Elevator-LIO

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作者：Yifan Zhang, Yudong Huang, Yuchong Zhang, Changze Li, Haoran Liu, Ming Yang, Tong Qin*

Elevator-LIO 是面向电梯非惯性运动和跨楼层定位的 LiDAR-惯性里程计。主要测试平台为 Livox MID-360，同时支持其他雷达如 Ouster、Velodyne、XT32 等，但除MID360外尚未经过大规模测试。

数据集下载与使用说明见 DATASET.md。

关闭 YAML 中的电梯模式后，Elevator-LIO 可作为普通 LIO 使用，并保留触发式更新和自适应降采样等功能。

[!WARNING] Elevator-LIO 允许机器人在电梯内自由移动，但建议使用 Livox MID-360 这类视场较大的 LiDAR，并采用倾斜安装，以获得尽可能多方向上的几何约束。如果您的 LiDAR 水平安装，且机器人在电梯内基本不会产生上下运动，请将 yaml/runtime 中的 elevator.strong_prior_enable 设置为 true。该选项会将 IMU 垂直方向加速度强约束解释为电梯加速度，使系统在此类安装条件下也能正常工作。

时间节点

• 2026-05-23：arXiv 预印本公开。
• 2026-05-26：小红书 公开宣传。
• 2026-06-06：@编程猫小渐 复现 Elevator-LIO 论文结果。
• 2026-06-20：Elevator-LIO 数据集公开，包含 20 条序列和 79 次电梯乘坐；额外收录 @编程猫小渐 的两条数据。
• 2026-06-22：发布 rosbag 管理器视频，该工具随 Elevator-LIO 一同开源。
• 2026-06-26：ROS 1 源码发布。
• 计划中：ROS 2 源码发布。
• 计划中：更多数据集发布，包括更多带图像的完整序列。
• 计划中：手持采集平台软硬件源码与文档公开。

支持工作

欢迎参观课题组其他工作，Elevator-LIO 为以下工作提供了定位支持：

• SCAN-Planner：面向路线引导长距离四足导航的空间碰撞感知局部规划器，可为自主探索、视觉语言导航等上层任务提供底层规划基础。
• TravExplorer：面向跨楼层具身探索的可通行性驱动 3D 规划系统，支持单楼层与跨楼层目标导航。

场景展示

方法概述

传统 LIO 假设导航坐标系为惯性系，但在运动的电梯轿厢内，IMU 会感受到电梯运动，而 LiDAR 主要观测轿厢内的相对几何，现有 LIO 方法几乎全部失效。Elevator-LIO 将机器人相对电梯的运动与电梯自身运动解耦，并通过模式相关的迭代误差状态卡尔曼滤波实现连续跨楼层定位：普通室内环境使用标准 LIO 传播，进入电梯后启用非惯性状态传播和约束更新。

系统按照时间顺序处理 IMU 和 LiDAR 数据，依次完成静态 IMU 初始化、自适应降采样、模式相关传播、IESKF LiDAR 更新、可能的退出电梯更新和增量 ikd-Tree 建图。

电梯模式管理

进入检测使用 LiDAR 距离统计量判断机器人是否由开放区域进入封闭轿厢；退出检测根据估计的电梯竖直运动状态及其方差判断电梯是否停稳。两种事件也可以通过 ROS 话题手动触发。

退出电梯更新

电梯停稳后，系统施加零速度和零加速度约束，将估计的电梯竖直位移重新锚定到机器人状态，并重置电梯相关状态，从而抑制电梯运行期间累积的高度漂移。

自适应降采样

系统在线调整体素大小，使降采样后的有效点数保持在目标值附近，在电梯轿厢内保留足够的几何信息，同时控制开放场景中的计算量。

数据采集平台

数据使用集成 Livox MID-360、工业相机和 Jetson Orin Nano 的便携式手持设备采集。

[!NOTE]

• 后续将开源手持设备的软硬件设计与相关文档。

🔥 设计理念