Visual-Inertial odometry is known to suffer from drifting especially over long-term runs. In this paper, we present GVINS, a non-linear optimization based system that tightly fuses GNSS raw measurements with visual and inertial information for real-time and drift-free state estimation. The proposed system combines merits from VIO and GNSS system, thus is able to achieve both local smoothness and global consistency. To associate global measurements with local states, a coarse-to-fine initialization procedure is proposed to efficiently online calibrate the transformation and initialize GNSS states from only a short window of measurements. The GNSS pseudorange and Doppler shift measurements are modelled and optimized under a factor graph framework along with visual and inertial constraints. For complex and GNSS-unfriendly area, the degenerate cases are discussed and carefully handled to ensure robustness. The engineering challenges involved in the system are also included to facilitate relevant GNSS fusion researches. Thanks to the tightly-coupled multi-sensor approach and system design, our estimator is able to recover the position and orientation in the global Earth frame, even with less than 4 satellites being tracked. We extensively evaluate the proposed system on simulation and real-world experiments, and the result demonstrates that our system substantially eliminates the drift of VIO and preserves the accuracy in spite of noisy GNSS measurements.


翻译:据了解,视觉-内分泌测量法会因漂浮而受到影响,特别是长期的漂移。本文介绍GVINS,这是一个非线性优化系统,该系统将全球导航卫星系统原始测量与视觉和惯性信息紧密结合,以便实时和无漂浮状态估计。拟议系统将VIO和全球导航卫星系统的优点结合起来,从而能够实现地方平稳和全球一致性。为了将全球测量与当地国家联系起来,建议采用粗向细化的初始化程序,以便从一个短的测量窗口对全球导航卫星系统的转换和初始化进行高效率的在线校准。全球导航卫星系统伪射程和多普勒转换测量仪的模型和优化在一个要素图形框架下进行,并加上视觉和惯性限制。对于复杂和全球导航卫星系统不友好的地区,讨论和仔细处理退化的案例,以确保稳健。该系统所涉及的工程挑战还包括促进相关的全球导航卫星系统集成研究。由于采用紧密结合的多传感器方法和系统设计,我们的估计器能够恢复全球地球框架的位置和定位和定位方向,即使以不那么精确的图像和动态六号卫星正在大量跟踪,我们所拟议的实时地评估了真实的轨道系统。

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