LiDAR-based global localization is a fundamental problem for mobile robots. It consists of two stages, place recognition and pose estimation, and yields the current orientation and translation, using only the current scan as query and a database of map scans. Inspired by the definition of a recognized place, we consider that a good global localization solution should keep the pose estimation accuracy with a lower place density. Following this idea, we propose a novel framework towards sparse place-based global localization, which utilizes a unified and learning-free representation, Radon sinogram (RING), for all sub-tasks. Based on the theoretical derivation, a translation invariant descriptor and an orientation invariant metric are proposed for place recognition, achieving certifiable robustness against arbitrary orientation and large translation between query and map scan. In addition, we also utilize the property of RING to propose a global convergent solver for both orientation and translation estimation, arriving at global localization. Evaluation of the proposed RING based framework validates the feasibility and demonstrates a superior performance even under a lower place density.


翻译:以LiDAR为基础的全球本地化是移动机器人的根本问题。 它由两个阶段组成, 定位识别和显示估计, 并生成当前方向和翻译, 仅使用当前扫描作为查询和地图扫描数据库。 受一个公认地点定义的启发, 我们认为良好的全球本地化解决方案应该保持其构成的准确性, 其密度较低。 遵循这一理念, 我们提出了一个新的框架, 以稀疏的基于位置的全球本地化为主, 对所有子任务使用统一和不学习的演示, Radon Singraphic (Ring) 。 根据理论衍生、 翻译变量描述和定向变量测量, 提出地点识别, 实现可证实的稳健性, 防止任意定向以及查询和地图扫描之间的大量翻译。 此外, 我们还利用RING的属性, 提出一个全球统一解决方案, 用于定位和翻译的估算, 达到全球本地化。 对基于 Redon 的框架的评估验证了可行性, 并显示即使在低密度的情况下, 也显示优性表现 。

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