VINS-Mono集成轮式编码器和GPS(三):后端优化
- 开篇
- 介绍
- 理论
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- 目标函数
- IMU约束
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- 1. 残差
- 2. 优化变量
- 3. Jacobian
- 4. 协方差
- 实践
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- 配合代码查看
开篇
项目地址VINS-GPS-Wheel,欢迎交流学习。 VINS-Mono集成轮式编码器和GPS(一):预积分 VINS-Mono集成轮式编码器和GPS(二):鲁棒的初始化 VINS-Mono集成轮式编码器和GPS(三):后端优化 VINS-Mono集成轮式编码器和GPS(四):融合GPS
介绍
前两篇博客介绍了带轮速计的预积分,并利用轮速计的预积分数据改进了初始化过程。本文介绍了如何构建它IMU与轮速计的残差,以及求导过程。
理论
目标函数
IMU约束
1. 残差
min X { ∥ r p ? J p X ∥ 2 ∑ k ∈ B ∥ r B ( z ^ b k 1 b k , X ) ∥ P b k 1 b k 2 ∑ ( l , j ) ∈ C ∥ r C ( z ^ l C j , X ) ∥ P l C j 2 } \min_{X}\left \{ \left \| r_p-J_pX \right \|^2 \sum_{k\in B}\left \| r_B(\hat{z}_{b_{k 1}}^{b_k}, X) \right \|_{P_{b_{k 1}}^{b_k}}^2 \sum_{(l,j)\in C}\left \| r_C(\hat{z}_{l}^{C_j}, X) \right \|_{P_l^{C_j}}^2 \right \} Xmin???∥rp?JpX∥2+k∈B∑∥∥∥rB(z^bk+1bk,X)∥∥∥Pbk+1bk2+(l,j)∈C∑∥∥∥rC(z^lCj,X)∥∥∥PlCj2⎭⎬⎫ r B ( z ^ b k + 1 b k , X ) = [ δ α b k + 1 b k δ θ b k + 1 b k δ β b k + 1 b k δ η b k + 1 b k δ b a δ b g ] = [ R w b k ( p b k + 1 w − p b k w − v b k w Δ t k + 1 2 g w Δ t k 2 ) − α b k + 1 b k 2 [ ( γ ~ b k + 1 b k ) − 1 ⊗ q b k w − 1 ⊗ q b k + 1 w ] v e c R w b k ( v k + 1 w − v k w + g w Δ t k ) − β b k + 1 b k R w b k ( p b k + 1 w − p b k w ) − p o b + R w b k R b k + 1 w p o b − η b k + 1 b k b a k + 1 − b a k b ω k + 1 − b ω k ] r_B(\hat{z}_{b_{k+1}}^{b_k}, X)=\begin{bmatrix} \delta \alpha _{b_{k+1}}^{b_k} \\ \delta \theta _{b_{k+1}}^{b_k}\\ \delta \beta _{b_{k+1}}^{b_k}\\ \delta \eta _{b_{k+1}}^{b_k}\\ \delta b_{a}\\ \delta b_{g} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} R_{w}^{b_k}(p_{b_{k+1}}^w-p_{b_k}^w-v_{b_k}^w\Delta t_k+\frac{1}{2}g^w\Delta t_k^2)-\alpha _{b_{k+1}}^{b_k}\\ 2\left [ (\tilde{\gamma}_{b_{k+1}^{b_k}} )^{-1}\otimes {q_{b_k}^w}^{-1}\otimes q_{b_{k+1}}^{w} \right ]_{vec} \\ R_{w}^{b_k}(v_{k+1}^w-v_k^w+g^w\Delta t_k)-\beta_{b_{k+1}}^{b_k}\\ R_{w}^{b_k}(p_{b_{k+1}}^w-p_{b_k}^w)-p_o^b+R_w^{b_k}R_{b_{k+1}}^{w}p_o^b - \eta_{b_{k+1}}^{b_k}\\ b_{a_{k+1}}-b_{a_k}\\ b_{\omega _{k+1}}-b_{ \omega _k} \end{bmatrix} rB(z^bk+1bk,X)=⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎡δαbk+1bkδθbk+1bkδβbk+1bkδηbk+1bkδbaδbg⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎤=⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎡Rwbk(pbk+1w−pbkw−vbkwΔtk+21gwΔtk2)−αbk+1bk2[(γ~bk+1bk)−1⊗qbkw−1⊗q