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实验八无人机 SLAM 基础 – 立体环境建模与路径规划

1.1 实验目的

在无人机的各种应用中，测绘作为一种重要功能，已经在近年来得到广大研

究者关注。激光雷达作为获取目标散射点三维信息的工具，是无人机在测绘领域

应用的重要传感器。

本次实验的目的是在 PCL 库的基础上掌握 C++的基本编程，以及基本点云

分析、地图构建方法的实现。在前序 PCL 库配置实验的基础上，充分利用 PCL

库以及 Visual Studio 强大的功能对现有的点云数据进行环境建模分析，并利用建

模的环境信息进行简单的路径规划。实现基本的障碍物规避，路径优化以及算法

比较等任务。了解基本的图论算法在路径规划中的应用，并使用 C++和 PCL 库

对算法进行实现。

1.2 实验原理

1.2.1 激光雷达探测原理

本次实验的主要任务是利用激光雷达获取的环境信息，根据环境中的散射点

分布，建立合适的模型以表示障碍物和自由空间的相对位置关系。并在此基础上，

给定起始点和终点，设计路径搜索算法实现室内场景下无人机的航迹规划。

激光雷达作为获取环境信息的重要传感器，其成像是对于环境场景进行三维

模型建立的最直接的方式。激光雷达的成像原理与雷达类似，它利用光的传播特

性，发射激光脉冲并统计回波的峰值时刻，通过其与波长的比对，从而获取目标

的距离信息。

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