Odométrie LiDAR-Inertielle Directe : LIO léger avec correction de mouvement en temps continu

Des mouvements agressifs dus à des vols agiles ou à la traversée de terrains irréguliers induisent une distorsion du mouvement dans les scans LiDAR qui peuvent dégrader l'estimation de l'état et la cartographie. Certaines méthodes existent pour atténuer cet effet, mais elles sont encore trop simplistes ou coûteuses en calcul pour les robots mobiles avec des ressources limitées. À cet égard, cet article présente l’Odométrie LiDAR-Inertielle Directe (DLIO), un algorithme d’odométrie LiDAR-inertielle léger avec une nouvelle approche grossière à fine pour construire des trajectoires en temps continu pour une correction précise du mouvement. La clé de notre méthode réside dans la construction d'un ensemble d’équations analytiques qui sont paramétrées uniquement par le temps, permettant un décalage ponctuel rapide et parallélisable. Cette méthode n'est réalisable que grâce aux fortes propriétés de convergence de notre observateur géométrique non linéaire, qui fournit des estimations d'état prouvablement correctes pour initialiser l'étape sensible d'intégration de l'IMU. De plus, en effectuant simultanément la correction de mouvement et la génération d'anciens, et en enregistrant directement chaque scan dans la carte et en contournant le scan à scan, l'architecture condensée de DLIO est presque 20 % plus efficace sur le plan computationnel que l'état de l'art actuel avec une augmentation de 12 % de la précision. Nous démontrons la précision de localisation supérieure de DLIO, la qualité de la carte et la diminution de la charge computationnelle par rapport à quatre algorithmes de pointe grâce à des tests extensifs utilisant plusieurs ensembles de données publics et collectés soi-même.