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移动机器人定位的基本概念

我们来考虑机器人和自动驾驶的定位问题，其实它是要估计运动主体（机器人本身或者车辆）这个参考帧，相对于周遭静止环境的位姿或者位姿变化， 这个周遭静止的环境，我们可以统称为坐标系。

移动定位问题，可以简化为跟重力方向垂直的水平面上的2d位姿估计。 2d坐标系的(0，0)点， 及x，y轴的朝向其实可以是任意的，只要基准定好了，后面的参考不变即可。

对于自动驾驶，有一些细节需要补充， 我们熟知的定位（gps）是经纬度坐标，如何对应平面笛卡尔坐标系呢？

经纬度坐标可以通过墨卡托投影系统（universal transverse mercator，大尺寸激光雷达定标板，utm）投影到utm 的一个区块中， 区块中再细的位置可以看成一个2d平面使用笛卡尔坐标进行表征， 这样球面的经纬度坐标和平面坐标是可以转换的。

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激光雷达中激光的特性

光源发出光束的方向性通常用发散角2θ（单位rad）来描述，亦可用光束所占的空间立体角δω=πθ2（单位sr）来描述。普通光源辐射的光束来自于自发辐射，自发辐射总是任意的，是向4π立体角辐射的，大面积靶标激光雷达定标板，所以方向性很差。

激光的优---向性，是激光器的工作原理和结构决定的。由于激光器中增益介质只向特定模式提供能量，受激辐射提供的光子总是与激发光完全一样，同频率、同偏振、同位相和同方向。所以，如果谐振腔选出的模不受衍射的影响，激光束的发散角可以小。一般说来，激光器的发散角（θ）决定于该激光器的腔长，环境地球物理学概论式中：λ是激光波长，l是腔长。若λ=0.63μm，l=0.4 m，则θ=2×10-3rad。增加腔长，还可以进一步减小发散角。

不同类型激光器的方向性差别很大，这与增益介质的类型、均匀性、光腔的类型、腔长、激励方式和激光器的工作状态有关。

气体激光器的增益介质有---的均匀性，且腔长大，方向性好；固体激光器的方向性差；半导体激光器的方向性差。

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