07
轮速里程计标定与优化
轮距与轮胎半径精确标定。运动学模型 (差速/阿克曼)。轮速计+IMU融合常见坑。
标定运动学
08
IMU预积分与航向发散
IMU航向角漂移根本原因。磁力计校准与地磁干扰。IMU+GPS航向融合策略。
IMU航向
09
GPS与RTK定位精度分析
普通GPS vs RTK-GPS vs PPP。固定解与浮点解区别。基站距离对精度影响。
RTK精度
10
LiDAR SLAM定位漂移
LiDAR里程计退化场景 (长直走廊、空旷广场)。Scan-to-Map匹配失败。回环检测与图优化。
LiDAR SLAM退化
11
多传感器融合策略
松耦合 vs 紧耦合。基于因子图优化 (GTSAM)。传感器失效降级策略。
融合因子图
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时间同步机制
ROS2消息时间戳。硬件触发同步 vs 软件同步。时间戳对齐常见错误。
时间同步ROS2
13
坐标系转换与标定
传感器外参标定 (LiDAR-IMU, Camera-LiDAR)。手眼标定原理。标定板与标定场设计。
外参标定
14
定位数据可视化与分析
Rviz2实时监控定位状态。PlotJuggler分析数据趋势。rosbag录制与回放技巧。
可视化rosbag
15
定位性能评估指标
ATE与RTE误差。精度与鲁棒性权衡。评估数据集构建方法。
评估ATE
16
常见定位算法对比
AMCL vs Cartographer vs LOAM。滤波 vs 图优化。开源方案选型建议。
算法对比
17
场景一：地下车库定位漂移
GPS失效下的定位方案。UWB辅助定位。视觉标签与地标辅助。
地下车库UWB
18
场景二：城市峡谷定位漂移
高楼遮挡GPS多路径。LiDAR+IMU+轮速计紧耦合。车道线视觉辅助。
城市峡谷多路径
19
场景三：长直隧道定位漂移
LiDAR退化场景处理。惯性导航推算。隧道内特征提取策略。
隧道惯性导航
20
场景四：动态环境定位漂移
行人/车辆遮挡导致点云退化。动态物体滤除。语义SLAM简介。
动态语义SLAM
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场景五：雨雪天气定位漂移
雨雪对LiDAR点云影响。IMU与轮速计降级模式。传感器清洁与维护。
雨雪降级
22
ROS2节点监控与诊断
ros2 topic hz/bw监控频率。ros2 doctor诊断健康。自定义诊断消息。
监控诊断
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日志分析与调试
ROS2日志级别设置。rqt_console过滤日志。定位模块日志埋点技巧。
日志调试
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仿真环境搭建与测试
Gazebo搭建定位测试场景。仿真传感器噪声注入。自动化回归测试。
仿真Gazebo
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定位模块单元测试
编写ROS2单元测试。模拟传感器数据注入。定位精度断言。
单元测试断言
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实车部署与调试流程
实车传感器安装规范。现场标定流程。路测数据采集与分析。
实车部署
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定位系统性能优化
多线程与实时性优化。降低定位延迟。内存与CPU资源管理。
性能优化
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故障树分析与排查手册
定位漂移故障树构建。常见故障模式与解决方案。排查流程图设计。
故障树手册
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案例实战：从零排查一次定位漂移
真实案例复盘。排查步骤详解。修复前后效果对比。
实战案例
30
课程总结与进阶方向
核心知识点回顾。进阶学习资源推荐。自动驾驶定位技术发展趋势。
总结进阶