滤波 vs 图优化：延迟与稀疏性决定后端

1. 「图优化更准所以全上」很危险

后端选型若只看精度，会忽略延迟、稀疏性、回环频率和嵌入式算力。我听过最危险的话：「图优化比滤波准，所以全上图优化。」滤波没有被淘汰，适用的问题规模变了——100Hz IMU 融合与全局回环不是同一种计算结构。

2. 两种计算结构

滤波（EKF/ESKF/IEKF）：维护 $x^, P$ ，每步更新 $O (n^{2})$ – $O (n^{3})$ ，n = 状态维数；新观测立刻更新，延迟固定；旧信息压缩进 $P$ ，无法「撤回」。

图优化（Batch / Incremental Smoothing）：保留因子历史（或滑窗 + 边缘化）；稀疏 Cholesky / iSAM2 利用 Hessian 稀疏性；可批量处理回环、反复 relinearize；延迟随窗口/图大小增长，精度上限更高。

3. 各自的后端画像

滤波适合 100Hz+ IMU、内存固定、MCU 级算力；缺点是状态增广（EKF-SLAM 每加路标 $P$ 涨维）、线性化不一致（inconsistency）、大回环需额外 PGO。现代 VIO 前端几乎都是 ESKF/IEKF；后端才用因子图做 occasional relinearization 或 PGO——评审「全图优化 VIO」时要分清前端滤波与后端 BA 的分工，很多开源栈名义上图优化，实时 pose 仍来自滤波外推。

图优化自然插回环边、鲁棒核与 switchable constraints 成熟；全图 BA 不可实时，但 Local BA + PGO 在 keyframe 策略下可行——ORB-SLAM、LIO-SAM、Cartographer 后端都是图优化，它们用 keyframe 策略控制图大小，而不是每帧进图。

4. 混合架构：量产常见形态

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高频 IMU → ESKF/预积分 → 前端位姿 @ 30–100Hz
              ↓
       关键帧 → 局部 BA / 滑窗优化 @ 5–10Hz
              ↓
       回环 → PGO / iSAM2 @ 事件驱动

控制回路要低延迟 pose → 滤波输出；地图一致性 → 图优化后台。TF 策略：odom 平滑高频，map 允许回环后跳变。不是妥协，是各取所长。回环后若把 map→odom 跳变直接喂给控制器而不做过渡，车会急刹——产品上要定义 map 更新后的外推策略，这属于滤波/图分工之外的系统集成问题。

5. 决策表与延迟预算

需求	倾向
<5ms 延迟、MCU	ESKF / 互补滤波
VIO 100Hz 前端	预积分 + ESKF
视觉/LiDAR + 回环	Local BA + PGO
多会话长期地图	iSAM2 / 增量平滑
纯 2D 激光、回环少	滤波够用（gmapping 系）

100Hz IMU ESKF 单步 <1ms；10 keyframe Local BA Ceres ~5–15ms；iSAM2 增量 update 10–100ms。产品要求 pose 100Hz、优化 10Hz → 双线程 + 外推，不能每 IMU 步做 BA。Fixed-lag smoother（5s 窗口 ISAM2）是滤波与全图之间的折中：长时间任务可 periodic 把 lag 边缘 marginalize 成 prior 再续跑，避免图无限增长。

6. 容易想错的地方

「滤波不能回环」——能，需子地图匹配 + 位姿图，不是滤波本身不行。「图优化一定慢」——10 keyframe × 200 路标 Local BA，Ceres 几毫秒可完成。扫地机：滤波 + occasional PGO；无人机 VIO：ESKF 100Hz + 滑窗 BA 5Hz；仓储 AMR：scan matching + iSAM2。

长时间运行后滤波协方差 trace 持续下降而 ATE 仍在漂，是典型的虚假收敛——图优化侧则看回环后边残差 Chi2 是否健康。选型评审应带同一条 bag 的延迟曲线和回环后 ATE 改善量，而不是只比论文表格。

7. 验收

前端延迟：sensor time → pose publish
后端优化耗时 vs keyframe 频率
回环后 ATE 改善量
内存占用随运行时间增长曲线
长时间运行协方差是否虚假收敛（滤波特有）

没有「高级低级」，只有算力、延迟、回环频率的匹配。评审时带同一条 bag 的双线程 trace：前端 pose 发布 jitter 与后端 BA 阻塞是否相关——若相关，先拆线程和队列，再争论该用 ESKF 还是 iSAM2。2D 激光 gmapping 系在回环稀少、算力紧的场景仍够用，不必为了「架构先进」硬上图优化。后端选型文档应写清 pose 输出频率、回环频率与最大图规模三者的硬约束，再对照上表选型——缺任一约束，讨论滤波还是图优化都容易空谈。