王琦 王伟 杨溢 南京信息工程大学 自动化学院

引言

2020年爆发的新冠肺炎可以算的上是整个人类面临的挑战，在这场“战疫”中涌现出许多具有奉献精神逆行者。同样在这此挑战面前，无人机也更进一步的进入了大众的视野。从正常存在于百米高空的空旷区域飞行至熙熙攘攘闹市街头，无人机空投喊话已经成为现实，为这一特殊时期的治安管理等方面做出了不小的贡献。同样的，对于公共场所的消毒，使用植保类无人机装载消毒液即可完成任务，在这样的高危环境下，使用无人机替代人工作业很大程度上保护了工作人员的安全。对于无人机行业来说，这次天灾给无人机带来的不仅仅是机遇，其实也更是一次挑战。

无人机从空旷、无人的高空环境到拥挤复杂的街头，除了要考虑环境对各个传感器干扰外，还需要考虑无人机飞行时的安全问题。这就要求无人机系统具有较强的稳定性，能应对传感器如GPS之类的信号丢失等功能。目前在无GPS环境下实现位置估计以及导航一般使用激光雷达与IMU融合或者视觉相机与IMU融合的方案。但在大多数情况下，在无GPS环境下光线不是很充足，而视觉导航对环境的可见度是有要求的，在室内特别是光线比较昏暗的条件下使用视觉相机可能无法取得较理想的效果，甚至会导致无法进行定位以及导航，具有较大的安全隐患。

针对这一情况，本文旨在采用低成本的二维激光雷达传感器完成可以满足上述要求的状态估计系统，为后续的二次功能开发打好基础。……