汽车智能传感器技术与应用 项目七任务3：基于激光雷达与IMU实现SLAM-微课设计

智能汽车传感器微课教学设计,,,,,

微课名称,项目七任务3：基于激光雷达与IMU实现SLAM,,,,

视频长度,10min,,,,

知识点描述,即时定位与地图构建（SLAM)技术、基于LIO-SAM算法的SLAM建图,,,,

重难点,基于LIO-SAM算法的SLAM建图,,,,

教学类型,知识原理类、操作技能类,,,,

设计思路,配合ppt的讲解分成四部分知识讲解，即时定位与地图构建（SLAM)技术、基于LIO-SAM算法的SLAM建图。明确工作任务，引导学生学习，并在任务完成后掌握基于LIO-SAM算法的SLAM建图,,,,

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课程结构,画面内容,字幕,景别镜头,教学目的,备注

课程导入,教师出镜+PPT3,某公司自动驾驶团队在制作高清地图过程中发现采用单激光雷达建图的效果不够精确，会出现偏差，工程师提出了一种基于激光雷达和IMU实现SLAM的解决方法，你的领导安排你收集激光雷达与IMU实现SLAM的相关资料并完成验证，你应该如何完成这个任务？,教师出镜+PPT3,明确工作任务，导入本节课内容,

学习目标,教师出镜+PPT4,"首先，我们需要知道，我们今天这个任务的知识目标是：

1.叙述SLAM技术的定义，区分不同类型的SLAM技术；

2.解释LIO-SAM算法；

3.解释IMU的误差来源和标定参数之间的联系；

4.区别IMU标定的方法。而我们所要能够掌握的技能目标是：

1.能够独立完成IMU内参标定；

2.能够独立完成激光雷达与IMU外参标定；

3.能够独立完成基于LIO-SAM算法的SLAM建图。",教师出镜+PPT4,明确学习目的，调动学生学习的积极性,

即时定位与地图构建（SLAM)技术,教师出镜+PPT5,SLAM（simultaneouslocalizationandmapping）中文译作“即时定位与地图构建”。它是指搭载特定传感器的主体，在没有环境先验信息的情况下，于运动过程中建立环境的模型，同时估计自己的运动。如果这里的传感器为视觉传感器，则为“视觉SLAM”；如果传感器为激光雷达，则为“激光SLAM”。,教师出镜+PPT5,讲解SLAM定义，培养学生概括SLAM定义,

,教师出镜+PPT6,视觉SLAM主要是基于摄像头来完成环境的感知工作，相对而言，摄像头成本较低，容易放到商品硬件上，且图像信息丰富。,教师出镜+PPT6,讲解视觉SLAM的含义,

,教师出镜+PPT10,激光SLAM就是根据一帧帧连续运动的点云数据推断出激光雷达自身的运动以及周围环境的情况。激光SLAM根据其所用的激光雷达的线束不同可细分为2D激光SLAM和3D激光SLAM。,教师出镜+PPT10,讲解激光SLAM的定义,

基于LIO-SAM算法的SLAM建图,显示全部设备,设备工具包括防护用品：工作服、安全帽、工作手套；实训平台；直流可调电源和螺丝刀套装；绝缘垫、无纺布。,中景扫过全部工具和设备,介绍设备和工具，规范学生操作，养成学生实操时安全防护意识,

,教师展示组合导航,"检查激光雷达外观结构是否完整，表面有无脏污、破损、划痕、裂纹、凹痕和凸点等问题；

检查连接线束插接口针脚有无损坏，变形或生锈等缺陷。",特写镜头,养成学生在实操前对设备进行检查的习惯,

,教师展示线束,"连接组合导实训台架线束

",,,

,基于LIO-SAM算法的SLAM建图的具体实操内容+教师进行操作,本任务采用瑞士苏黎世联邦理工大学开源的lidar_align功能包，用于标定Lidar和里程计之间的位姿参数。,录屏,规范学生操作，养成学生实操时安全防护意识,

,,我们已经完成IMU的内参标定和激光雷外达与IMU的参标定；现在打开config文件夹下params.yaml文件，修改LIO-SAM配置参数,,通过现场操作进行示范性教学，学生可以学到直接用于操作的实用技能,

,,修改IMU内参,,,

,,配置参数文件中“IMUSettings”的地方就是修改IMU内参的地方，按照以下对应关系修改参数即可,,,

,,打开标定好的激光雷达和IMU外参文件中的.txt格式的文件，找到以下参数,,,

,,"配置参数文件中“Extrinsics(lidar->IMU)”的地方就是修改Lidar–>IMU外参的地方，

将方框标注的参数对应写到配置文件中",,,

,,进入LOAM文件夹，打开一个新终端，输入命令，运行LIO-SAM。,,,

,,运行LIO-SAM后会实时显示SLAM建图点云，其中，大的坐标系是整个地图的坐标系，小的坐标系为台架的坐标系。红色为X轴，绿色为Y轴，蓝色为Z轴。台架移动时，小的坐标系也会移动，并且界面会实时显示从起点到终点激光雷达扫描过的点云信息。并且在LOAM文件下生成pcd文件,,,

自我教学反思,1、结合具体实操经验总结工具和设备的使