Occupancy-SLAM: Simultaneously Optimizing Robot Poses and Continuous Occupancy Map

Robotics: Science and Systems 2022
2024年05月17日
  • 简介
    本文提出了一种基于优化的SLAM方法,使用2D激光扫描(和里程计)信息同时优化机器人轨迹和占据地图。其关键创新在于机器人姿态和占据地图一起优化,这与现有的占据地图策略显著不同,现有策略需要先获取机器人姿态,然后才能估计地图。在我们的公式中,地图被表示为连续的占据地图,其中环境中的每个2D点都有相应的证据值。占据SLAM问题被公式化为一个优化问题,其中变量包括所有机器人姿态和所选离散网格单元节点处的占据值。我们提出了一种变形的Gauss-Newton方法来解决这个新公式化的问题,同时获得了优化的占据地图和机器人轨迹以及它们的不确定性。我们的算法是一种离线方法,因为它基于批量优化,涉及的变量数量很大。使用模拟和公开可用的实际2D激光数据集进行的评估表明,当相对准确的初始猜测提供给我们的算法时,所提出的方法可以比现有技术更准确地估计地图和机器人轨迹。该视频展示了所提出的占据SLAM的收敛过程,比较结果与Cartographer的差异可在\url{https://youtu.be/4oLyVEUC4iY}找到。
  • 图表
  • 解决问题
    优化基于SLAM的机器人轨迹和占据地图的同时估计问题
  • 关键思路
    将机器人姿态和占据地图一起优化,提出了一种基于高斯牛顿方法的离线优化算法,能够更准确地估计地图和机器人轨迹
  • 其它亮点
    提出了一种新的占据地图表示方法,使用连续的占据值;算法能够同时优化机器人轨迹和地图,相比现有方法更准确;使用模拟和公开数据集进行了评估,展示了算法的优越性
  • 相关研究
    与现有的SLAM算法和占据地图估计算法进行了比较,例如Cartographer
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