Modern state estimation is often formulated as an optimization problem and solved using efficient local search methods. These methods at best guarantee convergence to local minima, but, in some cases, global optimality can also be certified. Although such global optimality certificates have been well established for 3D pose-graph optimization, the details have yet to be worked out for the 3D landmark-based SLAM problem, in which estimated states include both robot poses and map landmarks. In this paper, we address this gap by using graph-theoretic approach to cast the subproblems of landmark-based SLAM into a form that yields a sufficient condition for global optimality. Efficient methods of computing the optimality certificates for these subproblems exist, but first require the construction of a large data matrix. We show that this matrix can be constructed with complexity that remains linear in the number of landmarks and does not exceed the state-of-the-art computational complexity of one local solver iteration. Finally, we demonstrate the efficacy of the certificate on simulated and real-world landmark-based SLAM problems.


翻译:现代国家估算往往被作为一种优化问题,并使用高效的本地搜索方法来解决。这些方法在最大程度上保证了与本地小型的趋同,但在某些情况下,全球最佳性也可以得到验证。尽管这种全球最佳性证书已经为3D面貌优化建立了良好的全球最佳性证书,但对于基于3D里程碑的SLAM问题,还有待详细制定,其中估计的国家包括机器人面貌和地图标志。在本文件中,我们通过图形理论方法解决这一差距,将基于地标的SLAM的SLM的子问题化为一种为全球最佳性创造充分条件的形式。目前存在计算这些次问题的最佳性证书的有效方法,但首先需要构建一个大型数据矩阵。我们表明,这一矩阵的构建复杂程度仍然线性,并且不超过一个本地解决方案的当前计算复杂性。最后,我们展示了模拟和实际基于地标的SLAM问题证书的有效性。

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